2025-06-06 4158 0
鹽漬土是指土壤中鹽分濃度過高，具備鹽脹、溶陷和腐蝕等特殊工程性質(zhì)的一類土體，其廣泛分布于我國干旱及半干旱地區(qū)。土壤中溶解的鹽分因水分蒸發(fā)或水鹽遷移而在地表附近逐漸聚集，形成顯著的鹽層或鹽結(jié)晶，造成鹽脹現(xiàn)象。鹽漬土浸水后由于鹽晶溶解或侵蝕作用，又產(chǎn)生溶陷現(xiàn)象。反復(fù)的鹽脹和溶陷導(dǎo)致鹽漬土地區(qū)道路工程、水利工程、建筑工程等病害和服役安全問題。如果采用換填優(yōu)良填料、加強支檔結(jié)構(gòu)等傳統(tǒng)方法，則會大幅度增加工程造價。因此，鹽漬土地區(qū)工程建設(shè)和長期性能保障面臨諸多挑戰(zhàn)。
對此，中國科學院武漢巖土力學研究所路基工程研究團隊提出兩類鹽漬土資源化利用方案：（1）采用固廢對鹽漬土就地固化改性，消除鹽脹；（2）充分利用鹽漬土，開發(fā)鹽漬土基泡沫多孔隔斷層，提出鹽漬土路基“以鹽治鹽”新技術(shù)。
研究團隊依托新疆烏魯木齊繞城高速公路工程，開展了鹽漬土路基填料改良技術(shù)研究，充分利用新疆地區(qū)廣泛存在的粉煤灰、礦渣等固廢，聯(lián)合聚丙烯酰胺，研發(fā)了一種有機無機相結(jié)合的鹽漬土改性劑。試驗表明粉煤灰礦渣通過水化水解反應(yīng)，生成多種水化產(chǎn)物，填充孔隙、增加密實度；聚丙烯酰胺則通過膠體本身的黏性，將水化產(chǎn)物和土顆粒聯(lián)結(jié)形成空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，三者聯(lián)合固化可顯著抑制鹽漬土鹽脹和溶陷、提升力學性能。
此外，研究團隊還提出鹽漬土基泡沫多孔隔斷層新技術(shù)，充分利用工程沿線廣泛分布的鹽漬土，替代傳統(tǒng)的兩布一膜，可顯著降低工程造價。該材料由鹽漬土、膠凝材料、水、泡沫組成，具有多孔、隔熱、輕質(zhì)等結(jié)構(gòu)特征。研究結(jié)果表明，通過在路床底部設(shè)置一定厚度的泡沫多孔隔斷層，可起到良好的隔鹽和保溫效果。在溫度梯度作用下，鹽漬土路基內(nèi)水鹽向上遷移，鹽分在泡沫多孔隔斷層內(nèi)部聚集，而其多孔結(jié)構(gòu)又提供了儲鹽和鹽脹空間。另外，由于多孔結(jié)構(gòu)較低的熱傳導(dǎo)性，導(dǎo)致隔斷層有較好的保溫效果，進一步限制了鹽漬土內(nèi)部的水鹽向上遷移，從而達到鹽漬土資源化利用及保障路基穩(wěn)定性的目的。該技術(shù)已成功應(yīng)用于烏魯木齊繞城高速公路，現(xiàn)場示范工程長期監(jiān)測結(jié)果顯示利用效果良好。
研究成果發(fā)表于《Bulletin of Engineering Geology and the Environment》《巖石力學與工程學報》《巖土力學》等期刊，授權(quán)發(fā)明專利3項。研究工作得到了國家自然科學基金項目（42477205）、湖北省自然科學基金創(chuàng)新群體項目（2023AFA019）、巖土力學與工程安全重點實驗室揭榜掛帥項目（SKLGME-JBGS2403）的資助。
論文鏈接：
圖1??不同固化劑摻量下土樣的鹽脹量
圖2?水鹽遷移作用下試樣垂直變形對比：(a) 無隔斷層；(b)有隔斷層
圖3?隔斷層內(nèi)部鹽分儲存及分布SEM圖
圖4 鹽漬土基泡沫多孔隔斷層現(xiàn)場澆筑
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