CN109490353B - 一种高盐盐渍土盐-冻胀力确定方法 - Google Patents
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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
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/w≥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/w=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
地基深度/m | T<sub>f</sub>/℃ | T<sub>m</sub>/℃ | T/℃ | s | w | w<sub>u1</sub> | w<sub>u2</sub> | n | E<sub>c</sub>/kPa | v | σ<sub>e</sub>/kPa |
0 | 0 | 20 | -10 | 0.041 | 0.064 | 0.460 | 0.607 | 0.35 | 1600 | 0.35 | 450.3 |
0.5 | 0 | 20 | -5 | 0.041 | 0.064 | 0.460 | 0.779 | 0.35 | 1600 | 0.35 | 446.0 |
1.5 | 0 | 20 | -1 | 0.041 | 0.064 | 0.460 | 0.951 | 0.35 | 1600 | 0.35 | 441.9 |
2.5 | 0 | 20 | 5 | 0.041 | 0.064 | 0.534 | 1.000 | 0.35 | 1600 | 0.35 | 138.4 |
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/w≥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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击实硫酸盐渍土的盐-冻胀性研究;习春飞;《中国优秀博硕士学位论文全文数据库(硕士) 工程科技Ⅱ辑》;中国学术期刊(光盘版)电子杂志社;20051015(第06期);第C038-158页 * |
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