摘要
新疆属于典型的内陆型干旱气候，夏季高温、冬季严寒、蒸发量远大于降雨量。蒸发过程中，土中可溶盐随着毛细现象上升并积聚于地表土层。自然条件下，南疆因降雨量稀少，淋溶与脱盐过程十分微弱，导致土中普遍积盐，形成大面积的盐渍土。本文以南疆盐渍土为研究对象，以长期的野外调查为基础，通过收集和分析已有的研究成果，利用物理化学试验、溶陷试验、压缩试验、盐胀试验、扫描电镜试验、核磁共振试验、共振柱试验等多种手段，对南疆盐渍土物质组成、变形特性、宏微观结构及小应变动力特性进行研究。 首先对不同埋深的盐渍土进行取样测试，通过室内试验了解南疆盐渍土矿物成分和基本工程性质，试验结果表明：盐渍土盐分含量随深度变化明显，随深度增加，盐分含量逐渐降低。地表通常为盐土或强盐渍土，阳离子主要为Na+、K+，阴离子以SO42-、Cl-为主。基于x射线衍射试验，采用Hijhscoreplus和MDIJade软件对x射线衍射图谱进行分析，定量得出盐渍土矿物成分及含量。其次，根据SEM图片和核磁共振试验，对盐渍土微观结构进行定性和定量分析，从微观角度分析不同盐分含量、含砂率等条件下盐渍土微观孔隙特征。最后，从微观层面研究不同条件下盐渍土宏观力学特性产生的微观机理，主要工作和研究成果如下： （1）不同氯盐、硫酸盐含量的界限含水率试验表明：随着NaCl含量的增加，盐渍土液限、塑限均呈下降趋势；随着Na2SO4含量的增加，液限、塑限值逐渐增加。抗剪强度试验表明：粘聚力C随含水量、干密度、NaCl及Na2SO4含量不同而变化较大，内摩擦角φ随含水量、干密度不同而变化较小。粘聚力C、内摩擦角φ随NaCl含量增加而减小，随Na2SO4含量增加而变大。 （2）干密度与溶陷量呈负相关，干密度越小，相应的溶陷量越大。最大溶陷量与压力大小有关，干密度1.3~1.35g/cm3时，在25kPa压力下，即产生最大溶陷量。随着干密度增大，产生最大溶陷量的压力也相应增加。随着冻融循环次数的增加，盐胀具有累加性，但盐胀率的增加量不断减小，表现出递减的趋势。从试验过程来看，开始时间段的盐胀率增加较大，以后则逐渐减小。 （3）不同干密度，含水率17%条件下，剪切模量随干密度增加而增大。含水率18%条件下，剪切模量随含砂率先增大后减小，含砂率10%时，剪切模量达到峰值。根据Hardin等提出的剪切模量确定方法，考虑围压和含砂率影响，建立剪切模量G0和围压、孔隙比之间的关系，确定了围压100kPa、含砂率0~25%拟合参数A、n值。随着含水率增加，剪切模量逐渐减小，干密度1.45g/cm3，剪切模量随含水率增加而减小，含水率在8~17%区间范围内，剪切模量减小的较快，含水率大于17%后，剪切模量减幅减弱。利用含水率作为变量，对Hardin方程进行了修正，修正后动本构模型为G0=AF(e)F(ω)(σωpa)n。利用NaCl含量作为变量，并对Hardin方程进行了再次修正，修正后方程式为：G0=AF(e)F(ω????????)(σ′/pa)n；利用Na2SO4含量作为变量，修正后方程式为：G0=AF(Na2SO4)F(e)+B(σ/pa)n。 （4）不同Na2SO4含量条件下扫描电镜结果显示，当Na2SO4含量较低时，土壤颗粒相互接触，盐晶体不足以有效胶结；随着Na2SO4含量增加，Na2SO4结晶颗粒越来越多，晶体形态为长柱状，颗粒间的连接方式由片架接触和堆积接触转变为胶结接触。随着NaCl含量的增加，附着在片状矿物表面的NaCl颗粒越来越多，不同NaCl含量的盐渍土的排列组合为蜂窝状结构和分散结构。 （5）核磁共振试验表明：不同含砂率条件下，孔径分布0~0.1μm区间时，孔隙数量分布最多，含量约占74%~83%之间，此孔径区间的含量远大于其它孔径区间。加载固结前后孔径分布变化明显，加载前，第一、二峰值特征明显；加载后，第二峰值消失，中孔和大孔被压缩成小空隙。第一峰值增大，面积占比增加，小孔隙含量增加，99.99%孔径分布在0~0.1μm之间。 （6）不同Na2SO4、NaCl含量条件下扫描电镜定量分析结果显示，微孔隙百分含量最大，其次是小孔隙，大孔隙百分含量最低。虽大孔隙数量百分含量最小，但孔隙面积百分含量最大，盐渍土孔隙面积主要由大、中孔隙决定。
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