设置不同结构隔断层时盐渍土路基排盐效果研究

2016-05-06高卫平

湖南交通科技 2016年1期

高卫平

(新疆希尔路桥工程有限公司，新疆乌鲁木齐　830011)

高卫平

(新疆希尔路桥工程有限公司，新疆乌鲁木齐830011)

摘要：为了探究设置不同形式隔断层时，盐渍土路基的排盐效果，通过试验，测定设置不同坡度的正V字型和倒V字型隔断层时，盐渍土路基单位土体排盐量随时间的变化规律。试验结果表明，设置正V字型隔断层时，并不是隔断层坡度越大排盐效果越好，当坡度为15°时，排盐效果最好；设置倒V字型隔断层时，随着隔断层坡度的增大，盐渍土路基单位土体排盐量逐渐增大；设置不同坡度的两种隔断层时，单位土体排盐量与时间之间都有良好的线性相关性，且直线斜率都随隔断层坡度的增大表现出先增大后减小的变化规律，当坡度为15°时，斜率最大，单位土体排盐量对时间最敏感；相比于倒V字型隔断层，设置正V字型隔断层时，盐渍土路基的排盐效果更好。

关键词：盐渍土路基；隔断层；单位土体排盐量；排盐效果

0前言

在我国广袤的领土中，盐渍土地区占地比例近似为三分之一，盐渍土是土层盐渍化过程的产物，公路工程中主要指地表土层1 m范围内，易溶盐含量大于0.5%的含盐土层[1]。盐渍土由于具有较强的吸湿性、膨胀性、松胀性、侵蚀和腐蚀性，因此会造成公路路基的盐胀、溶陷等病害，进而影响道路的整体通行能力和行车舒适性[2，3]。而盐渍土路基的破坏程度与盐渍土中的含盐量密切相关，实际使用时，随着雨水的冲刷，盐渍土中的盐分会随之流失，进而造成路基的不稳定性[4-6]。本文通过在盐渍土路基中设置两种不同形式的隔断层，通过测定盐渍土中单位土体排盐量随时间的变化规律，优选排盐效果最好的隔断层，为防止盐渍土路基出现病害提供理论参考。

1试验原材料

本文试验所用盐渍土选自青海省某地区，土样物理参数如表1所示。

表1 盐渍土的物理参数含水率/%含盐量/%不均匀系数干密度/(g·cm-3)起始膨胀率/%最终膨胀率/%5131.7152.132.26

2试验结果及分析

为了探究设置不同形式的隔断层时盐渍土路基的排盐效果，选用含水率为5%，含盐量为1%的盐渍土试样，根据要求将盐渍土装入试验模具内，并分别设置不同坡度的正V字型和倒V字型的隔断层，如图1所示，采用布置滴水设施的方法模拟降水，以排水方式进行排盐，利用探头测定不同时间后盐渍土路基单位土体的排盐量，评价盐渍土路基的排盐效果。

图1　隔断层设置图

2.1正V字型坡度路基

测定设置不同坡度(0°、10°、15°和20°)的正V字型隔断层时，盐渍土路基单位土体排盐量随时间的变化规律，研究设置正V字型隔断层时，盐渍土路基的排盐效果，试验结果如图2所示。

图2　正V字型坡度单位排盐量随时间的变化

从图2可以看出，设置不同坡度的正V字型隔断层时，随着时间的延长，盐渍土路基单位土体排盐量都呈现线性规律增长，其中当时间小于120 min时，土体单位排盐量随时间的变化趋势较缓，而当时间超过120 min时，单位土体排盐量随时间的变化趋势明显增大。例如当隔断层坡度为10°时，当时间由100 min延长至120 min时，单位土体排盐量由2.49 g增大至3.95 g，增大了1.46 g；而当时间由120 min延长至140 min时，单位土体排盐量由3.95 g增大至6.02 g，增大了2.07 g，这是因为，盐渍土中的盐分是随着水分一起排出的，当时间小于120 min时，盐分在水中的溶解量相对较少，因此单位土体排盐量随时间的变化规律较小，而当时间超过120 min时，盐分大量的溶解在水里面，随着水分的迁移一起排出路基之外，因此单位土体排盐量随时间的变化趋势增大。

当时间相同时，随着隔断层坡度的增大，单位土体排盐量表现出先增大后减小的变化规律，当隔断层坡度为15°时，单位土体的排盐量最大，且当隔断层坡度为10°时单位土体的排盐量大于隔断层为20°时单位土体的排盐量，例如当时间为120 min时，隔断层坡度为0°、10°、15°和20°时单位土体排盐量分别为1.05、3.95、6.03和3.31 g，表明并不是隔断层坡度越大，单位土体排盐量也越大。解释其原因为，坡度越大路基中的排水速度和排水量越大，而路基中的盐分没有充分排出。

为了更加深入的表征设置不同坡度的正V字型隔断层时，盐渍土路基单位土体排盐量，对不同隔断层坡度时，单位土体排水量与时间进行式(1)所示的线性回归，回归结果如表2所示。

y=Ax-B

(1)

式中：y为单位土体排盐量，g；x为时间，min；A，B为回归系数，其中A值越大表明单位土体排盐量对时间的变化越敏感。

表2 正V字型坡度单位排盐量与时间的回归结果坡度/(°)回归方程相关性系数R20y=0.0464x-4.324 0.989310y=0.0726x-4.59840.999215y=0.0895x-5.52720.965120y=0.0574x-3.39240.9974

从表2可以看出，设置不同坡度的隔断层时，盐渍土路基单位土体排盐量与时间之间呈现良好的线性变化关系，相关性系数R2都大于0.96。当隔断层坡度小于15°时，随着隔断层坡度的增大，单位土体的排盐量逐渐增大，而当隔断层厚度由15°增大至20°时，单位土体的排盐量反而减小。表明隔断层坡度小于15°时，增大坡度会使单位土体排盐量随时间变化的敏感性增强，而当隔断层坡度大于15°时，再增加坡度反而会使单位土体排盐量随时间变化的敏感性降低。

2.2倒V字型坡度路基

测定设置不同坡度的倒V字型隔断层时，盐渍土路基单位土体排盐量随时间的变化规律，研究设置倒V字型隔断层时，盐渍土路基的排盐效果，试验结果如图3所示。

图3　倒V字型坡度单位排盐量随时间的变化

从图3可以看出，设置倒V字型隔断层时，随着时间的延长，盐渍土路基单位土体的排盐量逐渐增大。隔断层坡度为20°的盐渍土路基率先排盐，当时间为110 min时排盐量为0.73 g，隔断层坡度为10°和15°的盐渍土路基当时间为130 min时开始排盐，而当隔断层坡度为0°时，直至160 min后，盐渍土路基才开始排盐。设置倒V字型隔断层时，相同时间后，随着隔断层坡度的增大，盐渍土路基的单位排盐量逐渐增大，例如当排盐时间为为160 min时，当隔断层坡度由0°增大至10°、15°和20°时，单位土体排盐量分别由0.32 g增大至1.45 g、2.26 g和3.01 g，分别增大了3.56倍、6.06倍和8.41倍。表明设置倒V字型隔断层时，隔断层坡度越大，盐渍土路基的排盐效果越好。

为了更加深入的表征设置不同坡度的倒V字型隔断层时，盐渍土路基单位土体排盐量随时间变化的数学规律，对不同隔断层坡度时，单位土体排水量与时间进行式(1)所示的线性回归，回归结果如表3所示。

表3 倒V字型坡度单位排盐量与时间的回归结果坡度/(°)回归方程相关性系数R20y=0.0305x-4.56150.999210y=0.0314x-3.61970.993715y=0.0551x-6.48350.991020y=0.0512x-5.11530.9954

从表3可以看出，设置不同坡度的倒V字型隔断层时，盐渍土路基单位土体排盐量与时间之间有良好的线性相关性，其中相关性系数R2都在0.99以上。且随着隔断层坡度的增大，A值呈现先增大后减小的变化规律，与设置正V字型隔断层时的变化规律一致，当隔断层坡度为15°时，A值最大，单位土体排盐量对时间的敏感性越强。

2.3正V与倒V字型坡度路基对比

为了对比分析设置正V字型隔断层和倒V字型隔断层时，盐渍土路基的排盐效果，选定排盐时间为160 min和180 min，测定设置不同坡度的两种隔断层时，盐渍土路基单位土体的排盐量，试验结果如图4所示。

图4　正V倒V字型坡度单位排盐量的对比

从图4可以看出，对于不同坡度的隔断层路基，设置正V字型隔断层时，盐渍土路基的单位土体排盐量远大于设置倒V字型隔断层时盐渍土路基的单位土体排盐量，例如设置坡度为10°的倒V字型隔断层时，盐渍土路基180 min时单位土体的排盐量为2.06 g；而设置坡度为10°的正V字型隔断层时，盐渍土路基180 min时单位土体的排盐量为8.46 g，为设置倒V字型隔断层时的4.11倍。表明单纯考虑排盐效果时，盐渍土路基中更适合设置正V字型隔断层，而正V字型隔断层中，当坡度为15°时的排盐效果最佳。

3结论

1) 设置正V字型隔断层时，盐渍土路基单位土体排盐量随时间呈现线性规律增长，其中120 min之前单位土体排盐量增长趋势较缓，而在120 min后，单位土体排盐量随时间大幅增长；隔断层坡度并不是越大越好，当坡度为15°时，排盐效果最好。

2) 设置倒V字型隔断层时，盐渍土路基单位土体排盐量与时间之间有良好的线性相关性，相关性系数都大于0.99；且隔断层坡度越大，排盐效果越好；单位土体排盐量对时间的敏感程度与隔断层坡度有关，当坡度为15°，敏感性最强。

3) 相比于倒V字型隔断层，设置正V字型隔断层时，盐渍土路基的单位排盐量更大，排盐效果更好，因此从排盐效果角度考虑，在盐渍土路基中适合设置正V字型隔断层。

参考文献：

[1] 李仁.盐渍土地区公路路基溶蚀影响因素及防治措施[J].甘肃科技，2010，26(12)：139-140.

[2] 李铁强.浅谈盐渍土地区公路路基的处理与施工[J].辽宁交通科技，2005(8)：28-30.

[3] 杨剑.盐渍土地区路基病害的防治措施[J].交通标准化，2010(8)：135-137.

[4] 薛明，韦继宁，郭建辉.盐渍土地区公路特殊环境影响评价指标的选取[J].公路交通科技(应用技术版)，2007(9)：30-32.

[5] 冯文阁，王晓阳.盐渍土和盐渍土地区公路勘测设计[J].青海交通科技，1996(1)：34-39.

[6] 王小生，章洪庆，薛明，等.盐渍土地区道路病害与防治[J].同济大学学报，2003，31(10)：1178-1182.

中图分类号：U 416.1+6