高衛(wèi)平

(新疆希爾路橋工程有限公司， 新疆 烏魯木齊　830011)

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設(shè)置不同結(jié)構(gòu)隔斷層時(shí)鹽漬土路基排鹽效果研究

高衛(wèi)平

(新疆希爾路橋工程有限公司， 新疆 烏魯木齊830011)

摘要：為了探究設(shè)置不同形式隔斷層時(shí)，鹽漬土路基的排鹽效果，通過(guò)試驗(yàn)，測(cè)定設(shè)置不同坡度的正V字型和倒V字型隔斷層時(shí)，鹽漬土路基單位土體排鹽量隨時(shí)間的變化規(guī)律。試驗(yàn)結(jié)果表明，設(shè)置正V字型隔斷層時(shí)，并不是隔斷層坡度越大排鹽效果越好，當(dāng)坡度為15°時(shí)，排鹽效果最好；設(shè)置倒V字型隔斷層時(shí)，隨著隔斷層坡度的增大，鹽漬土路基單位土體排鹽量逐漸增大；設(shè)置不同坡度的兩種隔斷層時(shí)，單位土體排鹽量與時(shí)間之間都有良好的線(xiàn)性相關(guān)性，且直線(xiàn)斜率都隨隔斷層坡度的增大表現(xiàn)出先增大后減小的變化規(guī)律，當(dāng)坡度為15°時(shí)，斜率最大，單位土體排鹽量對(duì)時(shí)間最敏感；相比于倒V字型隔斷層，設(shè)置正V字型隔斷層時(shí)，鹽漬土路基的排鹽效果更好。

關(guān)鍵詞：鹽漬土路基； 隔斷層； 單位土體排鹽量； 排鹽效果

0前言

在我國(guó)廣袤的領(lǐng)土中，鹽漬土地區(qū)占地比例近似為三分之一，鹽漬土是土層鹽漬化過(guò)程的產(chǎn)物，公路工程中主要指地表土層1 m范圍內(nèi)，易溶鹽含量大于0.5%的含鹽土層[1]。鹽漬土由于具有較強(qiáng)的吸濕性、膨脹性、松脹性、侵蝕和腐蝕性，因此會(huì)造成公路路基的鹽脹、溶陷等病害，進(jìn)而影響道路的整體通行能力和行車(chē)舒適性[2，3]。而鹽漬土路基的破壞程度與鹽漬土中的含鹽量密切相關(guān)，實(shí)際使用時(shí)，隨著雨水的沖刷，鹽漬土中的鹽分會(huì)隨之流失，進(jìn)而造成路基的不穩(wěn)定性[4-6]。本文通過(guò)在鹽漬土路基中設(shè)置兩種不同形式的隔斷層，通過(guò)測(cè)定鹽漬土中單位土體排鹽量隨時(shí)間的變化規(guī)律，優(yōu)選排鹽效果最好的隔斷層，為防止鹽漬土路基出現(xiàn)病害提供理論參考。

1試驗(yàn)原材料

本文試驗(yàn)所用鹽漬土選自青海省某地區(qū)，土樣物理參數(shù)如表1所示。

表1 鹽漬土的物理參數(shù)含水率/%含鹽量/%不均勻系數(shù)干密度/(g·cm-3)起始膨脹率/%最終膨脹率/%5131.7152.132.26

2試驗(yàn)結(jié)果及分析

為了探究設(shè)置不同形式的隔斷層時(shí)鹽漬土路基的排鹽效果，選用含水率為5%，含鹽量為1%的鹽漬土試樣，根據(jù)要求將鹽漬土裝入試驗(yàn)?zāi)＞邇?nèi)，并分別設(shè)置不同坡度的正V字型和倒V字型的隔斷層，如圖1所示，采用布置滴水設(shè)施的方法模擬降水，以排水方式進(jìn)行排鹽，利用探頭測(cè)定不同時(shí)間后鹽漬土路基單位土體的排鹽量，評(píng)價(jià)鹽漬土路基的排鹽效果。

圖1　隔斷層設(shè)置圖

2.1正V字型坡度路基

測(cè)定設(shè)置不同坡度(0°、10°、15°和20°)的正V字型隔斷層時(shí)，鹽漬土路基單位土體排鹽量隨時(shí)間的變化規(guī)律，研究設(shè)置正V字型隔斷層時(shí)，鹽漬土路基的排鹽效果，試驗(yàn)結(jié)果如圖2所示。

圖2　正V字型坡度單位排鹽量隨時(shí)間的變化

從圖2可以看出，設(shè)置不同坡度的正V字型隔斷層時(shí)，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，鹽漬土路基單位土體排鹽量都呈現(xiàn)線(xiàn)性規(guī)律增長(zhǎng)，其中當(dāng)時(shí)間小于120 min時(shí)，土體單位排鹽量隨時(shí)間的變化趨勢(shì)較緩，而當(dāng)時(shí)間超過(guò)120 min時(shí)，單位土體排鹽量隨時(shí)間的變化趨勢(shì)明顯增大。例如當(dāng)隔斷層坡度為10°時(shí)，當(dāng)時(shí)間由100 min延長(zhǎng)至120 min時(shí)，單位土體排鹽量由2.49 g增大至3.95 g，增大了1.46 g；而當(dāng)時(shí)間由120 min延長(zhǎng)至140 min時(shí)，單位土體排鹽量由3.95 g增大至6.02 g，增大了2.07 g，這是因?yàn)椋}漬土中的鹽分是隨著水分一起排出的，當(dāng)時(shí)間小于120 min時(shí)，鹽分在水中的溶解量相對(duì)較少，因此單位土體排鹽量隨時(shí)間的變化規(guī)律較小，而當(dāng)時(shí)間超過(guò)120 min時(shí)，鹽分大量的溶解在水里面，隨著水分的遷移一起排出路基之外，因此單位土體排鹽量隨時(shí)間的變化趨勢(shì)增大。

當(dāng)時(shí)間相同時(shí)，隨著隔斷層坡度的增大，單位土體排鹽量表現(xiàn)出先增大后減小的變化規(guī)律，當(dāng)隔斷層坡度為15°時(shí)，單位土體的排鹽量最大，且當(dāng)隔斷層坡度為10°時(shí)單位土體的排鹽量大于隔斷層為20°時(shí)單位土體的排鹽量，例如當(dāng)時(shí)間為120 min時(shí)，隔斷層坡度為0°、10°、15°和20°時(shí)單位土體排鹽量分別為1.05、3.95、6.03和3.31 g，表明并不是隔斷層坡度越大，單位土體排鹽量也越大。解釋其原因?yàn)椋露仍酱舐坊械呐潘俣群团潘吭酱?，而路基中的鹽分沒(méi)有充分排出。

為了更加深入的表征設(shè)置不同坡度的正V字型隔斷層時(shí)，鹽漬土路基單位土體排鹽量，對(duì)不同隔斷層坡度時(shí)，單位土體排水量與時(shí)間進(jìn)行式(1)所示的線(xiàn)性回歸，回歸結(jié)果如表2所示。

y=Ax-B

(1)

式中：y為單位土體排鹽量，g；x為時(shí)間，min；A，B為回歸系數(shù)，其中A值越大表明單位土體排鹽量對(duì)時(shí)間的變化越敏感。

表2 正V字型坡度單位排鹽量與時(shí)間的回歸結(jié)果坡度/(°)回歸方程相關(guān)性系數(shù)R20y=0.0464x-4.324 0.989310y=0.0726x-4.59840.999215y=0.0895x-5.52720.965120y=0.0574x-3.39240.9974

從表2可以看出，設(shè)置不同坡度的隔斷層時(shí)，鹽漬土路基單位土體排鹽量與時(shí)間之間呈現(xiàn)良好的線(xiàn)性變化關(guān)系，相關(guān)性系數(shù)R2都大于0.96。當(dāng)隔斷層坡度小于15°時(shí)，隨著隔斷層坡度的增大，單位土體的排鹽量逐漸增大，而當(dāng)隔斷層厚度由15°增大至20°時(shí)，單位土體的排鹽量反而減小。表明隔斷層坡度小于15°時(shí)，增大坡度會(huì)使單位土體排鹽量隨時(shí)間變化的敏感性增強(qiáng)，而當(dāng)隔斷層坡度大于15°時(shí)，再增加坡度反而會(huì)使單位土體排鹽量隨時(shí)間變化的敏感性降低。

2.2倒V字型坡度路基

測(cè)定設(shè)置不同坡度的倒V字型隔斷層時(shí)，鹽漬土路基單位土體排鹽量隨時(shí)間的變化規(guī)律，研究設(shè)置倒V字型隔斷層時(shí)，鹽漬土路基的排鹽效果，試驗(yàn)結(jié)果如圖3所示。

圖3　倒V字型坡度單位排鹽量隨時(shí)間的變化

從圖3可以看出，設(shè)置倒V字型隔斷層時(shí)，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，鹽漬土路基單位土體的排鹽量逐漸增大。隔斷層坡度為20°的鹽漬土路基率先排鹽，當(dāng)時(shí)間為110 min時(shí)排鹽量為0.73 g，隔斷層坡度為10°和15°的鹽漬土路基當(dāng)時(shí)間為130 min時(shí)開(kāi)始排鹽，而當(dāng)隔斷層坡度為0°時(shí)，直至160 min后，鹽漬土路基才開(kāi)始排鹽。設(shè)置倒V字型隔斷層時(shí)，相同時(shí)間后，隨著隔斷層坡度的增大，鹽漬土路基的單位排鹽量逐漸增大，例如當(dāng)排鹽時(shí)間為為160 min時(shí)，當(dāng)隔斷層坡度由0°增大至10°、15°和20°時(shí)，單位土體排鹽量分別由0.32 g增大至1.45 g、2.26 g和3.01 g，分別增大了3.56倍、6.06倍和8.41倍。表明設(shè)置倒V字型隔斷層時(shí)，隔斷層坡度越大，鹽漬土路基的排鹽效果越好。

為了更加深入的表征設(shè)置不同坡度的倒V字型隔斷層時(shí)，鹽漬土路基單位土體排鹽量隨時(shí)間變化的數(shù)學(xué)規(guī)律，對(duì)不同隔斷層坡度時(shí)，單位土體排水量與時(shí)間進(jìn)行式(1)所示的線(xiàn)性回歸，回歸結(jié)果如表3所示。

表3 倒V字型坡度單位排鹽量與時(shí)間的回歸結(jié)果坡度/(°)回歸方程相關(guān)性系數(shù)R20y=0.0305x-4.56150.999210y=0.0314x-3.61970.993715y=0.0551x-6.48350.991020y=0.0512x-5.11530.9954

從表3可以看出，設(shè)置不同坡度的倒V字型隔斷層時(shí)，鹽漬土路基單位土體排鹽量與時(shí)間之間有良好的線(xiàn)性相關(guān)性，其中相關(guān)性系數(shù)R2都在0.99以上。且隨著隔斷層坡度的增大，A值呈現(xiàn)先增大后減小的變化規(guī)律，與設(shè)置正V字型隔斷層時(shí)的變化規(guī)律一致，當(dāng)隔斷層坡度為15°時(shí)，A值最大，單位土體排鹽量對(duì)時(shí)間的敏感性越強(qiáng)。

2.3正V與倒V字型坡度路基對(duì)比

為了對(duì)比分析設(shè)置正V字型隔斷層和倒V字型隔斷層時(shí)，鹽漬土路基的排鹽效果，選定排鹽時(shí)間為160 min和180 min，測(cè)定設(shè)置不同坡度的兩種隔斷層時(shí)，鹽漬土路基單位土體的排鹽量，試驗(yàn)結(jié)果如圖4所示。

圖4　正V倒V字型坡度單位排鹽量的對(duì)比

從圖4可以看出，對(duì)于不同坡度的隔斷層路基，設(shè)置正V字型隔斷層時(shí)，鹽漬土路基的單位土體排鹽量遠(yuǎn)大于設(shè)置倒V字型隔斷層時(shí)鹽漬土路基的單位土體排鹽量，例如設(shè)置坡度為10°的倒V字型隔斷層時(shí)，鹽漬土路基180 min時(shí)單位土體的排鹽量為2.06 g；而設(shè)置坡度為10°的正V字型隔斷層時(shí)，鹽漬土路基180 min時(shí)單位土體的排鹽量為8.46 g，為設(shè)置倒V字型隔斷層時(shí)的4.11倍。表明單純考慮排鹽效果時(shí)，鹽漬土路基中更適合設(shè)置正V字型隔斷層，而正V字型隔斷層中，當(dāng)坡度為15°時(shí)的排鹽效果最佳。

3結(jié)論

1) 設(shè)置正V字型隔斷層時(shí)，鹽漬土路基單位土體排鹽量隨時(shí)間呈現(xiàn)線(xiàn)性規(guī)律增長(zhǎng)，其中120 min之前單位土體排鹽量增長(zhǎng)趨勢(shì)較緩，而在120 min后，單位土體排鹽量隨時(shí)間大幅增長(zhǎng)；隔斷層坡度并不是越大越好，當(dāng)坡度為15°時(shí)，排鹽效果最好。

2) 設(shè)置倒V字型隔斷層時(shí)，鹽漬土路基單位土體排鹽量與時(shí)間之間有良好的線(xiàn)性相關(guān)性，相關(guān)性系數(shù)都大于0.99；且隔斷層坡度越大，排鹽效果越好；單位土體排鹽量對(duì)時(shí)間的敏感程度與隔斷層坡度有關(guān)，當(dāng)坡度為15°，敏感性最強(qiáng)。

3) 相比于倒V字型隔斷層，設(shè)置正V字型隔斷層時(shí)，鹽漬土路基的單位排鹽量更大，排鹽效果更好，因此從排鹽效果角度考慮，在鹽漬土路基中適合設(shè)置正V字型隔斷層。

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中圖分類(lèi)號(hào)：U 416.1+6

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1008-844X(2016)01-0043-03