硫酸盐渍土盐胀率影响因素交互作用分析

2008年4月Apr.　2008SHANXI　ARCHITECTURE文章编号:100926825(2008)1120131202

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硫酸盐渍土盐胀率影响因素交互作用分析

张军艳　高江平

摘　要:基于硫酸盐渍土正交试验结果,得出了硫酸盐渍土的水、热、盐、力盐胀率计算公式,对盐胀率各影响因素间的交互作用规律进行了分析,为进一步治理盐胀病害提供一定的理论基础。关键词:硫酸盐渍土,盐胀率,荷载,温度中图分类号:TU448文献标识码:A

　　盐渍土地区路基土体随着气温的年周期性变化,引起土体中

水分、盐分的不断迁移以及硫酸钠的结晶和溶解,并且由于“盐”随水走,加剧了硫酸钠的结晶与溶解过程,进而导致硫酸盐渍土地区路基土体体积的膨胀和收缩,如此反复胀缩,严重破坏了土体的工程性质。同时,上覆荷载的存在,抑制了盐胀的产生。因此,盐渍土的盐胀是水、盐、热、力四场综合作用的结果。

为了更好地控制土壤盐渍化,解决各类建筑施工中的盐胀病害,必须深入研究硫酸盐渍土的盐胀特性。文中在试验的基础上,应用正交回归设计法对硫酸盐渍土盐胀特性进行了分析,得出了盐胀率的四因素计算方程。通过对方程研究,进而总结出了盐渍土各影响因素间的交互作用规律。

0.41x1x2+0.2457x1x3-0.09x1x4+0.3487x2x3-0.1223x2x4-0.1443x3x4(1)

其中,y为盐胀率,%;x1为含水量;x2为含盐量;x3为顶板初始温度;x4为上覆荷载。在运用公式(1)时,应注意xi(i=1,2,3,4)为无量纲的量,是将各因素实际的zi值按下式换算成与其相应的xi值后,方可代入式中计算出相应的盐胀率值。

(2)xi=(zi-z0i)/Δi

z0i=(z1i+z2i)/2

(3)(4)

Δi=(z2i-z0i)/r

1　试验方案简介

由于天然盐渍土成分复杂,而硫酸盐渍土的盐胀破坏主要是

由于硫酸钠的结晶膨胀造成的,所以为了简化试验影响因素,以利于分析研究,采用自行设计加工的试验设备(包括保温桶、加压装置、美式三探头传感器、盐分传感器、温度传感器、砝码、百分表及数据采集装置),用西安黄土掺加硫酸钠人工形成的硫酸盐渍土作为试验用土。

本研究采用了25组试样,通过人工配置不同含水量以及含盐量的硫酸盐渍土试样,采用四因素(水、盐、热、力)五水平回归正交试验方法,采用单向降温的方式,观测各试样在降温过程中不同温度下的盐胀量。最后,对结果进行分析,回归出硫酸盐渍土盐胀率的计算公式。

其中,z1i,z2i分别为第i个因子的上下界(变化范围);z0i为第i个因子上下界的平均值;Δi为第i个因素的变化区间;r根据二次正交设计确定(文中取r=1.414)。

通过对盐胀率方程(1)及各因素的显著性分析,即F—检验可知,回归方程在a=0.20水平上显著,即所选用的数学模型与实际情况较为吻合。

2.2　硫酸盐渍土盐胀率各影响因素间的交互作用规律

性分析

各因素间的交互作用可用指标等高线图来反映。例如要考察x1与x2之间的交互作用,可令盐胀率计算公式中:x3=x4=0,即得方程:y=f(x1,x2),再令y=0,1,2,…各值,分别解各方程(其中的一个x值可假定为1.414,1,0,-1,-1.414…各值,方程中只剩下一个未知数,便可求出其解),这样可求得一系列的(x1,x2)值。以各队(x1,x2)为坐标,可绘制x1—x2的二维等高线图(见图1)。其余各二维等高线的绘制均同此法(各交互作用图中y=0,y=1,y=2…为各盐胀率值)。

2　硫酸盐渍土盐胀率计算公式2.1　盐胀率多因素方程

通过对室内试验结果的分析研究,得出硫酸盐渍土盐胀率的

四因素计算公式如下:

y=2.70202+0.618x1+1.099x2+0.14x3+0.0684x4-222

0.6279x21-0.0492x2-0.16x3+0.0486x4+

2.2.1　初始含水量与初始Na2SO4含量之间的交互作用(见图1)

由图1可见:当Na2SO4含量一定时,盐胀率随含水量的增加

而增大,这与单因素作用规律相一致;当含水量一定时,盐胀率随

Theconstructiontechnologyofrotary

excavatingcorecast2in2placepileandthequalitycontrol

LIHui2ning

Abstract:Combinedwiththeprojectpractice,itintroducesthecharactersofrotaryexcavatingdrillingtechnology,mainlyputsforwardthecontrolofdrillingbucketliftingspeed,mainlyonthewaterdynamicstateofdrillingbucketandcorewall,decreasingtheverticalscouringandadherenceactionofmudwatertocorewall,toassurethecoreformingquality.Keywords:rotaryexcavating,cast2in2placepile,construction,quality

收稿日期:2007212227

作者简介:张军艳(19782),女,硕士,助教,陕西交通职业技术学院公路系,陕西西安　710021

高江平(19652),男,教授,长安大学公路学院,陕西西安　7100

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第34卷第11期　　　　　　　　　　

山2008年4月

西建筑　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

Na2SO4含量的增加而增大,这也与Na2SO4与盐胀率的单因素分

析结果相一致;要保持相同的盐胀率,若增大Na2SO4含量,则相应

的含水量要减小,表明在一定范围内两者均对盐胀起促进作用。

初始Na2SO4含量也要增大,说明前者对盐胀起抑制作用,后者对盐胀起促进作用;在一定范围内,当上覆荷载一定时,盐胀率随初始Na2SO4含量的增加而增大。

2.2.2　初始含水量与初始温度之间的交互作用(见图2)

由图2可见:当初始温度一定时,盐胀率随含水量的增加而增大;当含水量一定时,盐胀率随初始温度的增加而增大,这与温度与盐胀率的单因素分析结果相一致;要保持相同的盐胀率,若增大初始温度,则相应的含水量要减小,表明在一定范围内两者均对盐胀起促进作用。

初始温度与上覆荷载之间的交互作用(见图6)2.2.6　

2.2.3　初始含水量与上覆荷载之间的交互作用(见图3)

由图6可见:在盐胀率等值线上,若增大上覆荷载,则相应的

初始温度也要增大,说明前者对盐胀起抑制作用,后者对盐胀起促进作用;在一定范围内,当上覆荷载一定时,盐胀率随初始温度的增加而增大。

3　结语

由图3可见:要保持相同的盐胀率,若增大上覆荷载,则相应

的初始含水量也要增大,说明前者对盐胀起抑制作用,后者对盐胀起促进作用,这与单因素分析结果相一致。在一定范围内,当上覆荷载一定时,盐胀率随初始含水量的增加而增大。初始Na2SO4含量与初始温度之间的交互作用(见图4)2.2.4　

由图4可见:当Na2SO4含量一定时,盐胀率随初始温度的增

加而增大;当初始温度一定时,盐胀率随Na2SO4含量的增加而增大;要保持相同的盐胀率,若增大Na2SO4含量,则相应的初始温度要减小,表明在一定范围内两者均对盐胀起促进作用。

从以上分析可以看出,影响硫酸盐渍土盐胀特性的各因素之间存在着不同的交互作用,利用各因素之间的交互作用规律,可在一定程度上对硫酸盐渍土的盐胀进行控制或抑制,为进一步治理盐胀病害提供一定的理论基础。参考文献:

[1]张军艳.硫酸盐渍土水盐热力四场耦合效应的试验及理论研究(硕士学位论文)[D].西安:长安大学,2006.

[2]高江平,吴家惠,杨荣尚.硫酸盐渍土盐胀特性各影响因素间交互作用规律的分析[J].中国公路学报,1997,10(1):10215.[3]朱伟勇.最优设计理论与应用[M].沈阳:辽宁人民出版社,1981.1462243.

2.2.5　初始Na2SO4含量与上覆荷载之间的交互作用(见图5)

由图5可见:在盐胀率等值线上,若增大上覆荷载,则相应的

Interactionanalysisoftheinfluenceelementsto

thesaltexpansionratioofthesulfate2salinizedsoil

ZHANGJun2yan　GAOJiang2ping

Abstract:Basedontheorthogonaltestresultofthesulfate2salinizedsoil,itgetsthecalculationequationofthesaltexpansionratioofwater,heat,saltandforceinthesulfate2salinizedsoil,anddoesanalysistotheinteractionruleamongeachinfluenceelementtothesaltexpansionra2tio,whichwillsupplytheoreticalbasetofathersaltexpansionhazard.Keywords:sulfate2salinizedsoil,saltexpansionratio,load,temperature