冻融作用下非饱和土介电常数和水盐迁移规律研究

摘要

地基土的冻胀容沉危害成为制约寒冷地区各类工程建设与运作的一个主要障碍，而形成该病害的一个主要原因在于季节性气候变化导致的土壤水盐迁移，尤其在盐渍土地区，由于土中含有大量可溶性盐，除冻胀融沉之外还会伴有各类盐渍土病害。所以盐渍土水盐迁移的研究对于防治病害具有重要现实意义。与此同时，在判断土壤水分迁移的手段中常常需借助基于介电常数经验公式的传感器，但这类经验公式往往只考虑在正温下介电常数和土壤体积含水量之间的单一关系，忽略了含盐量、温度、容重等其他因素对介电常数的影响，造成测量结果缺乏普适性，往往不能体现较好的精度，所以对土壤介电常数影响因素的研究，建立各因素和介电常数之间的关系式对提高测量准确性十分重要。另外，在寒区进行工程建设，地基中冻土层的准确、快速判定对于各类基建设施病害的防治具有重要意义，若能通过介电常数及其他参数确定冻土层的位置就能对常规工程地质勘察工作带来很好的补充作用。鉴于此，本论文从以下几个方面展开，对相关内容展开了研究。
　　首先，本文根据土壤介电常数的常用测量方法，确定了土壤介电常数的测量设备，并以哈尔滨市郊的低液限黄黏土为研究对象，在素土基础上添加不同含量的NaCl模拟盐渍土，通过室内重塑土的介电常数试验，研究了不同温度、初始含水率、干密度和含盐量等因素对黄黏土介电常数的影响，结果表明各因素对介电常数都会带来一定影响。
　　其次，在前人创立的关于非饱和土混合介质介电常数模型的基础上，推导并建立了非饱和冻土混合介质介电常数理论模型，并由室内重塑黄黏土介电常数试验数据检验了模型的实用性，发现素土的测量值和模型计算值十分接近，而含盐黄黏土的测量值和模型计算值有一定差距。
　　最后，根据土壤含水率与电导率常用的检测方法，确定了土壤水盐监测设备，并以满阿一级公路沿线的和黄黏土同为黏土的典型低液限盐渍土为研究对象，开展了单向冻结、双向融化环境下的室内重塑土水盐迁移试验，并在黄黏土介电常数试验结果分析的基础上，建立了正温下盐渍土介电常数与多因素的拟合公式，用于推算试验过程中的水分变化，分析了盐渍土在不同初始含水率、干密度、冷端温度和含盐量等条件下的水盐迁移特征。

目录

摘要

1 绪论

1．1 研究目的与意义

1．2 土壤水盐迁移的研究现状

1．3 土壤介电常数特性的研究现状

1．4 研究内容与技术路线

1．4．1 研究内容

1．4．2 技术路线

2 水盐迁移与介电常数测量常用技术

2．1 土壤水分含量检测方法

2．2 土壤含盐量检测方法

2．3 介电常数测试系统分析与选择

2．4 影响土壤水盐迁移因素分析

2．5 影响土壤介电常数因素分析

2．6 本章小结

3．地基土介电特性研究

3．1 试验用土

3．2 试验方法

3．3 试验结果分析

3．3．1 温度对土介电常数影响

3．3．2 含水率对土介电常数影响

3．3．3 干密度对土介电常数影响

3．3．4 含盐量对土介电常数影响

3．3．5 体积含水率与土介电常数关系

3．3．6 各因素和介电常数函数关系

3．4 本章小结

4 冻土介电模型建立与检验

4．1 冻土介电模型建立

4．2 冻土介电常数模型检验

4．3 本章小结

5 地基土水盐迁移研究

5．1 试验用土

5．2 试验方法

5．3 冻融过程中温度场分析

5．3．1 初始含水率对温度场影响

5．3．2 干密度对温度场影响

5．3．3 含盐量对温度场影响

5．4 冻融过程中水分场分析

5．4．1 试件冻融前后体积含水率变化

5．5 冻融过程中盐分场分析

5．5．1 冻融前后盐渍土溶液电导率变化

5．6 本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

致谢

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