冻土区粉质粘土中未冻水含量的模拟研究

古丽苏玛依·阿不都萨塔尔

（新疆水利水电勘测设计研究院检测试验研究中心,新疆 昌吉 831100）

1 引言

未冻土和冻土的物理力学特性都受孔隙中未冻水含量的影响[1]。因此,在处理多年冻土地区的基础工程时,估算未冻水含量至关重要[2]。在细粒沉积物中,水分子被束缚在沉积物颗粒的带电表面,这有效地降低了部分水的冰点。因此,即使在低温（≤5℃）下,沉积物中仍可能存在大量未冻水（≥10%体积）[3]。一种方法是基于对散装土壤相对介电常数的测量。表1列出了不同土壤成分的介电常数,与空气和冰相比,水的介电常数非常大,可以通过测量相对介电常数来量化水的含量[4]。

表1 不同物质的介电常数

本文以新疆冻土区粉质粘土为研究对象,通过介电常数传感器,模拟研究粉质粘土中未冻水含量,建立了未冻土含水率的校准方程。

2 研究概况

采用频域反射仪（FDR）进行介电常数的测试试验,试验包括一系列不同的测试,建立了研究数据基础。首先对测试单元进行校准,并根据选择的测试间隔或叠加程序对介电常数传感器进行偏置测试。在此基础上,对已知含水率和温度的重塑土样进行介电常数试验。然后利用介电常数数据和实测含水率建立了粉质粘土的标定方程。

用于标定的粉质粘土取样自新疆冻土区,参见图1。原先存在于矿床中的含盐孔隙水已从用于这些实验的材料中浸出。因此,测试土壤的含盐量低于100 mg/L。用于校准实验的土壤性质见表2。

图1 取样地区示意图