杨福星
中铁九局集团第二工程有限公司
摘要：当前，含盐地层是一种相对比较特别的工程地质类型，在这一过程中其可以展现出较强的变化性，同时其还比较容易出现冻胀的情况，该类地层当中含有一些可溶性的盐，所以其性质也比较容易受到外界因素的影响而出现比较明显的变化，对工程自身也存在着明显的腐蚀现象。本文主要分析了含盐地层工程性能及其对铁路工程施工的影响，以供参考和借鉴。
关键词：含盐地层；工程性能；铁路工程施工
含盐地层在我国的很多地区都有着较为广泛的分布，当前我国的基础设施建设过程中都已经涉及到了含盐地层，含盐地层在应用的过程中有其自身的一些特点，在受到了很多因素的影响之后就可能会出现非常明显的变化，这样一来就会使得公路和铁路的平整性受到十分不利的影响，甚至还可能会出现比较明显的交通中断。
1、工程概况
某盐湖从东到西长168km，宽20km～40km，面积4705km2。湖区海拔高2678m～2683m，位于其中的达布逊湖水位最低为-2677.5m。A铁路南北横贯该盐湖，因此特殊的路基基底稳定性需要研究岩盐的物理力学性质和动荷载下的稳定性。研究区属于大陆干旱气候，年平均温度5.2℃，年降水量24.1mm，年蒸发量3549.5mm。岩盐地层是第四纪以来的湖水浓缩、析盐堆积的产物，由于年代新，盐层埋藏浅未经过长期的地质成岩作用，颗粒之间粘结力弱，容易形变。
2、含盐地层的工程地质性质
2.1易容盐的一般物理化学性质
盐类的溶解度和温度之间呈现出比较明显的正相关关系，但是不同的盐类在主要的成分上存在着十分明显的差异，所以随着温度的升高，盐类溶解度的增大程度也存在着很大的差异，不同易容盐类在相同温度下的溶解度也有着非常明显的差异，所以不同盐类在土层当中的分布规律也存在着非常大的差异。此外其基本的性质也是一个十分重大的影响因素。
2.2易容盐在土中的迁移
含盐底层当中的易容盐会受到温度和水分变化的影响而出现比较明显的变化。在降水量相对比较少的季节，气温会逐渐的升高，所以矿化程度相对较高的地下水因为毛细管的作用会附着一定的易溶盐，在水分完全蒸发之后，盐的颗粒就会析出，在地表大量的聚集，此外，表层的含盐量相对也比较大，在这样的情况下，地表下方也会随着深度的变化而不断的变化，含盐量也会逐渐的减少。
2.3似均性质和各向异性
岩盐在地层当中本来就存在着沿着垂直方向分布的特征，层内垂直及水平方向上岩盐的各项指标都存在着非常明显的差异，所以，这些岩盐本身也存在着非常明显的不均匀性。基底的岩盐结构实际上和其他的结构存在着非常明显的相似性，都存在着较强的各向异性，单轴抗压能力的决定性因素就是软弱层。
2.4粘弹性和不均一性
岩盐本身的固结程度存在着非常明显的差异，在一些溶蚀性强度相差比较大的地段，岩盐颗粒会形成散粒状的分布状态固结的效果相对较差，在应力变化曲线当中存在着一般弹性体和线形体存在着非常明显的变形特征。如果从其自身的卸荷曲线的角度去看，卸荷之后，其依然还存留着较大的变形量。
3、含盐地层的力学性质
在干燥状态下，含盐地层的力学性质较好，可以作为地基的材料，但在浸水条件下，其力学性质迅速恶化，造成铁路路基的下沉或坍塌、路基出现溶洞或滑坡。因此，对含盐地层力学指标的测定，应该力求干燥状态和掌握因为地层含水量变化而引起的变化情况。
3.1 抗剪强度
含盐地层的抗剪强度与其密度、含盐量以及盐的类别有关。在含盐量较小时，含盐地层中的水分能够完全将盐类溶解，此时含盐地层的抗剪强度低；当含盐量不断增大使得盐溶液达到饱和，盐类从土孔隙溶液中析出成为土骨架的一部分并起到胶结的作用，使抗剪强度增大，干旱地区的含盐地层，天然状态都属于这种情况。但当含水量增大，土中结晶盐开始溶解，含盐地层抗剪强度的降低要比普通土下降幅度更大，对粘聚力的影响特别明显。
3.2 抗压强度与弹性模量
由于岩盐具有各向异性，垂直层理和平行于层理方向，单轴抗压强度相差较大，一般垂直于层理方向的单轴抗压强度为后者的1.5倍左右。如果样品有软硬互层的岩盐，软层对试验结果影响较大。在k917+269附近由中到细粒白色岩盐和淋滤作用形成的含泥盐层组成，取样试验的单轴抗压强度平均为1.34MPa，弹性模量平均为142.6MPa。盐地层的渗透系数变化范围较大，砂石类含盐地层的渗透系数约为0.27cm/min～1.6cm/min，粘性土为主的含盐地层的渗透系数一般小于0.01cm/min，基本上与普通土的渗透系数相近。但含盐地层与普通土渗透性的重要区别在于其渗透系数随着渗流的进行而不断变化。由于渗流作用不断把土样中的易溶盐溶解而其渗透系数随时间逐渐增大，当渗流时间较长时，含盐地层的渗透系数将趋为一稳定值。正是含盐地层的这种性质使得含盐地层地基浸水后产生的溶陷速度比黄土的湿陷速度还要大。
4.3 压缩性
我国的内陆含盐地层大多处于干旱地区，由于盐的胶结作用，在天然条件下的压缩性都较低。但一旦浸水后由于盐类的溶解，压缩性明显增大。
4.4 含盐地层溶陷性
含盐地层地基除压密沉降外，还要考虑由于浸水使盐类的溶解而产生的附加溶陷。溶陷量的大小与浸水量、浸水时间、土中盐的种类和含量以及土的类别有关。含盐地层的溶陷性评价可以通过下式求得溶陷系数
式中：δ-溶陷系数；HO-原状含盐地层试样的原始高度；Hp-Hp′-在一定压力下，浸水溶解前后土样的高度。
4、含盐地层地区工程施工
在含盐地层施工的过程中，我们通常可以将其当做是似均性和各向异性都相对较差的地层，这样也就使得工程的稳定性受到了极大的影响，在含盐地层当中，工程施工过程中所处的季节是非常重要的，在这一过程中一定要充分考虑到的一点就是当地的含盐地层水盐的具体性质，这样就可以更好的保证含水量处于最佳水平的时候不会出现冻结的问题，同时也尽量不要在枯水季的时候开展施工。在对地表的处理当中，一定要充分的考虑到含盐量的变化趋势，在路堤填筑施工正式开始之前还要将土坑表面的含盐量相对较大的部分清除，同时还要在路基施工的过程中保证一次性完成整个过程。在施工的过程中一定要严格的控制施工的连续性，在填土和夯实施工的过程中，尽量在最佳含水量的时段开展。
5、结语
关于盐胀性的改良可以从以下几个方面着手：如设置地面隔热层，目的是使含盐地层的盐分浓度变化减小，从而减小或消除盐胀；也可以采用化学方法，将氯盐渗入硫酸盐含盐地层，抑制盐胀，当Cl-/SO42-大于6时，效果最显著，因为硫酸钠等硫酸盐在氯盐溶液中溶解度减小；或者设置变形缓冲区：在地表下设置一层厚20cm的大粒径卵石，当下面土的盐胀变形得到缓冲，不破坏地基表面的平整，这种方法在我国硫酸盐含盐地层地区已经得到广泛的应用。
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论文作者:杨福星
论文发表刊物:《基层建设》2015年23期供稿
论文发表时间:2016/3/29
标签：地层论文; 岩盐论文; 盐类论文; 系数论文; 性质论文; 各向异性论文; 过程中论文; 《基层建设》2015年23期供稿论文;