硫酸（亚硫酸）盐渍土盐-冻胀变形预报模型及与原位观测对比研究

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1、硫酸（亚硫酸）盐渍土盐-冻胀变形预报模型及与原位观测对比研究2009年第8期东北水利水电水利【文章编号】1002--0624(2009)08--0001--03硫酸(亚硫酸)盐渍土盐一冻胀变形预报模型及与原位观测对比研究王洪葵,王俊臣2,李劲松s(1.新疆伊犁河流域开发建设管理局,新疆乌鲁木齐830000;2.吉林省水利水电勘测设计研究院,吉林长春130021;3.长春市水利勘测设计研究院,吉林长春130062)[摘要]利用天山北麓水磨河流域细土平原区硫酸(亚硫酸)盐渍土无荷栽和有荷栽条件下多次冻融盐一冻胀变形试验研究成果.采用单向分层

2、总和法和积分法建立了硫酸(亚硫酸)盐渍土盐一冻胀变形预报模型,并利用原位现测分析验证模型的可靠性,提出了建立地温观测体系和建立盐一冻胀变形试验标准的建议.[关键词]盐溃土:盐一冻胀变形;计算模型;原住观测[中图分类号]TU448[文献标识码]AO引言硫酸(亚硫酸)盐渍土产生盐一冻胀时,填筑土体,渠道和水库填筑坡面,建筑物基础等发生盐一冻胀变形.对渠道过水断面和水库上游坡面产生盐一冻胀变形破坏.水库和渠道顶部及外坡面由于盐一冻胀变形降低土体密实程度和土体剪切强度.使渠道顶部和外坡面易发生剪切破坏和降雨抗冲刷能力降低,所以在硫酸(亚硫酸)盐

3、渍土工程建设环境中应充分考虑盐一冻胀变形对建筑产生的破坏影响,以免因盐一冻胀变形导致建筑物的破坏.因此,研究硫酸(亚硫酸)盐渍土盐一冻胀变形模型有着重要意义.1硫酸(亚硫酸)盐渍土填筑土体水平面盐一冻胀变形计算模型通过对天山北麓水磨河流域细土平原区硫酸(亚硫酸)盐渍土多次冻融盐胀和冻胀试验研究可知,填土(最优含水量13%时,最大击实土干密度1.84g/cm3)不同压力,不同硫酸钠含量,不同冻融次数的盐一冻胀率:2r/i=5.095Css一0.417Css+2.605h+1.904n一''0.07n一0.1750np)一0.657Cssl

4、np+O.261,lsS一0.418几h一9.805,(1)式中叼广不同冻融次数的盐一冻胀率,%;厂一硫酸钠容量,%;p一压力,kPa;一冻融次数.1.1填筑土体单向分层总和盐一冻胀量计算模型单向分层总和计算模型作如下2点假设:(1)土体只有垂直方向的盐一冻胀变形,无侧向盐一冻胀变形:(2)土体发生盐一冻胀变形时,土体的压缩变形已经结束.填筑土体某一深度的盐一冻胀量等于该点以下分层土体盐一冻胀变形总和,即:AH,=~hAhi++lAhi+l++2△+2+…+7/Ah,(i>1)(2)式中△广某一深度土体盐一冻胀变形,m;田广第i层

5、土体盐胀和冻胀率,%;△.Il广第i层土体土层厚度,m;+广第i+1层土体盐胀和冻胀率,%;Ah+广第i+1层土体土层厚度,m;叼第n层土体盐胀和冻胀率,%;△IIl,广第n层土体土层厚度,m.某一深度土体盐一冻胀率为:.,7A//iAh+Ah'+1+Ahi+2+…+Ah.(3)1.2填筑土体积分法盐一冻胀量计算模型当盐一冻胀土层湿密度和硫酸钠含量一致时.其盐一冻胀量为:AHi=7hAh++1△f+1+叼i+2△+2+…+△水利科研东北水利水电2009年第8期喜△产叼(4)式中广第点土层深度,m;-盐一冻胀土深度,In.2硫酸(亚硫酸)

6、盐渍土填筑土体盐一冻胀计算深度确定根据研究.硫酸钠结晶温度决定土体的盐一冻胀,硫酸钠结晶初期,有少量硫酸钠晶体用于中填孔隙空间和颗粒接触间,土体发生盐一冻胀,硫酸钠充填含量的多少,取决于土料性质,土体结构,土体孔隙率及孔隙大小等影响因素,但总的来说,处于颗粒接触间很小量的结晶硫酸钠就使土体发生盐一冻胀.可以初步利用硫酸钠结晶温度来确定土体盐～冻胀发育深度.该土体盐一冻胀发育深度即为盐一冻胀计算深度.以天山北麓水磨河流域细土平原区上阜康市25年间3次地温最高,最低观测资料为例分析其盐一冻胀计算深度,见表I,图I.表1阜康市气象局25年间3

7、次最低最高地温及其地温平均值地层最低最高最1珏最高最低最高最低平均最高平均量深度平均地温平均地温平均地温平均地温平均地温平均地温地温平均地温平均l:/m/℃,℃,℃,℃,℃,℃值,℃值/℃～21,io.92l¨2llO52l1O'8jg温度/℃20-100102O30图1地温随深度分布以O℃作为土体的冻结温度,利用内插法计算其平均冻土层厚度为1.91m.?2?通过分析该地区不稳定温度场范围在0～1.91m,准稳定温度场范围在1.91～5.0ITI,稳定温度场范围在5.0ITI以上.土的填筑温度在满足土中硫酸钠以液体形式存在条件下进行.

8、在5.0m以下的稳定温度场范围内,由于地气上升使土体温度降低,使土体发生一次性盐胀发育后即基本不再发生盐胀.所以在稳定温度场范围发生的一次性盐胀可认为是稳定盐胀区.相对应其它两个区为不稳定盐一冻胀区和准稳定