考虑水盐运移的分散性盐渍土冻融破坏机制

为探究冻融循环过程中土体冻-盐胀破坏机理，结合冻结温度试验和扫描电子显微镜进行研究，分析了不同循环次数、不同盐的种类和不同含水率条件下的冻融循环对土体结构和性质的影响，得到了不同循环次数下的冻结温度变化曲线和不同含水率条件下冻土的SEM电镜扫描图片，并基于经典传热理论和水盐运移方程，建立数值模型，再现了冻融过程中的水盐运移过程，在此基础上结合试验对水盐运移过程中土体的破坏机制进行分析研究。研究结果表明：由于研究区土体的分散性，其冻结过程只存在恒定阶段和递降阶段，且随着冻融循环次数的增大，土体的冻结温度会先升高然后在某一温度保持稳定，这与冻融循环过程中土体粒度大小和颗粒排布的方式改变相关，内部的微裂隙逐渐贯通；土体在冻融循环过程所发生的水盐迁移是土体强度和结构发生变化的重要原因，且随着冻融循环过程的进行，土中的水盐成分会在温度梯度和溶质梯度的影响下产生迁移和积累；相较于碳酸氢钠，硫酸钠在冻融过程中对于土体结构的改变更为显著，具体表现在冻结过程中硫酸钠结晶析出体积变为原来的3.18倍，导致冻融循环后土体膨胀。本研究有助于揭示季节性冻土区含盐冻土工程的冻融破坏机制。