蒸发和冻结作用下黄土体水盐迁移机理试验研究

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1、西安建筑科技大学硕士学位论文蒸发和冻结作用下黄土体水盐迁移机理试验研究专业：岩土工程硕士生：郑翔指导教师：许健副教授摘要在自然条件影响下，黄土地区，表层土体呈现冬季冻结，春季融化，夏季蒸发，秋季入渗等一系列状态变化。在冬季极端条件下，甚至出现夜冻昼融现象。然而随着状态的不断变化，黄土的工程性质发生劣化，不利于黄土地区工程建设及维护。而对于含盐黄土，此番状态变化不仅会影响其工程性质，更会诱发盐蚀型边坡滑塌、路堑边坡表层剥落甚至崩塌等自然灾害。本文通过开展黄土体水盐迁移试验确定黄土体水盐含量的动态变化规律从而揭示自然因

2、素（诸如日照、风速、温度、湿度等）与黄土体水盐迁移的密切关系，为进一步深入开展的黄土体盐蚀型崩塌灾害防治及监测预报研究提供了理论依据。基于现场调查及室内含水量和易溶盐分析试验，开展了黄土边坡盐蚀剥落病害特征的研究。结果表明：盐蚀剥落病害按剥落形态可分为条带状、片块状及凹腔状盐蚀剥落；按地层岩性可分为马兰黄土、离石黄土、古土壤层及人工夯实黄土盐蚀剥落。试样含水量随着距边坡表层垂直深度增加而增大，含盐量随着距边2-和HCO-含量随距边坡表层垂直深度增加迅速降低且很快趋于稳定；阴离子CO33坡表层垂直深度增加无明显变化规

3、律，Cl-和SO2-4含量随距边坡表层垂直深度增加迅速减小且很快趋于稳定；阳离子K+、Mg2+、Ca2+含量随距边坡表层垂直深度增加无明显变化规律，Na+随距边坡表层垂直深度增加迅速减小且趋于稳定；阴离子以SO42-和Cl-为主，阳离子以Na+为主，边坡表层易溶盐主要成分为Na2SO4和NaCl。边坡表层富集易溶盐Na2SO4和NaCl在气候变化条件下的反复溶解和结晶作用是黄土边坡盐蚀剥落病害的主要诱因。基于室内蒸发试验及数据统计分析方法，研究了黄土体在蒸发作用下的水盐迁移规律并验证了传统蒸发量计算公式的正确性。结

4、果表明，蒸发过程中，土体中水分携带盐分一起向表层迁移，而迁移至表层的水分又挥发到大气中，因为盐分无法挥发，因此在土体表层聚集，形成清晰可见的白色盐分聚集带；通过观察表观特征可发现强烈的温度波动诱发土体不同部位出现片状剥蚀，贯穿性裂缝等西安建筑科技大学硕士学位论文结构性损伤；引用传统蒸发量计算公式得到蒸发量计算值与实测蒸发值较为相近，且都远小于潜在蒸发量。基于室内冻结试验及数据统计分析方法，研究了黄土体在冻结作用下的水盐迁移规律。结果表明：冻结过程中，水分从正温端向负温端迁移，在土柱中上端形成分凝冰层，因此中上端含水

5、量最高；表层土体中水分在负温作用下迅速冻结，导致含水量维持在初始含水量附近，下端水分由于在冻结作用下向上迁移，因此含水量最小；水分的迁移导致土体中盐分迁移并形成表层含盐量最高，随后降低，在中间部分有所波动，到了最下部又增大的变化规律。关键词：黄土；盐蚀；水盐迁移；蒸发；冻结论文类别：基本研究本研究得到国家自然科学基金项目（51478385）的资助西安建筑科技大学硕士学位论文Experimentalstudyonthemigrationmechanismofwaterandsaltintheloessmassunde

6、revaporationandfreezingSpecialty:GeotechnicalEngineeringName:ZhengXiangInstructor:Prof.XuJianAbstractThesurfacelayer,intheloessregion,showsaseriesofchangesinwinterfreezing,springmelting,summerevaporation,autumninfiltrationandsoon,undertheinfluenceofnaturalcond

7、itions.Evenfrozenatnightandthawingduringday,underextremewinterconditions.Theengineeringpropertiesofloessaredegradedasthestatechanges,whichmadeitdifficulttotheconstructionandmaintenanceinloessarea.Forthesaltbearingloess,thechangesofthisstatewillnotonlyaffectits

8、engineeringproperties,butalsoinducetheslumpingofthesalterosiontypeslope,thesurfacespallingofthecuttingslopeandeventhecollapseoftheslope.Inthispaper,thedynamicchangeofwaterandsaltco