黄土室内淋溶试验方法研究

2020-02-27徐龙飞

江西建材 2020年1期

徐龙飞

长安大学公路学院，陕西西安 710064

黄土作为主要建筑材料，在我国西北地区仍发挥着极为重要的作用。较为常见的黄土构筑物有：土石坝、路基、和边坡等。但在长期自然因素和人为因素的作用下，黄土中含盐量发生变化，使得土的力学性质发生改变［1-3］。因此，通过控制黄土中盐分含量，并进一步分析盐分对黄土工程特性影响具有重要意义。

本文以陕西杨陵地区黄土为研究对象，基于自主研制的水平方向去易溶盐淋洗装置开展室内淋溶试验，模拟长期渗流对土体盐分的淋失作用，人工制备了去易溶盐土样并对试验结果进行评价；并提出一种能测量黄土试样淋溶变形的试验方案。

1 试验材料及装置

1.1 试验材料

本次试验所用土样取自杨陵地区某一建筑工程基坑开挖剖面，土色褐黄、土质较松散、肉眼可见有大孔隙。埋置深度为地表以下9m 左右，测得其天然含水率为13.1%，天然干密度为1.26g/cm3。采用比重瓶法测得土粒比重为2.71；采用液塑限联合测定法进行界限含水率试验，液限含水率WL=28.7%，塑限含水率WP=17.5%，塑性指数IP=11.2；采用室轻型击实试验，测定土样最大干密度ρdmax=1.68g/cm3，最优含水率Wop=18%；用酸度计（pH 计）进行酸碱度试验测得土样pH=8.8，属于偏碱性的土；易溶盐含量经测定为1.024g/kg。

1.2 淋溶试验装置

土样淋洗易溶盐装置为自主研发，如图1 所示。该设备目的在于有效去除土体试样中的易溶盐成分，并保持试样原有特征特性，占地较小，试验可控性较强，所采用的技术方案为：装置主体为方形有机玻璃管，截面边长为8cm，由进水区，试样区和出水区三部分组成；进水区、出水区和试样区设置有碎石缓冲层、少许无纺布和透水板，纯水通过无纺布和碎石缓冲层渗透进试样，完成黄土中易溶盐离子的去除。

图1 土样去易溶盐淋洗装置示意图

2 试验步骤

黄土淋溶试验按照如下步骤进行：

（1）将现场取回的土样风干、碾碎，过2mm 筛备用，并取待淋洗的普通土若干份，每份500g；

（2）试验开始时先将底板拧紧，依次放入5cm 的碎石缓冲层、少许无纺布和透水板，然后将待淋洗的土样装入有机玻璃管内，再在其上部依次放上透水板、少许无纺布和5cm 的碎石缓冲层，拧紧上盖并连接进水口，旋紧脚架；

（3）将该装置水平放于室内地面，进水口处接盛有蒸馏水的高位水箱，出水口处用50mL 容量瓶收集淋洗过的洗脱液，各收集20 个分组，继续用500mL 容量瓶收集，共收集淋洗液1500mL，测量最后一批洗脱液中易溶盐含量；

（4）土柱上下端铺垫无纺布和碎石的作用是：均匀分配水量到土层表面；保证土柱及时排水，并阻止上层滞水面的形成。

3 淋溶试验结果测定

黄土淋溶试验结果测定分为脱洗液含盐量测定和淋滤后土样易溶盐含量测定两部分：

（1）脱洗液含盐量。采用烘干法测得脱洗液含盐量在0.0006%～0.001%之间，结果接近于0 且测量值不再变化趋于稳定，表明用1500ml 纯水淋洗土样后土中所含易溶盐已经降到最低。

（2）淋滤后土样含盐量。将淋滤后土样风干、碾碎，过2mm 筛备用，并取出50～100g 按照《土工试验规程》［4］步骤进行易溶盐含量测定，经淋洗后的土样易溶盐含量为0.010g/kg。

4 黄土淋溶变形测量装置设计

在实际工程中，黄土易受空气中相对湿度升高、降雨入渗及地下水位升高等影响，发生明显增湿现象，从而引起一系列工程变形问题。因此，对黄土增湿过程中变形进行监测尤为重要。为实现上述目的，本文提出一种用于可检测黄土淋溶变形的实验装置（图2）。

图2 黄土淋溶变形测量装置示意图

试样室上端设有固定支架，固定支架上设有百分表，将待淋洗土样上部有机玻璃替换为自由可拆卸顶盖，百分表测头与自由顶盖接触；在黄土试样淋溶过程中，利用自由顶盖紧贴试样的顶面，在试样发生淋滤变形时，带动顶盖发生竖向运动，进而通过百分表测量竖向变形。考虑到在淋滤过程中，试样左右两侧易受到进水区和出水区水流的冲刷作用，试样水平变形难以准确量测，故本文提及的黄土淋溶变形指试样在横向水流作用下发生的竖向变形。