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粉质粘土纯盐胀试验及盐胀变形规律深度剖析

一、绪论

1.1研究背景与意义

盐渍土是指土壤中可溶性盐含量达到对作物生长有显著危害的土类，在全球广泛分布，约占世界陆地总面积的6.5%，占干旱区总面积的39%。我国盐渍土面积约有20多万平方公里，约占国土总面积的2.1%，主要分布在内陆干旱、半干旱地区以及滨海地区。盐渍土特殊的工程地质性质，给工程建设带来了诸多挑战。

盐渍土的工程地质条件除取决于所含盐类成分、含量外，还与土的含水量等密切相关，其物理力学性质通常很不稳定。当粉粒含量大于45%、孔隙度大于45%时，盐渍土会出现与黄土相似的湿陷性；含盐量超过一定数值时，压实性变差，不易达到标准密度。此外，盐渍土还具有较强的胀缩性，硫酸盐和碳酸盐土吸水后体积增大，脱水后体积收缩。这些特性导致在盐渍土发育区进行工程建设时，建筑物容易出现沉陷、变形等现象。

在公路工程中，盐渍土的危害尤为突出。盐渍土中的盐分对公路工程中的钢筋混凝土和石材具有腐蚀性，其化学反应会使混凝土膨胀，导致开裂，最终破坏混凝土。由于盐类的溶解度与外界温度密切相关，用盐渍土填筑的道路会随着温度变化而胀缩，致使路面局部不平，产生裂缝和塌陷，破坏路基路面。在春季，路基上层砂砾先融化，而下层尚未融化，上层砂砾中的水分无法下渗，在车辆冲击荷载作用下，路基会出现翻浆、冒泥现象，形成弹簧路面，而盐渍土中的硫酸盐和氯化钠会使土壤保持潮湿状态，加重翻浆现象。

在建筑工程方面，盐渍土中的硫酸盐和氯离子会与建筑材料发生反应，氯离子直接渗透到混凝土中，腐蚀钢筋，使混凝土体开裂和剥落。地下盐渍土中的含盐水在毛细作用下渗透到建筑物地下部分，甚至扩展到上面的墙壁，随着含盐水不断蒸发，墙体中的含盐水发生结晶，即盐胀现象，连续膨胀会导致混凝土墙开裂，进而破坏建筑。

粉质粘土作为一种常见的土类，在工程建设中应用广泛。然而，当粉质粘土中含有盐分，形成盐渍化粉质粘土时，其工程性质会发生显著变化。研究粉质粘土的纯盐胀试验及盐胀变形规律，对于深入了解盐渍化粉质粘土的特性，解决盐渍土地区工程建设中的问题具有重要的现实意义。通过掌握盐胀变形规律，可以为工程设计提供更准确的参数，优化工程结构设计，提高工程的稳定性和耐久性，减少因盐胀导致的工程病害和维修成本，保障工程的安全运行，对促进盐渍土地区的经济发展和基础设施建设具有重要推动作用。

1.2国内外研究现状

国外对盐渍土的研究起步较早，早在19世纪末，一些学者就开始关注盐渍土对农业的影响。20世纪中叶以后，随着工程建设的不断发展，盐渍土的工程性质研究逐渐受到重视。美国、苏联等国家在盐渍土的分类、分布、物理力学性质等方面开展了大量研究工作。例如，美国垦务局对西部地区的盐渍土进行了系统调查，提出了盐渍土的分类标准和改良措施；苏联学者对中亚地区的盐渍土进行了深入研究，揭示了盐渍土的形成机制和分布规律。

国内对盐渍土的研究始于20世纪50年代，随着我国大规模经济建设的展开，在铁路、公路、水利等工程建设中遇到了大量的盐渍土问题，促使国内学者对盐渍土进行了广泛而深入的研究。在盐渍土的定义方面，国内普遍认为盐渍土是指土壤中可溶性盐含量达到对作物生长有显著危害的土类，在公路工程中一般指地表下1.0m深的土层内易溶盐平均含量大于0.3%的土。在分类上，根据区域分布和形成条件，分为滨海盐渍土、冲积平原盐渍土、内陆盐渍土；根据所含盐分，分为氯盐渍土（又称湿盐土）、硫酸盐渍土（又称松胀盐渍土）、碳酸盐渍土；根据含盐量高低，分为弱盐渍土、中盐渍土、强盐渍土、超盐渍土。在分布研究上，明确了我国盐渍土主要分布在内陆干旱、半干旱地区以及滨海地区，总面积约有20多万平方公里，约占国土总面积的2.1%。

在盐渍土的盐胀特性研究方面，国内外学者做了大量工作。研究表明，盐渍土的盐胀主要是由于盐类的结晶和溶解引起的。当温度降低时，盐溶液中的盐分结晶析出，体积增大，导致土体膨胀；当温度升高时，盐类溶解，土体收缩。盐胀过程中，盐类的结晶形态、晶体大小和分布对土体结构产生显著影响。比如，硫酸盐渍土中的硫酸钠结晶时，会形成针状或柱状晶体，这些晶体在土颗粒间生长，破坏土体的原有结构，使土颗粒间的联结力减弱，导致土体强度降低。

对于粉质粘土的盐胀特性研究，部分学者通过室内试验，分析了不同盐分类型和含量对粉质粘土盐胀率的影响。研究发现，随着盐分含量的增加，粉质粘土的盐胀率增大，且不同盐分的盐胀效应存在差异，硫酸钠的盐胀作用较为显著。一些学者还探讨了含水量、温度等因素对粉质粘土盐胀的影响，结果表明，含水量在一定范围内，盐胀率随含水量的增加而增大，而温度的变化会影响盐类的结晶和溶解速度，从而影响盐胀过程。

尽管国内外学者在盐渍土的研究方面取得了丰硕成果，但仍存在一些不足与空