河套平原盐渍土公路工程病害机理分析及对策研究

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1、河套平原盐渍土公路工程病害机理分析及对策研究摘要：分析了西北内陆盐渍典型区（河套平原）公路工程的主要盐渍土病害，分析其发生机理，、规律特征，进而提出相应的工程病害防治措施，在河套平原进行具体实践应用，为盐渍土地区道路的设计、施工、维护提供一定的技术支撑。关键词：河套平原；盐渍土；病害；机理分析；对策盐渍土广泛分布在我国西北内陆地区和滨海河流冲积平原内，面积大，类型多。据文献[1]统计，全国约有19.08万km2现代（活化）盐渍土，约占国土面积的2%，目前我国约有1/5耕地存在不同程度的盐渍土和次生盐渍化特

2、征，有2.6亿亩受潜在盐渍化威胁的土壤。其中西北内陆区的青海、新疆、内蒙古、甘肃、宁夏等省区的分布较广，约占盐渍土分布地区总面积的60%。盐渍土既具有一般土的共性，又是一种由于盐胶结而具有特殊性质的多相复杂体系[2]。盐渍土最大的特点就是在水、热、力学方面的不稳定性。西北干旱地区分布广泛的盐渍土给公路建设带来了许多挑战，其中由于盐渍土具有溶陷性、盐胀性和腐蚀性等特殊的工程性质，在盐渍土中的水会携盐上聚，使路基次生盐渍化，危害路基稳定，导致公路地质灾害发生。11本论文首先对西北地区典型区域-河套平原的盐渍土

3、分布和特点进行阐述，其次总结了典型地区的路基的盐渍类型，并基于已有的盐渍土水分运动、病害机理的研究成果，提出的相应对策措施，研究成果对我国盐渍土公路建设理论丰富和社会实践指导意义。1河套平原盐渍土概述河套平原位于内蒙古自治区的西部，平原北部是阴山山脉的主体狼山，西为乌兰布和沙漠，南临黄河，东依乌梁素海（图1）。河套平原自北向南又分为山前冲洪积倾斜平原，呈条带状分布，微向南倾，往南为黄河冲湖积平原，为平原的主体，略有西高东低，南高北低的趋势。本区属于温带大陆性干旱气候带，降水量很少，而蒸发强烈，地势平坦开阔

4、，局部有一定的起伏，总的地势自西南向北东微倾[3]。该区域为西北干旱区盐渍土分布的典型区域。河套平原为黄河冲积平原，海拔850米，广阔的河套平原可以利用黄河水自流灌溉，地下水位高、土壤水分蒸发量大、含有较多可溶性盐。其盐渍土的形成是一定气候、地形、水文地质等自然条件共同对水盐运动产生影响的结果。11区域内主要的行政区为巴彦淖尔市（简称巴市），下辖杭锦后旗、乌拉特后旗、乌拉特中旗、乌拉特前旗、五原县、磴口县和临河区（一区、两县、三旗）。盐渍土的整体分布为中、西部较轻，东部较重，即乌拉特前旗盐害较为严重。乌拉

5、特前旗、五原县境内以钙、镁氯化物（黑油盐土）为主，临河区乌拉特后旗境内以硫酸盐氯化物为主。境内原生盐渍化不是主要的，主要是灌溉引起的次生盐渍化，农田大量引用黄河水灌溉，抬高了地下水水位，将沉淀土质的大量矿物质带到了土壤表层，形成表面盐分。巴市境内各等级公路里程5520公里，其中110国道东西贯穿巴市，是巴市唯一的国道主干线，全长278.6公里，全市公路养护里程总长4502公里，其中盐渍土路段占70%以上。2.公路工程存在的主要问题及病害机理分析河套地区的公路路基路面因盐渍土的特殊性能而导致了一些特殊病害，

6、经调查主要有盐胀、溶蚀、翻浆、腐蚀以及因此而引起的公路边坡的病害。1.1盐胀病害及病害机理分析盐胀对河套地区公路工程的破坏主要有三个方面：一是对地基的破坏（如图1），盐胀会使地基出现疏松、裂缝、变形等，从而影响路基的承载能力及公路工程的整体的稳定性；二是对路面的破坏，盐胀会使路面出现不均匀变形、隆起、开裂等病害，从而影响公路工程的使用性能；三是对道路边坡的破坏，盐胀会使道路边坡失稳，严重时会造成坡面开裂、碎落，甚至造成流水不畅、路面结构层悬空等病害。11盐渍土盐胀的形成，是土体内硫酸钠迁移聚积、结晶体胀和

7、土体膨胀过程的综合结果，是由于土中液态或粉末状硫酸钠在外界条件变化时吸水结晶而产生体积膨胀所造成的。硫酸盐当温度低时吸水膨胀，温度高时，脱水收缩。土体在膨胀收缩反复交替作用下，形成松胀层，且愈接近地表，盐胀值愈大[4][5]。1.2溶蚀病害及病害机理分析河套地区盐渍土中的易溶盐被流经或土体中所含的水分所溶解，造成土体的疏松、崩解、坍塌等现象被称为盐渍土的溶（湿）蚀。溶蚀是属于盐渍土地区公路的一种特殊病害，它的形成主要关系到两个方面：一是土中的易溶盐分；二是以各种方式侵入路面土体中的不饱和溶液。溶蚀的形成正

8、是由于土体中的易溶盐分被侵入的不饱和溶液带走，造成土体空隙率增大，甚至直接在土体中形成孔洞，使得土体承载能力下降。溶蚀在易溶盐含量大以及降雨集中的地区尤其常见，给公路的营运带来了极大的不便。在受到低矿化度的水溶蚀之前，盐渍土中过量的易溶盐在某些自然条件下会在土体内以固态晶体的形式出现，这些固态晶体本身具有足够的强度，而且对土体内的松散颗粒具有团聚作用，有一定“结晶增强”效应。如图2所示，盐晶将周围的岩石碎屑粘连在周围，并充填土