克拉玛依地区盐渍土溶陷性及危害性概论

《克拉玛依地区盐渍土溶陷性及危害性概论》由会员分享，可在线阅读，更多相关《克拉玛依地区盐渍土溶陷性及危害性概论（19页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、克拉玛依地区盐渍土溶陷性及危害性概论【摘要】针对克拉玛依地区盐渍土分布广的特点，对其溶陷工程特性进行简单分 析，了解其分布范围、主要影响因素、对工程建设所造成的危害及影响，从而提 出较为适用地基处理方法。【关键字】克拉玛依 盐渍土 溶陷 溶陷系数 易溶盐 地基处理1 引言盐渍土是指包括盐土和碱土在内的，以及不同程度盐化，碱化的 土壤的统称，土中易溶盐的含量一般大于03。盐渍土按形成条件 分为，内陆盐渍土、滨海盐渍土、冲积平原盐渍土。新疆地区属盐渍 土分布较广的区域，由于这种土在水的影响下具有显著胀缩特性，使 修筑在盐渍土地区的建筑经常遭受巨大的破坏，对人民的财产造成损 失，同时这种危害随着工程

2、建设事业的迅速发展而更加严重。面对如 此严重的工程问题，目前所进行的研究工作还远远不够。在盐渍土地 区的工程勘察、土工试验以及工程的设计和施工方面存在着许多实际 问题，对盐渍土的基本工程特性尚需进行深入的试验研究。本文结合 克拉玛依地区经验，对本地区盐渍土溶陷性进行简单的分析，了解其 对工程建设所造成的影响，并提出本地区盐渍土溶陷性的地基处理方 法。2盐渍土溶陷性概述2.1 克拉玛依盐渍土类型及形成条件2.1.1 地理位置及环境特征克拉玛依位于准葛尔盆地西北边缘，全年气候干燥、降水少、多 风，属山前冲洪积-湖积平原地貌，为典型的内陆盐渍土分布区域。2.1.2形成条件及类型盐分形成是由岩石（主要

3、为泥岩、砂岩）在风化搬运过程中分离 出易溶盐、中溶盐和难溶盐随水流从高处带到低地或随水渗入地下溶 于地下水。因各种盐类溶解度不同，搬运距离就不同，易溶盐搬运距 离最远，其沉积有明显的分带性，经过蒸发、浓缩等作用，包括高矿 化度地下水中所含盐分结晶析出聚集地表或地表以下土层中，形成以 冲洪积、湖积原生为主，蒸发、浓缩、毛细作用为辅的内陆盐渍土。 克拉玛依地区盐渍土类型主要为硫酸、亚硫酸、氯盐、亚氯盐渍土。2.2 克拉玛依地区溶陷性土分布克拉玛依地区溶陷性土分布不连续，对以往勘察资料进行统计分 析，具有溶陷性危害的盐渍土主要分布在克拉玛依市西南12 公里处 机场附近、克石化工业园、701 油库、九

4、区部分地段，主要土层为坚 硬-硬塑状态的粘性土、干燥-稍湿状态的粉土，碎石土（角砾）主要 在表层出露，依据地区经验可不考虑角砾土溶陷性对工程建设的影 响。克市溶陷性土分布示意图2.3 溶陷性概念及机理 盐渍土的含盐类型多为硫酸盐、碳酸盐、氯化物，而其中的钠， 镁和钾盐都属于易溶盐，这些盐成为土粒之间胶结物的主要成分。干 燥状态下它具有强度高，压缩性小的特点，但经水浸泡后易溶盐溶解、 流失，致使土体结构松散，在士体的饱和自重压力或外荷载作用下土 体颗粒发生相对位移，地表陷落，称为溶陷。这一现象与黄土地基浸 水后沉陷是相似的，但在产生沉陷的机理，组成和特征上却有着本质 的区别。此外，在浸水时间很长

5、，浸水量很大而造成渗流的情况下， 盐渍土中的部分固体颗粒被水流带走，产生潜蚀溶陷，这也是盐渍土 溶陷的主要组成部分。2.4 影响溶陷性的主要因素2.4.1孔隙比与含盐量的影响 溶陷系数是反应盐渍土溶陷性大小的主要指标，通过对以往克拉 玛依地区勘察资料进行分析统计取具有代表性粘性土试样4件数据见 表1：表1粉质粘土主要参数编号指标名称1234湿陷系数6 s0.010.0180.030.035孔隙比e00.6140.7960.8630.804Na+k+(mg/kg)1649137219002692总盐（）0.6550.4320.640.926盐渍土初始孔隙比对溶陷系数具有一定的影响，溶陷系数基本随

6、着孔隙比的增大而增大，关系曲线见（图2）。但由于各土层含盐量+溶陷系数与孔隙比关 系0. 010. 020. 030. 04溶陷系数為1987654321060.,60.,0.0.0.0.,0.图2溶陷系数-孔隙比关系曲线的不同，试样遇水盐溶解，原生结构破坏，颗粒被压密重新排列，含盐量与溶陷系数关系曲线见（图 3）。O19876543210ao.ao.o.o.o.o.aT-湿陷系数与总盐含量 关系0. 010. 020. 030. 04溶陷系数&图3溶陷系数-总含盐量关系综上分析盐渍土初始孔隙比及含盐量大小，一同制约着溶陷系数 的大小。通过（图4）对比分析可知，当原始土结构比较密实时，即 使易

7、溶盐含量较高，但在溶滤后不会发生较大的溶陷变形；反之，原 始土结构不密实，即使易溶盐含量较低，盐分溶滤后，结构强度丧失， 会有一定的溶陷变形（如试样 2）。图4孔隙比、总含盐量与溶陷系数对比关系曲线因此，盐渍土的溶陷性主要取决于含盐量（易溶盐含量）和原始土 体的密实状态（土中空隙的大小）。2.4.2温度的影响温度的影响主要在盐分的溶解度上。随着温度的升高溶解度增 大，增加了溶陷变形量的变化速率。在试验过程中发现，在较高温度 下，溶陷稳定较快，而对溶陷变形量的大小没有影响;但在较低温度 下，特别是低于0度时，减小了溶陷变形量的变化速率，暂时降低溶 陷变形量。.3盐渍土溶陷性判定方法3.1 现场初

8、步判定符合下列条件之一的盐渍土地基，可初步判别为非溶陷性土或不 考虑溶陷性对建筑物的影响：3.1.1碎石类盐渍土中洗盐后粒径大于2mm的颗粒超过全重70%时， 可判为非溶陷性土；克拉玛依地区碎石类盐渍土大多满足此条规定， 因此一般不考虑碎石类盐渍土溶陷性对工程建设的影响。3.1.2 碎石类、砂类盐渍土的湿度为很湿至饱和、粉土类盐渍土的湿 度为很湿、粘性土类的盐渍土的状态为软塑至流塑时，可判为非溶陷 性土。3.2 盐渍土的溶陷性按溶陷系数判别当溶陷系数6 0.01时，称为非溶陷土：当溶陷系数6 2 0.01时，称为溶陷土。我国根据在新疆和青海工程实践，提出了按含盐量 C 和 洗盐后的干重度Y来判

9、断盐渍土的溶陷性（见图3.2）。当盐渍土的易 d溶盐含量 C 一定时，若其洗盐后的干重度超过图中相应的值时，其溶 陷系数小于 0.01，可视为非溶陷性。应当说明，由于我国普遍采用的 试验方法，只将易溶盐洗除，所以其干重度偏大，这在绘制图2 曲线 时已给予考虑。如果进行测定洗盐后的干重度有困难时，也可以按下 式根据不洗盐的原状土干重度来计算：Y =Y、/（1+C）。dd式中：C易溶盐含量（）； Y、一未洗盐的原状土干重度（KN / m3。）；d 按上述方法，只需测定易溶盐含量和原状土干重度两个指标，简单易行。16 15/ 2 b 彷畏*土I c.4、1411 1 , 0 Q5 to20 10c-

10、 Y关系曲线d图 3.2：3.3 溶陷系数及分级溶陷量确定3.3.1 室内浸水压缩试验适用于不含粗砾、能采取原状土的粘性土、粉土和含少量粘土的砂土（见图 5）。溶陷系数按下试确定6 =（h -h、）/hpp06 溶陷系数 ；h原状土样，加压至一定压力P时，下沉稳定后高度（cm）；ph、加压稳定后的土样，经浸水溶滤，下沉稳定后的高度（cm）；ph0土样原始高度（cm）；图 5 浸水压缩试验3.3.2 现场浸水载荷试验适用于各类土层，特别是碎石土，不能采取原状土的，必须采用现场浸水载荷试验。溶陷系数按下试确定6 = s/hs s承压板压力为p时，盐渍土浸水后的溶陷量（cm）；hs承压板下盐渍土浸润

11、深度（cm）。3.3.3 分级溶陷量计算：当确定溶陷系数后，必须对土层的溶陷等级进行划分，用于评价盐渍土溶陷性对工程建设的影响程度，计算公式如下:A 二兰 5 h.iii = 1 一盐渍土地基的分级溶陷量(cm)；5 一第i层土的溶陷系数；h 一第i层土的厚度(cm)； iin基础底面(初步勘察自地面下1.5m算起)以下10m深度内全部溶陷性盐渍土的层数，在计算中5 值小于0.01的非溶陷性土层不计入。表 2盐渍土溶陷等级溶陷等级分级溶陷量 (cm)I7A W15II15图 6 盐渍土溶陷造成墙体开裂对整个建筑物来说，随着地基溶陷位置和面积的不同对其造成的 影响也不同。当建筑物中央部的地基发生

12、溶陷时，墙体的裂缝呈“八”字形， 产生的溶陷区两侧如图7 (a)的1号裂缝；当溶陷大时，在建筑物 中央部位的下部由于拉力作用还有可能产生竖向裂缝，如图 7(a) 的 2 号裂缝；当砌体灰缝砂浆标号低时，也有可能沿砖缝产生水平裂 缝如图7 (b)的3裂缝。 a)图 7 建筑物中央部位盐渍土溶陷时墙体开裂形式综上所述盐渍土溶陷性对各类建（构）筑物所造成的危害主要是， 地基遇水溶陷，造成基础不均匀沉降，对上部结构造成不同程度破坏， 影响建（构）筑物的耐久性及安全性。5地基处理方法近几年随着岩土工程的迅速发展，很多新科技、新工艺、新方法 在地基处理方面得到了运用和实践，盐渍土溶陷性地基处理类似与湿 陷

13、性土，方法较多如：浸水预溶、强夯、浸水预溶+强夯、换土垫层、 旋喷桩、化学加固、CFG等。但结合克拉玛依地区实际情况提出以下 几种较为经济适用的地基处理方法。5.1 换土垫层换土垫层法为克拉玛依地区处理盐渍土溶陷性的常用手段，本地 区溶陷性土层具有局部小范围分布、土层厚度较薄、土层溶陷性大小 不均等特点。因此换填法在本地区处理厚度小于3.0m溶陷性土时具 有良好效果及较经济的效益指标；如溶陷性土厚度大于 3.0m 既不经 济也不适用，应采取其它手段进行地基处理。主要技术要求：（1）挖除溶陷性土，采用非盐渍砂砾石回填，其中粒径5mm的砾石含量宜30%，分层夯实，分层厚宜小于 300mm。（2）砂

14、砾石垫层厚度h$50cm，垫层宽度应超出外墙基础边缘 的距离至少等于垫层的厚度，且不得小于 300mm。5.2 浸水预溶+强夯处理5.2.1 浸水预溶浸水预溶目的：1.使地基土一定深度范围内易溶盐溶解，随着盐 分的溶解、流失，土体结构重新排列，土体松软并产生一定的沉降或 陷落（预沉降）；2.使部分盐分在晾晒过程中，由于蒸腾作用随毛细 水上升在地表富集，清除表层形成的盐壳，达到降低含盐量的目的； 3.地基土浸水后，含水率上升，可使其与最佳含水量相近。5.2.2 强夯处理地基土在浸水后，强度会大幅降低，土体结构松软，为提高地基 土强度及消除或降低地基土溶陷性，采用强夯的方法进行处理。通过 强夯可使

15、有效作用深度内土层达到超固结，起到沉降预处理及地基强 化的作用。此外，经强夯处理后的地基土的孔隙率降低，进一步消除 盐渍土溶陷带来的影响。5.2.3 浸水预溶+强夯地基处理效果实例克拉玛依市新建飞机场局部地区地基土含盐量较高，具有一定的 溶陷性，采用浸水预溶+强夯方法进行地基处理，达到消除地基土溶 陷性，并提高地基承载力的目的。地层分布自上而下为粉土，粘土，粉砂，粘土。下表为浸水前后 地基土总含盐量。表 3 浸水前后地基土总含盐量平均值深度（m）原地基土含盐量平均值（）浸水后地基土含盐量平均值（%）0.10.120.622.00.230.243.00.2440.224.00.4760.215.

16、00.230.12浸水前后地基土总含盐量关系曲线图一一原地基土含盐童平均值(%) 一-浸水后地基土含盐童平均值(%)衆】叫轴如50S图 8 浸水前后地基土总含盐量关系曲线通过浸水前后地基土含盐量曲线分析比较，经过一段时间的浸水 晾晒后，盐分在地表富集的作用非常明显，使地基土一定深度范围内 的含盐量降低，而在浸水底部又略呈上升趋势。因此可以分析出经过 充分浸水再晾晒后，清理表面盐渍土对降低一定深度范围内地基土含 盐量是非常有效的，从而达到消除地基土溶陷性的目的。浸水后地基土承载力较低，土体结构松软，需进行强夯加固，以 下是部分区段强夯前后标贯数据统计。表 4 场地内浸水强夯前后标贯数据统计表土层

17、深度(m)统计 个数范围值平均值对应承载力基本值(kPa)粉土夯前0.0-1.356-1411.2145夯后34-96.67100粉质 粘土夯前1.3-2.896-2517.5350夯后527-3931.4350粉砂夯前2.8-4.81315-2519.8200夯后917-4628.4240粘土夯前4.8-6.057-119.4220夯后416-2118350强夯前后标准贯入试验成果对比表=羸W輯舉夯前标贯击数平均值夯后标贯击数平均值图9浸水强夯前后标贯数平均值关系曲线从以上图表可以明显看出，强夯处理后地基土的强度有大幅提 高，仅在面层局部会有所降低，应加强表层平夯效果，保证地基处理 的均匀性

18、，提高地基承载力。5.3 CFG 桩地基处理CFG 桩复合地基的加固机理可概括为桩体的置换作用，褥垫层的 调整均化作用，采用不排土成桩工艺施工，还具有挤密作用。适用于 淤泥、粘性土、溶陷性土、杂填土、粉土、砂土以提高地基承载力和 减少地基变形为主要目的地基加固方法。CFG 主要由水泥、碎石、粉煤灰组成，其优点充分利用工业废料， 能较大提高地基承载力。基础褥垫层此方法对处理软弱土，有良好的经济效益，但新疆地区具有溶陷 性的粘性土层承载力一般较高，在经济效益及施工方法不如以上两种 地基处理方法适用。综合以上分析可以看出，浸水预溶强夯适用处理大面积具有一定 深度的溶陷性土层；换土垫层适用处理小范围，

19、深度3.0m的溶陷性 土层； CFG 本地区不适用；各种地基处理方法都有其优缺点，应因地 制宜根据工程规模、性质选择合理的处理方法，从而达到保证工程质 量、降低工程造价、控制工程投资的目的。6 结论（1）克拉玛依溶陷性盐渍土分布不均，呈区块状态零散分布，主要 地层为粘性土、砂土、粉土。（2）土层的孔隙比和含盐量为影响盐渍土溶陷性大小主要因素，而 环境温度主要影响盐渍土遇水溶陷后的溶陷速率。（3）溶陷性判定方法较多，现场直观判断，室内试验，现场载荷试 验等。（4）溶陷性对工程建设的主要影响为：地基土溶陷，致使基础不均 匀沉降，对上部结构造成不同程度的破坏，因此在工程建设中要引起 足够的重视。（5

20、）针对克拉玛依地区溶陷性土的主要特性提出经济合理的地基处 理方法，其中换土垫层，浸水强夯对消除地基土溶陷性具有较好的效 果。参考文献 新疆北部地区盐渍土的分布规律及其类型张洪萍王乐青 内陆碎石盐渍土的研究甘肃省水利水电勘测设计研究院 盐渍土地区盐胀性及溶陷性的简便确定方法李军辉、新疆水 利水电勘测设计研究院 盐渍土地区地基处理相关问题探讨与实践苗爱梅袁江、陕西 建筑设计研究院有限责任公司 710003 西安 青海西部盐渍土溶陷灾害对建筑物的影响及治理对策耿树江冶 金部建筑研究总院 新疆某机场地基处理方法研究鞠辉赵权世、新疆时代石油工 程有限公司 无粘性盐渍土的溶陷性研究西北农林科技大学水利与建筑工程 学院 盐渍土地区建筑规范SY/T 0317-97