荒漠区风积沙路基盐渍化积聚机理

发布时间：2020-05-06 14:48

【摘要】：针对内蒙古西部荒漠地区部分高速路路面发生盐渍化病害展开较系统地调查研究,病害路段的路基沿线地下水位远离地表(50m),气候干燥,土壤水分含量极低,风积沙路基毛细通道被隔断,仍引起盐渍化病害。对于温差大的地区公路这一病害现象尤其明显,纵使对病害处路基填土进行换填,相应的病害部位仍继续发生破坏。由于路基土的盐渍化常导致路面病害发生,降低路面使用品质,但目前对当地的盐渍化治理与预防仍无有效措施,对何时达到盐渍化的时间效应无定性结论。因此,本文通过现场调研、室内、室外土柱试验以及多场耦合有限元软件模拟的基础上,研究内蒙古西部荒漠地区风积沙路基内部水分和盐分迁移聚集规律,在有效时间内防治该地区非盐渍土地区路基盐渍化的产生以及路基盐渍化所引起的道路病害,对于优化路基处置措施具有重要意义。本文通过研究得到如下几点结论:1.通过对病害路段区域赋存气候环境的调查分析以及病害路段土样进行现场取样分析,试验结果表明:非病害路段所取试样中含盐率低,为非盐渍化土;病害路段基层绝大部分试样的易溶盐总量大于0.5%,盐渍化程度为中、强等级。病害路段试样成分含盐量普遍高于0.3%,病害路段基层、路基均出现了明显的盐渍化现象,为典型的硫酸盐盐渍土,硫酸盐盐渍化物质主要来源于海相沉积的地层环境;路基土体中硫酸钠在温度降低时结晶、析出,体积膨胀,是导致内蒙古西部荒漠地区出现路面横向隆起病害的重要原因。2.根据风积沙路基室内水汽试验和室外水盐迁移试验研究成果,传统认为压实风积沙具有阻盐、隔盐效果,是没有充分考虑盐渍化时间效应,压实风积沙只是阻隔了毛细水携带盐分迁移的作用通道,而没有考虑到风积沙路基在荒漠气候环境条件下,路基内部水分主要以汽态水与薄膜水的形式迁移,所以荒漠地区利用风积沙填筑路基并不能阻止路基盐渍化。3.通过室内外水盐迁移试验研究表明:风积沙路基浅层区域盐分的积聚,受温度影响土层内赋存的薄膜水和汽态水,二者同时存在并为盐分迁移提供了载体。受外界环境温度变化,压实风积沙路基土层内部温度变化幅度随埋深增加趋于平缓,分影响剧烈区(0~50cm)与影响薄弱区(50~120cm),各层温度到达峰值具有滞后效应;压实风积沙土层深层区域盐分的迁入是硫酸钠盐地基下垫面与初始素土风积沙土层含盐量的浓度梯度为其提供了原始动力。在整个盐渍化过程中重力势、土层浓度梯度、土层压实度、外界环境温度、时间等因素均对风积沙路基盐渍化存在影响。4.在现场调研、室内与室外水盐迁移试验基础上,研究了荒漠区风积沙路基内部水、热、盐迁移的时空分布规律与理论分析,并构建了水、热、盐的迁移方程;利用室内土柱试验和COMSOL Multiphysics多场耦合数值模拟软件,研究了非盐渍土风积沙路基盐渍化进程中的盐分迁移规律,建立了关于非盐渍化风积沙路基内部发生盐渍化所需时间与环境温度、路基初始含水率、初始含盐率的回归公式,预估风积沙路基盐渍化(含盐量超过0.3%,以此为临界判别条件)形成的时间节点。5.根据风积沙路基土盐渍化的机理,提出在内蒙古西部荒漠地区阻止风积沙路基土盐渍化的阻隔技术要从源头上防止盐分迁入路基内部,在新建公路路基下垫面地基铺设碎石垫层的防治技术措施。
【图文】：

1.1 选题依据和研究意义与非自然（多数是人为因素）等条件影响，素土转变为盐土和碱土壤称为盐渍土，其广泛分布于全球范围，面积高达 9.5438×10年以几乎恒定不变的速率不断扩张。但随着全球“温室效应”的加各个国家土壤盐渍化面积呈现出全新涨幅的态势，生存环境每况多研究者重视，并已意识到盐渍化的危害性。全球范围内高居第四的盐渍土大国，盐渍化病害现象遍布范围广2），涉及多种工程与农业科学领域，无论从地处位置（沿海与内润与干旱）来看，多数地区均分布着大面积的盐渍土（见图 1.1）候影响的特点。其中主要分布于我国国土的北部地区，其中大西、甘肃等地）土壤的盐渍化病害现象最为普遍，盐渍化面积达到 2总面积的 69.03%[1]。

内蒙古大学硕士学位论文 月份温度极差变化幅度相对平缓。额济纳地区整体呈现高温、低寒、干旱的气候基的盐分迁移积聚创造了气候环境条件，路面覆盖效应阻碍了路基水分的自由散基内水分、盐分的积聚，在温度降低时，路面就可能由于路基内盐分溶解度降低所导致的体积膨胀而隆起。由于区域气候环境条件影响，路基内盐分会按一定规，，非盐渍土路基逐渐转变为盐渍土路基，普遍观点认为，路面下路基土体发生盐之一是地下水埋深较浅且矿化程度较高，毛细作用剧烈，土壤盐渍化严重。而课古西部沙漠地区某高速路的路面盐渍化病害展开较系统地考察，阐明了路基沿线离地表（＞50m），气候干燥，土壤水分含量极低，风积沙路基毛细通道被隔断渍化病害。对于大温差地区公路这一病害现象尤其明显，纵使对病害处路基填土相应的病害部位仍继续发生破坏。
【学位授予单位】：内蒙古大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：U418.5

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 宫秀文;万德辰;杨金冶;;风积沙在我省公路上的应用[J];吉林交通科技;2003年03期

2 于文学;费景胜;;风积沙路基工程特性分析及施工质量控制[J];吉林交通科技;2010年04期

3 ;选矿制备石英长石精矿 让风积沙变废为宝[J];中国粉体工业;2012年03期

4 董瑞鑫;申向东;刘倩;维利思;张聪慧;;风积沙混凝土孔隙特征对其强度影响机理的研究[J];硅酸盐通报;2019年06期

5 王刚;孙苏阳;张晋阳;苏厚凯;田峰;;风积沙的特性研究及施工技术[J];门窗;2017年12期

6 陈建壮;张宏伟;李建国;王贤忠;周文生;罗小刚;程寅;;气泡混合风积沙土配合比试验研究[J];中国建材科技;2017年06期

7 成汇源;;集中水流下沙漠风积沙冲刷机理分析[J];东北水利水电;2018年02期

8 鲁先龙;乾增珍;杨文智;郑卫锋;;沙漠风积沙地基的水泥固化及其性能试验[J];工业建筑;2018年03期

9 蒋晓星;孙振平;杨正宏;高春勇;;风积沙的特性及应用[J];粉煤灰综合利用;2018年01期

10 王凤琳;冯浩;刘中涛;;风积沙在国道242甘其毛都至临河一级公路的应用[J];公路交通科技(应用技术版);2018年03期

相关会议论文 前10条

1 赵其永;;无机类加固风积沙在沙漠公路中的应用研究[A];建设工程理论与实践（第二辑）[C];2005年

2 蒋晓星;孙振平;杨正宏;;风积沙用于建筑砂浆的研究和应用进展[A];第七届全国商品砂浆学术交流会（7th NCCM）论文集[C];2017年

3 袁玉卿;王选仓;;风积沙路基冲击压实研究[A];中国交通土建工程学术论文集（2006）[C];2006年

4 王凤林;;东北西部风积沙地杨树丰产栽培技术[A];科技创新与节能减排——吉林省第五届科学技术学术年会论文集（下册）[C];2008年

5 孟庆营;韩森;华锋;;风积沙路基压实度测定方法研究[A];天津市市政（公路）工程研究院院庆五十五周年论文选集（1950～2005）上册[C];2005年

6 宋东海;王建军;张贤;卜凤波;;榆佳高速公路风积沙路基水毁分析[A];中国公路学会养护与管理分会第九届学术年会论文集[C];2019年

7 陈晓光;罗俊宝;张生辉;刘涛;;沙漠公路成套技术创新和发展[A];全国城市公路学会第十七届（2008）学术年会论文集[C];2008年

8 赵廷杰;;风积沙路基的施工技术——以靖王高速公路工程为例[A];建设工程理论与实践（第二辑）[C];2005年

9 金昌宁;李志农;祝解;张天华;阿米娜;;浸水+环刀法测定干燥风积沙密度[A];2004年道路工程学术交流会论文集[C];2004年

10 唐新权;;骆驼场隧道基底树根桩加固设计[A];自主创新与持续增长第十一届中国科协年会论文集（2）[C];2009年

相关重要报纸文章 前10条

1 ;京新高速:如何让大漠变通途[N];建筑时报;2017年

2 本报记者 杨少博 戴学东 哈斯;库布其沙漠里的绿色故事[N];鄂尔多斯日报;2017年

3 袁希妤;一沙漠风积沙开发利用生产线在乌审旗上马[N];鄂尔多斯日报;2010年

4 ;新疆兵团两西部交通项目通过鉴定验收[N];科技日报;2004年

5 曹敏;20万吨风积沙工业选矿生产线10万吨玻璃制品生产线在乌审旗破土动工[N];鄂尔多斯日报;2009年

6 记者 侯勇;风积沙+粉煤灰造出好瓷砖[N];鄂尔多斯日报;2015年

7 刘兵;新技术破解沙漠筑路难题[N];中国矿业报;2005年

8 记者 贾永强　通讯员 贾益鹏;国内首个风积沙资源 利用研究中心落户我区[N];内蒙古日报(汉);2011年

9 本报记者 哈琳琳 李婷;办法总比困难多[N];中国交通报;2014年

10 胡安超;夯实软沙子 啃掉硬骨头[N];科技日报;2009年

相关博士学位论文 前4条

1 董秀坤;毛乌素沙漠地区特殊路基处理技术研究[D];长安大学;2011年

2 刘大鹏;车辆荷载作用下风积沙和砾类土低路堤工程特性研究[D];长安大学;2015年

3 任建廷;风积沙采煤沉陷区AM真菌与其它土壤微生物的多样性及其分布[D];内蒙古大学;2017年

4 陈发明;风积沙在盐渍土地区路用性能的研究及其应用[D];武汉理工大学;2008年

相关硕士学位论文 前10条

1 闫晓辉;荒漠区风积沙路基盐渍化积聚机理[D];内蒙古大学;2019年

2 宋俊芳;G314线新疆奥布段盐渍土地基风积沙换填技术与应用研究[D];长沙理工大学;2017年

3 崔海涛;风积沙地区高速公路水毁成因及坡面冲刷机理研究[D];长安大学;2018年

4 邹欲晓;多因素作用下风积沙混凝土冻融微观结构演变研究[D];内蒙古农业大学;2018年

5 马源;临—哈高速河套盐渍土区风积沙换填路基工艺研究[D];内蒙古农业大学;2017年

6 高波;预应力下风积沙混凝土耐久性能研究[D];内蒙古农业大学;2017年

7 魏杰;水泥改良风积沙强度及重载铁路路基风积沙填料变形特性研究[D];兰州交通大学;2017年

8 张俊;临河过境高速公路利用风积沙处理不良路基技术研究[D];长安大学;2012年

9 张洋;风积沙及改良风积沙在蒙华重载铁路路基工程的应用研究[D];兰州交通大学;2017年

10 刘城;风积沙及加筋风积沙填筑重载铁路路基的工程特性研究[D];兰州交通大学;2017年

本文编号：2651441