新疆地区粗粒硫酸盐土路基结构变形特征

葛俊雷

（奎屯农七师勘测设计研究院（有限公司），新疆 奎屯 833200）

一、路基段结构变形试验

（一）施工准备

本文采用的试验段位于连霍高速公路石河子往奎屯路段。通过回填施工的方法，建立了三种不同加盐量的路基试验断面，探讨了不同加盐量对路基结构变形特征的具体影响，并设置了温度监测点，从而实现对不同深度下路基温度变化的研究。路基置换填料用挖土机混合，再与水混合焖料。

（二）路基试验段变形监测点布置

沉降计可用于基坑监测工程项目以及地下环境监测工程项目，此外，还能应用于测量道路建设路基原位形态中的结构特征沉降变形以及深基坑底部的竖向变形监测等领域。传感器由传感器线圈的励磁电路线圈中的相关驱动设备构成，当消除激励信号后，钢弦仍以其固有频率持续延后振动至处于工作状态的一段时间。通过电测位移传感器收集、分析环境中的信号，使其显示数据移位、波动的数值，从而达到试验监测的目的。

二、试验过程

（一）试验段结构特征变形监测试验

为了能够更加深入地探讨不同含盐量对路基结构变形特征的影响，研究过程中对无盐砂砾、1%盐砂砾和2%盐砂砾的现场数据进行了综合化的分析。

随着含盐量的增加，路基结构的隆起变形程度会因为3种试验类型的砾砂路基环境温度的升高而逐渐增大。随着环境温度变化，路基中累积盐的作用力度随着反复循环频率的提高而逐渐增大；而在自重应力作用下，变形值会随着冻融循环次数的增加而减小。一般情况下，无盐砾石砂的隆起变形较小，沉降变形程度也随着变小。

（二）路基试验段温度监测试验

当温度监控探针处于浅层时，其实际所显示的温度值变化的频繁程度就会更高。当路基的埋深深度小于240cm时，路基土层的全年温度变化的范围会显著变大，且温度指标通常会出现频繁变化。但是，当路基的埋深深度超过240cm时，路基环境温度的变化会逐渐趋于平缓，从而对盐渍路基造成的破坏性影响较小。

通过分析，可以看出试样路基的溶胀温度在没有盐砾石砂的时是3℃，而当温度小于3℃时，砾砂盐渍土的隆起变形则呈现全面的盐胀变形和冻胀扩张变形的综合状态，并且在这个温度范围内，冻胀是路基结构主要的变形形式。

三、影响路基结构变形的因素

（一）环境温度

为了能够基于实际研究需求，获得准确的路基结构变形中砾砂路基的实际变形程度量值，以及位于路基建设土体表面下5cm位置处的环境温度的实时变化情况，本文利用温度检测设备进行了路基结构温度检测试验，结果表明温度的变化会影响盐渍土路基变形结构程度。当温度下降的时候，路基结构中的硫酸钠也将会基于自身结构吸收水分并生成芒硝晶体，从而导致路基土体出现膨胀、破坏路基的情况。但随着温度的升高，路基土体冰晶和一些硫酸钠晶体则会出现溶解的情况，从而导致土体出现沉积和溶解，进而导致路基结构出现一定程度的沉降。根据测试结果：当环境温度为5～20℃时，盐渍土路基的变形程度较大，这表明该温度范围是盐在盐底物中严重膨胀的温度极限范围区间。

（二）砾砂含盐量

根据内部沉降仪提供的温度探针监测数据，通过仿真的方式绘制了无盐砾砂和存在1.0%砾石盐水的路基结构的变形程度与温度变形的关系。能够观察到所列举的两组数据集的离散创建了两个磁滞曲线，并且其随着路基环境温度的不断升高，变形的量值逐渐减少，当温度逐渐降低时，路基结构的变形量值逐渐增加。通过对比分析两组数据集，发现两者之间存在明显的差异，即：含1%盐的砾砂路基结构的最大变形程度量值要稍微大于普通砾石的最大变形程度量值。

根据路基的冻结和冻融两个数据集的两个周期过程，将两个数据分别基于时间阶段的选择集划分为三个时间跨度。两组类型的数据周期线性匹配的具体拟合公式如下：

s=aT+b

在上述公式中：s代表的是变形量，T代表的是温度，而a、b代表的是调节参数，其中a的绝对值表示路基变形对环境温度的敏感性。比较每个公式中的a值，可以观察到含1%盐的砾砂石路基对于环境温度的依赖程度要强于不含盐的砾砂路基。同时，与含1%盐的砾砂石路基相比，无盐砾石基质的两种冻结和解冻类型的最大位移变形程度有很大不同，其中无盐渍的路基变形程度值较大。而在路基结构的冻融循环期间，随着冷冻和融化循环次数的增加，不含盐化基质对变形温度的敏感性会逐渐呈现出降低的态势。这两种路基类型具有不同的破坏形式，其中含1.0%盐的砾砂路基对变形温度的敏感性更强，同时可以发现，沉降这一路基变形方式是破坏路基结构的重要原因之一。

四、结语

研究表明，不同含盐量的三种砾砂路基结构随着温度的变化均在一定程度上出现隆起沉降变形。不含盐砾砂路基的隆起变形小于其他两种路基类型，但沉降变形较大。与其他两种路基相比较而言，加盐2.0%砾砂路基的隆起变形值较大，沉降变形值较小。

根据本文试验结果来看，可将砾砂盐渍土路基变形划分为4个区域。I区域是一个温度小于3℃的区域，该区域出现于11月中旬至次年3月初，分布在路基表面以下300cm的范围内，此时的路基变形情况主要是因为冻胀引起的。Ⅱ区域温度范围为-3至5℃时，该区域的出现时间为3月初至4月初、10月初至11月底时间段，其分布于路基表面至路基以下425cm的范围内，此时区域中的路基结构变形情况主要是由盐膨胀所引起的。Ⅲ区域中的整体温度条件大于20℃，并且该区域温度变化的条件因素出现的具体时间为5月中旬至8月中旬这一时间段，分布在路基表面至路基深度300cm以内，试验结果显示这一区域中的路基盐胀的结构变形程度较小。而Ⅳ区域的温度为5～20℃，此区域分布涉及全年，4月初至5月中旬、9月初至10月初为区域中的路基结构盐膨胀敏感期，此时大部分路基处于冷却状态，同时路基结构在此阶段形成隆起变形。