盐渍土现场渗透试验探讨

盐渍土现场渗透试验探讨

金晓1孙宗芳1胡岱文2吴曙光2

（1.青岛鸿瑞电力工程咨询有限公司青岛266100；2.重庆大学土木工程学院重庆40045）

摘要：本文以青海盐湖工业集团二期地基处理工程为例，对盐渍土的现场渗透试验进行了研究和探讨。

关键词：盐渍土渗透性现场渗透试验

1土体渗透试验测试方法

土体渗透性的测试方法，主要是室内渗透试验和室外渗透试验。而室内渗透试验主要包括常水头法和变水头法两种[2]。常水头渗透试验适用于粗粒土，变水头渗透试验适用于细粒土。室外试验主要包括抽水试验法、注水试验法、试坑单环渗水法，试坑双环渗水法等。

室外渗透试验在盐渍土中的应用并不多，高原盐渍土的室外渗透试验的研究更少，林清华、雷华阳等[3][7]参照沿海盐场盐田的渗透试验、采纳建造盐田渗水试验的方法和经验，在西藏扎布耶盐湖盐渍土地区做了原位注水渗透试验[5]。试验简图下图所示：

该试验在渗水管中注入卤水，并通过测定渗水管中每天水位下降高度，推算出盐渍土的渗透系数。其中，（a）不和（b）图的不同之处在于：钻孔渗透试验管内无残留土柱，原位渗透试验管内留有1m长的土。雷华阳等用原位渗透试验方法，首次建立了盐渍土渗透系数计算模型:当“值相对于整个含水层厚度值较小时”可视为常数的条件下，有：

并建立数学模型，得到计算渗透系数的相应公式：

式中,为渗透系数（cm/s），t为观测时间（s），湿润锋面的深度（cm），z为卤水入渗影响深度（cm）。

目前，室内试验由于土样在运输过程中可能受到扰动，会导致试验结果跟现场实际情况不一致，可参考盐渍土的原位试验经验比较少，国内尚无建造盐渍土壤的室外渗透试验的规程可遵循[6]，本文在结合室内试验基础上，通过设计简单易操作的现场试验装置，对盐渍土的渗透试验进行了研究和探索，现介绍如下。

2现场渗透试验原理和方法研究

2.1试验原理

水在砂土中流动时，达西公式是正确的。

但是，在某些粘土中，这个公式就不正确。因为在粘性土中颗粒表面有不可忽视的结合水膜，因而阻塞或部分阻塞了孔隙间的通道。试验证明，只有当水力坡度，大于某一值时，粘土才具有透水性(见图2-1中的曲线Ⅱ)。如果将曲线Ⅱ在横座标上的截距用表示(称为起始水力坡度)，当>时，达西公式可改写为：

2.2试验方案设计

试验做以下说明：

（1）每个试验点常水头渗透试验不少于3次，进行不同水头差对比试验；

（2）水头差以第一次可见，连续，渗透为基准，尽量小；

（3）以第一次试验为基准，对比试验水头高差调整幅度为0.5m；

（4）试验区覆盖，防止失水；

（5）每次试验，待水位稳定后测试不小于3小时；

2.3试验过程

2.3.1卤水的密度和含盐量的测定

（1）取试验用卤水注入供水箱，打开阀门，达到控制水头H，观测出水孔出水时间并记录，待出水稳定后，连续观测不少于3小时，每次读数时间间隔为一小时，获取试验数据并记录。

（2）改变试验水头高差，调整幅度为0.5m左右，出水稳定后观测不少于3小时，记录试验数据。

（3）重复（2）记录试验数据。

（4）选用不同长度的无缝钢管和土样长度，重复上述步骤，记录试验数据。

3现场渗透试验结果及分析

试验土样性状：本试验所取土样均为地表下1.05m～1.20m之间的一个均匀土夹层，该夹层上下土层都存在表层蒸发作用形成的盐壳和析出的透明结晶盐块。试验土样呈褐黄色，稍密，稍湿。根据综合地质柱状表[1]，该土为非饱和粉土。由于试验条件有限，该土的天然含水率和孔隙比等参数并未测定。根据击实试验报告，该土层的最大干密度为约1.85g/cm3，最优含水率约14.1～17.0%；根据陈炜韬[4]对格尔木地区盐渍土性能的研究，得该地区土的天然含水率约为8.3%。

本试验分别将长度为1500mm、500mm、400mm、300mm、200mm，内径均为104mm无缝钢管水平顶入土层中取样，发现盐渍土只能进入无缝钢管内300～350mm左右，故1500mm、500mm、400mm的钢管均不能取满土样，且取出的试样可看出其进土端部的土样被挤密，不再是原状土体。而用300mm和200mm的无缝钢管所取的土样不存在土体被挤密的情况，所以只用了300mm和200mm的无缝钢管所取的土样进行渗透试验。

渗透系数在2×10-6cm/s～1.23×10-5cm/s之间，即该地区盐渍土的渗透性较差。

4存在的问题和改进方案建议

4.1存在的问题

试验完成后需要对土样的进行观察，若发现无缝钢管内壁及附近土样有水湿润及通过的痕迹，说明部份渗透水是沿无缝钢管与土的接触面渗出的，渗透试验结果不准确，应剔除该数据。

由于盐渍土的特殊性质，能顶入无缝钢管土体长度只有350mm左右，试验所用的试样土长为150mm左右，而无缝钢管内壁直径为104mm，试样的长径比L/d接近于1，这会较大的影响试验精度和数据的准确性。

温度对水的渗透性的影响比较大，按规范要求标准温度下（20℃）的渗透系数是要经过温度修正的，格尔木地区早晚温差大，而该试验时间长（每个水头差试验要经历24个小时左右），试验过程卤水温度的确定比较难把握，这也会影响试验结果的准确性。

察尔汗盐湖达布逊南岸地区的盐渍土多属粘性土质，且富含各种矿物，土颗粒表面的结合水膜更明显，因此盐渍土的渗透性应该比一般粘性土差。且该地区由于强夯地基处理而排出的地下水，静置后就能直接析出盐结晶，故实验用卤水接近饱和，含盐量很高，若用达西定律计算公式，准确性仍需进一步探讨。

4.2改进的建议

（1）改进试验装置，由于上述结果显示，水是从无缝钢管内壁流出，那么在试验端头加上止水环，可以防止水从内壁流出。

（2）和前面一样，先取出原状土，并先用塑料薄膜密封。取两片半圆形的塑料管代替无缝钢管，其直径比土样直径稍小，将土样放在这两片半圆形塑料管中，通过螺栓拧紧，使土样和管壁之间形成一定的紧固力，这样也能防止水从管壁渗流。

5结语

试验的结果表明，渗透系数在2×10-6cm/s～1.23×10-5cm/s之间，盐渍土的渗透性是很差的，由于水中含有大量矿物质，粘滞度很高，土中水排出极为困难，作者自行设计了盐渍土现场渗透试验，对盐渍土的渗透性进行了研究探讨，为后续工作提供了参考。

参考文献

[1]杨军.陈耀光等.盐渍土地区地基处理—强夯加排水桩（DPD强夯法）试验报告.2008.9.

[2]中华人民共和国水利部.土工试验方法标准GB/T50123-1999.中国水利水电出版社.

[3]雷华阳.张文殊.某盐田超氯盐渍土现场和渗水试验成果差异分析.勘察科学技术.2000（6）.

[4]陈炜韬.环境因素变化对格尔木地区盐渍土抗剪强度参数的影响研究.西南交通大学研究生学位论文.2003.

[5]林清华.西藏扎布耶盐湖盐田盐渍土渗水试验初步研究.勘察科学技术.2000（3）.

[6]潘海峰.察尔汗盐湖岩盐层渗透性的初步研究.勘察科学技术.1995（4）.

[7]雷华阳.张文殊.盐渍土渗透性测试和渗透系数计算方法.长春科技大学学报.2000（2）.

作者简介

姓名：金晓，工作单位：青岛鸿瑞电力工程咨询有限公司职务：勘测工程师。