7盐土

第七节盐渍岩土一、盐渍岩土的形成和类型（一）盐渍岩土的定义盐渍岩土系指含有较多易溶盐类的岩土。对易溶盐含量大于0.3％，且具有溶陷、盐胀、腐蚀等特性的土称盐渍土，对含有较多的石膏、芒硝、岩盐等硫酸盐或氯化物的岩层，则称盐渍岩。盐渍岩按主要含盐矿物成分可分为石膏盐渍岩、芒硝盐渍岩等。（二）盐渍岩土的形成条件1．干旱半干旱地区，因蒸发量大，降雨量小，毛细作用强、极利于盐分在地表聚集。2．内陆盆地因地势低洼，周围封闭，排水不畅，地下水位高，利于水分蒸发盐类聚集。3．农田洗盐、压盐、灌溉退水、渠道渗漏等进入某土层也会促使盐渍化。（三）盐渍土的分布盐渍土的形成由于受上述条件的限制，因此其分布一般在地势比较低而且地下水位较高的地段，如内陆洼地，盐湖和河流两岸的漫滩、低阶地、牛轭湖以及三角洲洼地、山间洼地等地段。盐渍土的厚度一般不大，为自地表向下1.5~4.0m。其厚度与地下水埋深、土的毛细作用上升高度以及蒸发作用影响深度(蒸发强度)有关。绝大部分盐渍土分布地区，地表有一层白色盐霜或盐壳，厚数厘米至数十厘米。盐渍土中盐分的分布随季节气候和水文地质条件而变化，在干旱季节地面蒸发量大，盐分向地表聚集，这时表层土含盐量最大，可超过10％，向下随深度增加，含盐量逐渐减少。雨季时地表盐分被地面水冲洗溶解，并随水渗入地下，表层含盐量减少，地表白色盐霜或盐壳甚至消失。因此，在盐渍土地区，经常发生盐类被淋溶和盐类聚集的周期性的过程。（四）盐渍土的类型1．按分布区域分：（1）滨海盐渍土：滨海一带受海水侵袭后，经过蒸发作用，水中盐分凝聚于地表或地表下不深的土层中，即形成滨海盐渍土。滨海盐渍土中的盐类主要是氯化物，含盐量一般小于5％，盐中Cl-1／SO42-的比值大于内陆盐渍土中的比值，Na+／Ca2++Mg2+的比值小于内陆盐渍土中的比值，分布于我国的渤海沿岸，江苏北部等地区。（2）内陆盐渍土：易溶盐类随水流从高处带到洼地，经蒸发作用盐分凝聚而成。一般因洼地周围地形坡降大、堆积物颗粒较粗，因此，盐渍化的发展，向洼地中心愈严重。分布于我国的甘肃、青海，宁夏、新疆、内蒙等地区。（3）冲积平原盐渍土：主要由于河床淤积或兴修水利等，使地下水位局部升高，导致局部地区的盐渍化。分布于我国的东北松辽平原和山西河南等地区。2．按含盐类的性质分：（1）氯盐类：这类盐溶解度大致相同，有较大的吸湿性，具有保持水分的能力，结晶时体积不膨胀。（2）硫酸盐类：硫酸盐的最大特点是结晶时要结合一定数量水分子，如硫酸钠从溶液中沉淀结晶为芒硝(Na2SO4·10H2O)时，结合十个分子水，因此，结晶时体积大大膨胀，当结晶体转变为无水状态时，体积相应减小。故将硫酸盐类常称松胀盐分。（3）碳酸盐类：碳酸盐类一般在土中含量较少，但碳酸钠的水溶液具有较大的碱性反应，它使粘土颗粒间的胶结起分散作用。盐渍土所含盐类的性质，通常以土中所含阴离子的氯根(C1-)和硫酸根(SO42-)的比值来表示，如表2-7-1。3．按含盐量分：见表2-7-2。盐渍土根据其含盐化学成分和含盐量可按下表分类表2-7-1盐渍土名称)(2)(241SOcClc)(2)()()(224323SOcClcHCOcCOc氯盐渍土亚氯盐渍土亚硫酸盐渍土硫酸盐渍土碱性盐渍土22~11~0.30.3—————0.3盐渍土按含盐量分类表2-7-2盐渍土名称平均含盐量(%)氯及亚氯盐硫酸及亚硫酸盐碱性盐弱盐渍土0.3~1.0——中盐渍土1~50.3~2.00.3~1.0强盐渍土5~82~51~2超盐渍土852二、盐渍岩土的工程性质（一）易溶盐的基本性质影响盐渍土基本性质的主要因素是土中易溶盐的含量。土中易溶盐主要有氯化物盐类、硫酸盐类、碳酸盐类三种，其基本性质如下：1．氯化物盐类（NaCl、KCl、CaCl2、MgCl2）（1）溶解度大；（2）有明显的吸湿性，如氯化钙的晶体能从空气中吸收超过本身重量4~5倍的水分，且吸湿水分蒸发缓慢；（3）从溶液中结晶时，体积不发生变化；（4）能使冰点显著下降。2．硫酸盐类(Na2SO4、MgSO4)（1）没有吸湿性，但在结晶时有结合一定数量水分子的能力；（2）碳酸钠从溶液中沉淀重结晶时，结合10个水分子形成芒硝(Na2SO4·10H2O)，体积增大；在32.40C时芒硝放出水分，又成为无水芒硝，体积减小；（3）硫酸镁结晶时，结合7个水分子形成结晶水化合物（MgSO4·7H2O），体积亦增大；在脱水时逐渐转变为无水分子的结晶化合物，体积随之减小；（4）硫酸钠在32.40C以下时，溶解度随温度增加而增加，在32.40C时，溶解度最大，在32.40C以上时溶解度下降。3．碳酸盐类(Na2CO3、NaHCO3)（1）水溶液有很大的碱性反应；（2）能使粘土胶体颗粒发生最大的分散。（二）盐渍土的工程特性1．氯(亚氯)盐渍土的工程特性：氯盐渍土与亚氯盐渍土两者的性质比较接近，它的分布最广。其地表特征常有盐霜与盐壳。（1）含盐量对力学强度的影响：这类盐渍土的力学强度与总含盐量(SDs)有关。总的趋势是SDs增大，临塑荷载随之增大。当SDs在10％范围内p0变化不大，超过10％后，p0有明显提高。这是因为土中氯盐含量超过临界溶解含盐量时，则以晶体状态析出，同时对土粒产生胶结作用，使土的力学强度提高，相反，氯盐含量小于临界溶解含盐量时，则以离子状态存在于土中，此时对土的力学强度影响不太明显。（2）对可塑性的影响：氯盐含量越高，液限、塑限及塑性指数越低，可塑性越低。（3）对土密度的影响：土中含有氯盐时，一般能使土的天然孔隙比降低，土的密度、干重度提高，这是因为氯盐晶粒充填了颗粒间的空隙。（4）吸湿性：土中氯盐的存在，能使细粒分散部分起脱水作用，使土的最佳含水量降低。土体长期保持在最佳含水量附近状态，因此土体容易压实，有利施工。（5）侵蚀性：氯(亚氯)盐渍土具有一定的腐蚀性，当氯盐含量大于4％时，对混凝土会产生不良的影响。对钢铁、木材、砖等建筑材料也具有不同程度的腐蚀性。2．磷酸(亚硫酸)盐渍土的工程特性硫酸盐渍土与亚硫酸盐渍土的性质也较接近，分布较广，地表常覆盖一层松软的粉状、雪状盐晶。（1）含盐量对力学强度的影响，硫酸盐渍土的总含盐量对力学强度的影响与氯盐盐渍土的影响相比，效果恰好相反，即力学强度随SDs的增加而减小，其原因是由于硫酸盐渍土具有松胀性和膨胀性。当SDs为1.0~2.5％时，即对临塑荷载(p0)产生较明显的影响，且p0随SDs的增加而很快降低，当SDs2.5％时，其降低速度逐渐变慢；当SDs12％时，可使p0降低到不含盐时的一半左右。（2）松胀性：硫酸(亚硫酸)盐渍土中Na2SO4的含量较多，Na2SO4在32.40C以上时为无水晶体，体积较小，当温度下降至32.40C以下时，吸收十个分子的结晶水，成为Na2SO4·10H2O晶体，使体积变大，如此不断循环作用，从而使土体变松。松胀现象是由于盐渍土昼夜温差大而引起的。松胀现象一般出现在地表下不太深的地方，大约为0.3m左右。（3）腐蚀性：硫酸盐渍土具有较强的腐蚀性，当硫酸盐含量超过1％时，对混凝土产生有害影响，对其它建筑材料，也有不同程度的腐蚀作用。3．碳酸盐渍土的工程特性：由于碳酸盐渍土中存在大量的吸附性钠离子，遇水时即发生强烈的膨胀作用，使土的透水性减弱，密度减小，导致地基稳定性及强度降低，边坡坍滑等。碳酸盐的膨胀作用与硫酸盐的膨胀作用其性质是不相同的。前者是由于吸附性钠离子与土中的肢体颗粒互相作用，在颗粒周围形成结合水膜，使土颗粒间的连结力减弱，土体体积增大，后者则是由于Na2SO4吸收结晶水结晶而引起的。当碳酸盐溃土中的Na2CO3的含量超过0.5%时，即有明显的膨胀量，密度随之降低。其液塑限随含盐量增高而增高。碳酸盐渍土中的Na2CO3、NaHCO3能加强土的亲水性，使沥青乳化。对各种建筑材料也具有不同程度的腐蚀性。三、盐渍岩土的工程评价盐渍岩土的岩土工程评价应符合下列准则：(一)环境条件变化对盐渍岩土工程性能的影响：当环境条件变化时对盐渍岩土的工程性能会有所影响，主要是地区的气象、水文、地形、地貌、场地积水、地下水位、管道渗漏、地下洞室等的影响并对场地作出评价。(二)岩土中含盐类型、含盐量对岩土工程性能的影响：应考虑盐渍岩土中含盐类型、含盐量及主要含盐矿物对岩土工程性能的影响。(三)盐渍岩土地基承载力的确定方法：1．载荷试验宜作为确定盐渍土地基承载力的基本方法。当采用标准贯人，静(动)力触探及旁压试验等原位测试方法确定地基承载力时，应与载荷试验成果进行对比。2．盐渍岩地基承载力，按《建筑地基基础设计规范》中对软质岩石规定的小值确定。并应考虑盐渍岩的水溶性影响。(四)盐渍岩土边坡的设防：盐渍岩边坡的坡度应比非盐渍岩的同类岩层边坡适当放缓。对软弱夹层、破碎带应部分或全部加以防护。(五)对金属及非金属建筑材料的腐蚀性：根据盐渍岩土的含盐类型、含盐量及主要含盐矿物对金属及非金属建筑材料进行腐蚀性评价。(六)对具有松胀性及湿陷性盐渍土的评价遇有这类盐渍土，尚应按照有关膨胀土及湿陷性等专业规范的规定，作出相应评价。四、盐渍岩土的地基设计与防护措施（一）地基设计1．根据盐渍岩土地基的工程特性和环境条件，因地制宜地选择地基处理方法。2．对具有松胀性、湿陷性的盐渍土地基，应进行地基处理。3．选择含盐类型单一和含盐量低的地层，作为地基主要持力层。4．当采用桩基础时，桩的埋人深度应大于松胀性盐渍土的松胀临界深度。对峰窝状的淋滤层或溶蚀洞穴，可采用抗硫酸盐水泥的钻孔灌注桩穿透。5．渍岩土地区的各类基础，均应采取防腐措施。（二）地基防护措施1．作好竖向设计。防止大气降水、洪水、工业及生活用水淹没浸湿地基及附近场地。2．对湿润厂房应设防渗层。室外散水坡和绿化带与建筑物距离应适当加宽和放大。3．建筑物下及其周围的地下管道应设置具有一定坡度的管沟，并采取防腐措施。4．基槽开挖后，应立即进行基础施工，严禁施工用水渗入地基内。5．采取对有害毛细水上升的隔断措施。如采用一定厚度的粗颗粒（砂、石）土隔开。6．隧道中盐渍岩层膨胀严重地段，宜采用提高水泥强度和加强衬砌强度，并宜采用曲墙带仰拱的衬砌结构。