兰州――中川城际铁路盐渍土工程性质研究及成因分析.doc

兰州――中川城际铁路盐渍土工程性质研究及成因分析
摘要:兰州――中川城际铁路盐渍土主要为中亚硫酸盐渍土、中亚氯盐渍土,具有盐胀、溶陷、腐蚀、冻胀及翻浆冒泥等不良工程性质。盐渍土的成因与气候、地形、水文地质因素密切相关。
类型多为硫酸盐、氯盐以及碳酸盐,而其中的钠盐、镁盐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,但遇到水后,可溶性盐溶解,土体在荷载或自重作用下下沉,这就是盐渍土的溶陷性[2]。
本线盐渍土区主要以路基形式通过,且附近李麻沙沟夏季时水量较大,如果路基的防水措施工作没有做好,在浸水环境下,盐渍土的溶陷性可导致路基土的松散,以致路基下沉。

对混凝土的腐蚀程度判定结果表明,其中氯盐以L2~L3环境作用等级为主,硫酸盐以H2~H3环境作用等级为主。本线盐渍土区部分地段以桥涵形式通过,盐渍土中的硫酸盐和氯盐会对桥涵基础的钢筋、混凝土产生腐蚀。在桥涵基础施工使用过程中,盐渍土中硫酸根离子(SO42-)可以与水泥中的钙离子(Ca2+)反应形成石膏(CaSO4?2H2O),石膏吸水体积变大,破坏混凝土结构,混凝土表面可见小的空洞分布;盐渍土中的氯离子(Cl-)对钢筋的腐蚀性较为强烈。
盐渍土的腐蚀性可导致混凝土结构破坏,钢筋锈蚀,降低钢筋混凝土强度,对桥涵工程危害较大,对于路基工程也有一定的危害。

兰州地区冬季最低温度可达-℃,在如此低温条件下,盐渍土中的水会冻结。勘察表明,该区盐渍土为软塑状态,盐渍土的含水量较大,在冬天,该区盐渍土极易冻结,形成层状冰,造成土体膨胀。此即为该线盐渍土的冻胀性。
本线盐渍土的冻胀性对路基的危害主要表现在路面的不均匀隆起。

兰州地区到了春季后,温度回升至零度以上,冻结盐渍土中的冰层会逐渐消融,盐渍土的含水量增加,土壤颗粒间的粘聚力减小,盐渍土路基极易翻浆冒泥。此外,氯盐渍土中含有较多的一价钠离子,由于其水解半径大,水化能力强,能在其周围形成较厚的水化膜[3]。所以,在长期潮湿环境下,盐渍土路基由于钠离子的水化作用,也容易吸水造成翻浆冒泥。
路基翻浆冒泥,可造成路基边坡塌陷,路面下沉,路基的承载力下降,对路基工程的危害较大。
3 成因分析
本线盐渍土区处于李麻沙沟中游,地势平坦,地下水供应充足且矿化度高,水位埋深较浅,地下水可以轻易地携带盐分通过毛细作用到达地表或近地表,在强烈的蒸发作用下将盐分残留在地表或近地表,形成盐渍土。故该区盐渍土的形成原因可归纳为三点:气候因素、地形因素及水文地质因素,详细分析如下:

兰州地区气候干燥,旱季长、雨季短,降雨量较少且集中,昼夜温差变化较大,,。蒸发量大,降水量小,毛细作用强烈,地下水易携带可溶盐上升至地表,水分蒸发后在地表残留,造成地表土壤盐渍化。

该盐渍土区位于李麻沙沟中游,河谷地势向南微倾,小于5°。河谷宽300~500m,两岸为黄土峁丘陵区。在DK41+000处,受两岸山体限制