CN109490353A - 一种高盐盐渍土盐-冻胀力确定方法 - Google Patents

一种高盐盐渍土盐-冻胀力确定方法 Download PDF

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Abstract

一种高盐盐渍土盐‑冻胀力确定方法，以科学合理勘察确定盐渍土区域高盐盐渍土盐‑冻胀力，符合实际工程勘察需要。包括以下步骤：通过现场取样和室内土工试验，确定高盐盐渍土的天然含水量w、孔隙率n、泊松比υ、含盐量s和高盐盐渍土的抗压强度Ec；确定高盐盐渍土结晶盐初始析出时温度Tm、T＝Tf＝0℃时高盐盐渍土含水量w0；通过现场原位测试，确定高盐盐渍土在降温期间出现的最低温度T；确定结晶盐析出时高盐盐渍土的未相变含水比wu1；确定冰水相变时高盐盐渍土的未冻含水比wu2；通过以下式计算确定高盐盐渍土盐‑冻胀力σe：

Description

一种高盐盐渍土盐-冻胀力确定方法
技术领域
本发明涉及岩土工程技术领域，特别涉及一种高盐盐渍土盐-冻胀力 确定方法。
技术背景
盐渍土是指不同程度的盐碱化土体的统称，在全世界干旱、半干旱地 区及滨海区域广泛分布。盐渍土地基，特别是浅层盐渍土具有明显的盐- 冻胀变形特性，这种工程特性极易导致工程建构筑物***开裂，对高速铁 路而言，特别是高速无砟路基工程，盐渍土盐-冻胀力可能引发轨道不平 顺性加剧，威胁列车高速安全运营。高盐盐渍土是指含盐量较高的盐渍土， 其在降温过程中，结晶盐首先析出形成盐胀力，随着温度进一步降低，冻 胀力也将逐步发挥，盐-冻胀力是引发高盐盐渍土***变形的主要因素。
在高盐盐渍土区域开展高速铁路路基工程设计时，亟需勘察确定高盐 盐渍土地基的盐-冻胀力，以便采取有效工程措施，消除或减弱高盐盐渍 土地基的盐-冻胀变形。室内盐-冻胀试验确定盐渍土盐-冻胀力存在的弊端 在于试验耗时长、仪器要求高、试验工作量大，不利于工程推广应用，且 已有规范、文献、专利也极少提及高盐盐渍土盐-冻胀力的简易确定方法。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种高盐盐渍土盐-冻胀力确定方 法，以科学合理勘察确定盐渍土区域高盐盐渍土盐-冻胀力，符合实际工 程勘察需要。
本发明解决上述技术所采用的技术方案如下：
本发明提出一种高盐盐渍土盐-冻胀力确定方法，包括以下步骤：
(1)通过现场取样和室内土工试验，确定高盐盐渍土的天然含水量 w、孔隙率n、泊松比υ及含盐量s；确定高盐盐渍土的抗压强度Ec，单位：kPa；确定高盐盐渍土结晶盐初始析出时温度Tm，单位：℃；确定T＝Tf＝0℃ 时高盐盐渍土含水量w0；
(2)通过现场原位测试，确定高盐盐渍土在降温期间出现的最低温 度T，单位：℃；
(3)通过以下公式确定结晶盐析出时高盐盐渍土的未相变含水比 wu1：
式中，wu1为结晶盐析出时高盐盐渍土的未相变含水比；M1为结晶盐析出 时高盐盐渍土的孔隙分布特征参数，单位：℃-1，取0.01～0.05℃-1；T为 高盐盐渍土在降温期间出现的最低温度，单位：℃，由步骤(2)确定； Tm为高盐盐渍土结晶盐初始析出时温度，单位：℃，由步骤(1)确定； Tf为常压下自由体积水的冻结温度，单位：℃，取0℃；ζ为T＝Tf时高盐 盐渍土的未相变含水比；
(4)通过以下公式确定冰水相变时高盐盐渍土的未冻含水比wu2：
式中，wu2为冰水相变时高盐盐渍土的未冻含水比；M2为冰水相变时高盐 盐渍土的孔隙分布特征参数，单位：℃-1，取0.03～0.10℃-1；T为高盐盐 渍土在降温期间出现的最低温度，单位：℃，由步骤(2)确定；Tm为高 盐盐渍土结晶盐初始析出时温度，单位：℃，由步骤(1)确定；Tf为常 压下自由体积水的冻结温度，单位：℃，取0℃；
(5)通过以下公式确定高盐盐渍土盐-冻胀力σe：
式中，σe为高盐盐渍土盐-冻胀力，单位：kPa；s为高盐盐渍土含盐量， 由步骤(1)确定；w为高盐盐渍土天然含水量，由步骤(1)确定；n为 高盐盐渍土孔隙率，由步骤(1)确定；Ec为高盐盐渍土抗压强度，单位： kPa，由步骤(1)确定；υ为高盐盐渍土泊松比，由步骤(1)确定；wu1为结晶盐析出时高盐盐渍土的未相变含水比，由步骤(3)确定；wu2为冰 水相变时高盐盐渍土的未冻含水比，由步骤(4)确定；T为高盐盐渍土 在降温期间出现的最低温度，单位：℃，由步骤(2)确定；Tm为高盐盐 渍土结晶盐初始析出时温度，单位：℃，由步骤(1)确定；Tf为常压下 自由体积水的冻结温度，单位：℃，取0℃。
本发明的有益效果是，建立了一种高盐盐渍土盐-冻胀力确定方法， 能够有效克服室内试验确定高盐盐渍土盐-冻胀力存在的弊端，方便了盐 渍土工程勘察，提升了高盐盐渍土盐-冻胀力确定速度，该方法实施流程 清晰、操作简易快捷、可操作性较强，符合工程勘察需要。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明作进步说明。
本发明的一种高盐盐渍土盐-冻胀力确定方法，包括以下步骤：
(1)通过现场取样和室内土工试验，确定高盐盐渍土的天然含水量 w、孔隙率n、泊松比υ及含盐量s；确定高盐盐渍土的抗压强度Ec，单位： kPa；确定高盐盐渍土结晶盐初始析出时温度Tm，单位：℃；确定T＝Tf＝0℃ 时高盐盐渍土含水量w0；
(2)通过现场原位测试，确定高盐盐渍土在降温期间出现的最低温 度T，单位：℃；
(3)通过以下公式确定结晶盐析出时高盐盐渍土的未相变含水比wu1：
式中，wu1为结晶盐析出时高盐盐渍土的未相变含水比；M1为结晶盐析出 时高盐盐渍土的孔隙分布特征参数，单位：℃-1，取0.01～0.05℃-1；T为 高盐盐渍土在降温期间出现的最低温度，单位：℃，由步骤(2)确定； Tm为高盐盐渍土结晶盐初始析出时温度，单位：℃，由步骤(1)确定； Tf为常压下自由体积水的冻结温度，单位：℃，取0℃；ζ为T＝Tf时高盐 盐渍土的未相变含水比；
(4)通过以下公式确定冰水相变时高盐盐渍土的未冻含水比wu2：
式中，wu2为冰水相变时高盐盐渍土的未冻含水比；M2为冰水相变时高盐 盐渍土的孔隙分布特征参数，单位：℃-1，取0.03～0.10℃-1；T为高盐盐 渍土在降温期间出现的最低温度，单位：℃，由步骤(2)确定；Tm为高 盐盐渍土结晶盐初始析出时温度，单位：℃，由步骤(1)确定；Tf为常 压下自由体积水的冻结温度，单位：℃，取0℃；
(5)通过以下公式确定高盐盐渍土盐-冻胀力σe：
式中，σe为高盐盐渍土盐-冻胀力，单位：kPa；s为高盐盐渍土含盐量， 由步骤(1)确定；w为高盐盐渍土天然含水量，由步骤(1)确定；n为 高盐盐渍土孔隙率，由步骤(1)确定；Ec为高盐盐渍土抗压强度，单位： kPa，由步骤(1)确定；υ为高盐盐渍土泊松比，由步骤(1)确定；wu1为结晶盐析出时高盐盐渍土的未相变含水比，由步骤(3)确定；wu2为冰 水相变时高盐盐渍土的未冻含水比，由步骤(4)确定；T为高盐盐渍土 在降温期间出现的最低温度，单位：℃，由步骤(2)确定；Tm为高盐盐 渍土结晶盐初始析出时温度，单位：℃，由步骤(1)确定；Tf为常压下 自由体积水的冻结温度，单位：℃，取0℃。
所述步骤(1)～(5)中，高盐盐渍土为s/ω≥0.072的盐渍土。
所述步骤(3)中，结晶盐析出时高盐盐渍土的未相变含水比wu1为 盐渍土未相变含水量与盐渍土天然含水量的比值。
所述步骤(3)中，T＝Tf时高盐盐渍土的未相变含水比ζ＝w0/w。
所述步骤(4)中，冰水相变时高盐盐渍土的未冻含水比wu2为盐渍 土未冻含水量与盐渍土于T＝Tf时含水量的比值。
实施例：
某一高速铁路路基工程修建于盐渍土地基上，在铁路勘察期间，需确 定盐渍土地基不同深度的盐-冻胀力，现采用本发明方法予以确定。具体 步骤如下：
(1)通过现场取样和室内土工试验，确定高盐盐渍土的天然含水量 w、孔隙率n、泊松比υ及含盐量s；确定高盐盐渍土的抗压强度Ec，单位： kPa；确定高盐盐渍土结晶盐初始析出时温度Tm，单位：℃；确定T＝Tf＝0℃ 时高盐盐渍土含水量w0，结果见表1、表2。
由表2可知，s/ω＝0.641>0.072，故该盐渍土地基为高盐盐渍土。
(2)通过现场原位测试，确定高盐盐渍土在降温期间出现的最低温 度T，单位：℃，结果见表1、表2。
(3)通过以下公式确定结晶盐析出时高盐盐渍土的未相变含水比wu1
在计算时M1取0.03，高盐盐渍土wu1确定过程结果见表1。
(4)通过以下公式确定冰水相变时高盐盐渍土的未冻含水比wu2
在计算时M2取0.05，高盐盐渍土wu2确定过程结果见表1。
表1高盐盐渍土wu1、wu2计算过程
地基深度/m T<sub>f</sub>/℃ T<sub>m</sub>/℃ T/℃ w w<sub>0</sub> ζ w<sub>u1</sub> w<sub>u2</sub>
0 0 20 -10 0.064 0.0294 0.46 0.460 0.607
0.5 0 20 -5 0.064 0.0294 0.46 0.460 0.779
1.5 0 20 -1 0.064 0.0294 0.46 0.460 0.951
2.5 0 20 5 0.064 0.0294 0.46 0.534 1.000
(5)通过以下公式确定高盐盐渍土盐-冻胀力σe：
高盐盐渍土的盐-冻胀力σe计算过程及结果见表2。
表2高盐盐渍土盐-冻胀力计算过程
本发明提供的一种高盐盐渍土盐-冻胀力确定方法，适用于盐渍土区 域盐-冻胀力确定，为高速铁路或公路盐渍土路基及地基处理设计提供参 考依据，该方法实施流程清晰、操作简易快捷、可操作性较强，符合工程 勘察需要，具有广阔的推广应用前景。
以上所述只是说明本发明一种高盐盐渍土盐-冻胀力确定方法的一些 原理，并非是要将本发明局限在所示和所述的具体方法和适用范围内，故 凡是所有可能被利用的相应修改，均属于本发明所申请的专利范围。

Claims (5)

1.一种高盐盐渍土盐-冻胀力确定方法，包括以下步骤：
(1)通过现场取样和室内土工试验，确定高盐盐渍土的天然含水量w、孔隙率n、泊松比υ及含盐量s；确定高盐盐渍土的抗压强度Ec，单位：kPa；确定高盐盐渍土结晶盐初始析出时温度Tm，单位：℃；确定T＝Tf＝0℃时高盐盐渍土含水量w0；
(2)通过现场原位测试，确定高盐盐渍土在降温期间出现的最低温度T，单位：℃；
(3)通过以下公式确定结晶盐析出时高盐盐渍土的未相变含水比wu1：
式中，wu1为结晶盐析出时高盐盐渍土的未相变含水比；M1为结晶盐析出时高盐盐渍土的孔隙分布特征参数，单位：℃-1，取0.01～0.05℃-1；T为高盐盐渍土在降温期间出现的最低温度，单位：℃，由步骤(2)确定；Tm为高盐盐渍土结晶盐初始析出时温度，单位：℃，由步骤(1)确定；Tf为常压下自由体积水的冻结温度，单位：℃，取0℃；ζ为T＝Tf时高盐盐渍土的未相变含水比；
(4)通过以下公式确定冰水相变时高盐盐渍土的未冻含水比wu2：
式中，wu2为冰水相变时高盐盐渍土的未冻含水比；M2为冰水相变时高盐盐渍土的孔隙分布特征参数，单位：℃-1，取0.03～0.10℃-1；T为高盐盐渍土在降温期间出现的最低温度，单位：℃，由步骤(2)确定；Tm为高盐盐渍土结晶盐初始析出时温度，单位：℃，由步骤(1)确定；Tf为常压下自由体积水的冻结温度，单位：℃，取0℃；
(5)通过以下公式确定高盐盐渍土盐-冻胀力σe：
式中，σe为高盐盐渍土盐-冻胀力，单位：kPa；s为高盐盐渍土含盐量，由步骤(1)确定；w为高盐盐渍土天然含水量，由步骤(1)确定；n为高盐盐渍土孔隙率，由步骤(1)确定；Ec为高盐盐渍土抗压强度，单位：kPa，由步骤(1)确定；υ为高盐盐渍土泊松比，由步骤(1)确定；wu1为结晶盐析出时高盐盐渍土的未相变含水比，由步骤(3)确定；wu2为冰水相变时高盐盐渍土的未冻含水比，由步骤(4)确定；T为高盐盐渍土在降温期间出现的最低温度，单位：℃，由步骤(2)确定；Tm为高盐盐渍土结晶盐初始析出时温度，单位：℃，由步骤(1)确定；Tf为常压下自由体积水的冻结温度，单位：℃，取0℃。
2.如权利要求1所述的一种高盐盐渍土盐-冻胀力确定方法，其特征在于：所述步骤(1)～(5)中，高盐盐渍土为s/ω≥0.072的盐渍土。
3.如权利要求1所述的一种高盐盐渍土盐-冻胀力确定方法，其特征在于：所述步骤(3)中，结晶盐析出时高盐盐渍土的未相变含水比wu1为盐渍土未相变含水量与盐渍土天然含水量的比值。
4.如权利要求1所述的一种高盐盐渍土盐-冻胀力确定方法，其特征在于：所述步骤(3)中，T＝Tf时高盐盐渍土的未相变含水比ζ＝w0/w。
5.如权利要求1所述的一种高盐盐渍土盐-冻胀力确定方法，其特征在于：所述步骤(4)中，冰水相变时高盐盐渍土的未冻含水比wu2为盐渍土未冻含水量与盐渍土于T＝Tf时含水量的比值。
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