第 1 章 绪论
1.1 研究目的和意义
在盐渍土地区筑路及对已经受到破坏的道路进行有效的修护、改建，尽最大可能的延长盐渍土地区沥青混凝土道路的使用年限是一个十分重要的课题，也是道路工程中一个难题。新疆南疆城市市区沥青混凝土道路受路基盐渍土的影响，破坏较为严重，盐–冻胀变形破坏是该地区城市道路的的主要破坏形式，不但影响当地的交通，每年还要花费大量的人力、财力、物力对破坏严重的路段进行修复或重建。本文选择受盐–冻胀变形破坏比较严重的南疆阿拉尔市虹桥路延伸段为研究对象，进行为期两年多的试验研究。探明氯化物–硫酸盐渍土沥青混凝土道路路基变形破坏特征与工程灾变因素，提出沥青混凝土道路盐–冻胀变形破坏工程防治措施，为进一步研究设计抗盐–冻胀破坏的新型路基结构及路基路面施工与维护技术提供理论依据。
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1.2 盐渍土对公路工程影响特性
我国自实施西部大开发和《国家高速公路网规划》的战略后，在西部地区修筑了大量的沥青混凝土公路，盐渍土地区修筑的公路在投入使用一段时间后，路面出现了不同程度的破坏。根据对我国盐渍土地区道路破坏的类型特征实地调查，总体来说我国盐渍土地区道路病害主要有以下几种，这些病害类型的发生有时候是相伴的。西部地区公路路基的盐胀主要是由硫酸钠盐引起的，Na2SO4 在温度 32.4 ℃时其溶解度最大，饱和的硫酸钠溶液低于或者高于该温度值，一个硫酸钠分子就会与十个水分子结合形成 Na2SO4·10H2O 晶体析出，其结晶体也就是俗称的芒硝，结晶析出后的芒硝体积约为原来无水硫酸钠晶体体积的 3.11 倍。在不变的水量下，当温度低于 32.4 ℃，硫酸钠在水中的溶解度随着温度的升高而逐渐变大，当温度高于 32.4 ℃随着温度的升高而逐渐降低，根据硫酸钠这一特性可知：水量的大小和温度的变化是决定硫酸钠盐结晶盐胀变形量的主要外部因素。盐渍土地区修筑的公路和在非盐渍土地区修筑的公路在冬春季都有翻浆的特性，特别是在温度逐渐升高的春季，由于路基上部温度高，冰冻层开始融化，而下层冻土层温度低，融化时间相对上层滞后，由于上层融水，路基承载力下降，融化的水不能及时入渗或排到路基外，在过往车辆的碾压下，路基内的融水向上涌出形成翻浆。
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第 2 章 南疆主要城市道路破坏类型及盐渍土类别
2.1 南疆主要城市道路破坏类型
从盐渍土的地理位置和形成过程划分，南疆盐渍土又有两种不同的称呼，由于远离海洋，深居内陆，几乎不受海洋季风的影响，在地理上属干旱、过干旱内陆盐渍土。天山山脉南面和昆仑山山脉北面山脚下分布着大片雪山融水及暴雨洪水形成的冲积扇及山前冲积平原，这里分布的盐渍土是由于地表水冲刷“带走”岩石中矿化物下渗透和含有盐分的地下水上升形成的现代盐渍土；塔里木盆地中部、东南部、四周地势相对较低的区域及河湖冲积区的盐渍土以残余盐渍土为主。南疆盐渍土主要分布在塔克拉玛干沙漠周围及绿洲附近，其中喀什盐渍土面积最大，约为 241×10 4 hm 2 ，阿克苏盐渍土面积约 53.7×10 4 hm 2 ，和田盐渍土面积约为20.3×10 4 hm 2。因人为因素导致的耕地次生盐渍化，喀什最严重，共 31.99×10 4 hm 2，占耕地面积 55.6% ；阿克苏耕地次生盐渍化 11.1×10 4 hm 2 ，占耕地面积 21.22% ；和田耕地次生盐渍化 3.50×10 4 hm 2 ，占耕地面积的 16.0%[45]。由于南边的昆仑山系阻挡了来自印度洋上的水汽通过季风形成的暖湿气流向北运动，北部天山山脉阻挡了来自西伯利亚的冷气团，致使冷热气团不能相遇，不能形成大量降雨，所以南疆的整体气候是夏季特别酷热，冬季严寒，春秋季节中午温度暖和、晚上寒冷。全年降雨稀少，年平均降水量不足 100 mm，蒸发强烈，年平均蒸发量 2000 mm以上。由于南疆四周受高山阻隔，地理位置比较封闭，形成的气候变化不大，各地区分布的盐渍土积盐速率基本一致，但南疆面积广大，不同地区的地形地貌、地质结构及地下水分布深浅都存在着一定的差异，导致不同地形地貌的土壤积盐程度、积盐深度、分布范围有所不同。
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2.2 南疆主要城市盐渍土类别
在 2014 年 10 月份，对南疆主要城市阿克苏市、阿拉尔市、喀什市、图木舒克市、柯坪县、和田市的土壤进行调研（见下图 2-6），按 0～10 cm、10～20 cm、20～40 cm、40～60 cm、60～100 cm 分层取土样，每组土样共 5 个土层，本次共取得土样阿克苏 20组，阿拉尔 20 组，喀什 15 组，图木舒克 10 组，柯坪 10 组，和田 15 组，共计 90 组土样。库尔勒地区土壤盐分类型主要参考周华、李全胜、朱瑞成等人对新疆库尔勒地区盐渍土工程地质特性进行的研究[47]。各地区水样 15 个。在实验室对所有土样进行八大离子检测及总盐检测，用烘干法测量各个地区水样的矿化度。从表 2-2 和表 2-3 可以得出阿克苏市以亚氯盐型的强盐渍土为主，也分布着一定量的中强盐渍土，弱盐渍土和非盐渍土少量存在；阿拉尔市以亚氯盐和亚硫酸盐为主，部分含有硫酸盐，其盐渍土类型以中强盐渍土为主，其次为强盐渍土；喀什市的盐渍土以氯盐渍土为主，其次为亚氯盐渍土，亚硫酸盐和硫酸盐盐渍土分布较少，其土壤类型其中强盐渍土为主，其次为强盐渍土、弱盐渍土；图木舒克市和喀什市的盐渍土类型基本一样也是以氯盐为主，其次为亚氯盐，土壤类型以中强盐渍土为主，其次为强盐渍土，弱盐渍土和非盐渍土也有少量存在；柯坪县以亚氯盐渍土和亚硫酸盐渍土为主，土壤类型主要是中强度盐渍土，其他类型盐渍土所占比例较少；和田市以硫酸盐渍土为主，其次为亚硫酸盐盐渍土，部分地区分布着碳酸盐盐渍土，盐渍土类型以中强为主.
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第 3 章 试验路段路基盐渍土物理力学特性试验.......23
3.1 试验路段路基盐渍土物理特性....... 23
3.1.1 试验路段路基不同深度的天然温度....... 23
3.1.2 p H 值及有机质含量.....24
3.1.3 颗粒级配试验.....24
3.1.4 液塑限试验......... 25
3.1.5 击实试验......26
3.2 试验路段路基盐渍土力学特性....... 28
3.3 本章小结.... 34
第 4 章 路基盐渍土室内盐–冻胀变形试验.......35
4.1 盐–冻胀循环试验........... 35
4. 2 路基盐渍土盐–冻胀特性的单因素影响规律研究....37
4.3 本章小结.... 43
第 5 章 试验路段路基盐–冻胀变形研究...........44
5.1 试验路段路基结构层整体观测及盐分检测......... 44
5.2 温度观测结果及分析....... 50
5.3 路面竖向变形监测结果及分析...... 53
5.4 地下水位监测结果及分析.......58
5.5 路基内水分变化的测量结果及分析.......59
5.6 本章小结.... 60
第 5 章 试验路段路基盐–冻胀变形研究
5.1 试验路段路基结构层整体观测及盐分检测
新疆南疆阿拉尔市地处我国第一大沙漠塔克拉玛干沙漠的西北边缘，距离首府乌鲁木齐市 1100 km,其地下土层主要为风携带沙粒堆积形成的风积沙层，属暖温带极端大陆性干旱荒漠气候。年均降水量为 40.1～82.5 mm，年均蒸发量 1876.6～2558.9 mm，年均蒸发量远大于年均降水量，因此土壤脱盐依靠雨水淋洗的作用十分微弱，形成了大面积盐渍土 [53]。阿拉尔市区几条主干道沥青混凝土道路（见下图5-1）在建成投入使用一段时间后，均出现不同程度的路面起鼓、开裂变形破坏，有的道路在使用5、6年后其路面隆起比路沿石还要高[54-56]。阿拉尔道路破坏主要是季节性盐–冻胀变形破坏[57-59]，选择市内一条新修建的虹桥路延伸段，对其盐渍土路基盐–冻胀变形进行工程监测，虹桥路延伸段路基结构层为8.5 cm沥青混凝土面层、20 cm水泥土稳定层、30 cm砂砾填料层、50 cm风积沙回填层、夯实原始土层（见下图5-2）。虹桥路延伸段由塔建集团修筑，设计为四车道（见下图5-3），2013年11初建成通车。选择虹桥路延伸段K0+20 ～K0+120 长度100 m为试验观测路段(见下图5-3)，试验数据采集为2013年11月中旬～2015年12月底两个冻融循环期间内进行，对虹桥路延伸段路基结构层整体观测及盐分检测、路基内不同深度温度及当日日平均气温、路面沉降量、地下水位变化、路基内秋冬季节水分变化的观测，分析多因素之间的联系。
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结论
通过对虹桥路延伸段室内试验及现场长期监测试验可以得出：(1) 虹桥路延伸段路基盐渍土的p H值介于7.5～8.2之间，属于弱碱性土，有机物含量小于5%，属非有机质土，具有分散性、粉粒的特点。(2) 路基盐渍土的液限指数为9.6，塑限指数为0.13，土样属于砂质粉土，硬塑。(3) 路基土的最佳含水率20%，最大干密度为1.68g/cm3。(4) 路基盐渍土含水率一定时，干密度越大，抗剪强度就越高；干密度一定时，随着含水率的增加，抗剪强度有减小的趋势。(5) 盐胀累加效应显著，而冻胀累加效应很小。(6) 阿拉尔在冬春季节气温极端寒冷的条件下，其市区沥青混凝土道路变形破坏，主要是由路基结构层里的水泥土稳定层发生膨胀变形破碎导致的，超量的氯化物–硫酸盐的盐–冻胀是导致水泥土稳定层膨胀破碎的主要原因。沥青混凝土道路路基发生盐–冻胀变形量与含盐量及含盐类别、路面上荷载（主要是车载量和车流量）、日平均气温、路基不同深度的温度和地下水位的变化都有着密切的联系。
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参考文献(略)