自然环境下水盐分布与迁移简述

旧路修筑过程中，在路基顶面设置了厚约30cm的风积砂隔断层，隔断层以上填筑非盐渍土的级配砂砾石，隔断层下原土基为低液限粉土、低液限粘土层。从含盐量－深度曲线可以看出，风积砂隔断层可以有效阻止原土基中的水分、盐分向路面结构迁移，但加剧了覆盖效应的作用，使隔断层下土基中的聚盐作用增强。设置了隔断层后，盐分的迁移以隔断层为分界线，分别向上迁移。具体表现为:路面结构中越靠近路表，总含盐量越高;而在隔断层下的土基中，越靠近隔断层，土层中的含盐量越高。因此，设置了隔断层的路基其盐分分布呈典型的“S”型曲线。

可知:1)土工膜有效地隔断了下部路堤及原地基土中盐分向土工膜以上路堤的迁移。本次测试的K66+300路段断面上，土工膜上路堤填料的总含盐量为2．086%，为弱亚氯盐渍土;而土工膜下路堤填料的总含盐量为11．593%，为过氯盐渍土。K64+900路段断面上，土工膜上路堤填料的总含盐量为0.462%，为非盐渍土;而土工膜下路堤填料的总含盐量为2．036%，为弱亚氯盐渍土。2)在路堤中加铺土工膜，并不能使土工膜下路堤及地基中的盐分迁移过程停止，且土工膜下路堤中盐分迁移规律符合一般的盐分迁移规律，即氯盐在地面附近(土工膜下)的浅层处，其下为硫酸盐，碳酸盐则在较深的土层中。比如本次测试的K66+300路段断面，土工膜下(距路表0．8m)路堤填料的总含盐量为11．593%，为过氯盐渍土;而在1．3m深处路堤填料的总含盐量为3．758%，是强亚硫酸盐渍土。

盐渍土在深度上出现这样的分布规律，其主要原因是各种盐类的溶解度不同，含盐地下水或毛细水在迁移和受蒸发过程中，以先后不同的次序达到饱和并析出。如难溶于水的碳酸钙，因其溶解度很小而最先析出，故碳酸钙盐渍土层埋藏较深;而溶解度稍大的中溶盐，如硫酸钙(即石膏)，达到饱和才析出，故含硫酸钙的盐渍土一般位于碳酸钙盐渍土之上。硫酸钠的溶解度较大，夏天高温时基本溶于水(地下水和孔隙水)中，冬天温度降低时才析出，故其积盐过程具有季节性。硫酸镁和氯化钠的溶解度大，所以只有在特别干旱时，在强烈的地表蒸发下，浅层土层中才有结晶盐从溶液中析出。同样是易溶盐的氯化镁和氯化钙，其溶解度很大，且有很强的吸湿性，所以只有在炽热的酷暑中，当空气特别干燥且水分蒸发很快时，才能从饱和溶液中析出固体的盐类，但如果空气湿度增大则又很快转化为溶液。在路基中铺设土工膜后，土工膜下易出现严重的盐分聚积，其主要是由于路堤三面为临空自由面，受大气温度、湿度影响剧烈所致。

在秋末冬初与冬末春初，新疆地区气温变化较剧烈、昼夜温差大，土基中积留的水分在白天经蒸发形成水气，被土工膜遮拦不易发散，而夜间气温降至0℃以下，水气凝结成凝结水，毛细水的顶托、凝结水回归，使老土基含水率逐渐增大。气温下降不仅使Na2SO4结晶生成Na2SO4•10H2O芒硝结晶，体积增大产生盐胀，而且土基中含水率增大又减缓了土体内的降温速率，使得盐胀变形积累，为芒硝结晶形成提供了水分补给，激发了盐胀作用。对自然环境下盐渍土路基中的盐分分布进行了检测，结果表明，在路基顶面下一定深度设置风积砂、土工膜等隔断层，可以有效阻止原土基中的水分、盐分向路面迁移，但会加剧覆盖效应，使隔断层下土基中的聚盐作用增强。土工膜的覆盖效应大于风积砂的覆盖效应。在工程中需考虑隔断措施的长期应用效果。

作者：毛爱民 田小平 吴立坚 邓捷 单位： 新疆维吾尔自治区交通规划勘察设计研究院 新疆生产建设兵团公路科学技术研究所 交通运输部公路科学研究院