论文部分内容阅读
摘要：通过对罗布泊盐渍土进行现场勘察，详细归纳了罗布泊地区基本概况，罗布泊盐渍土的存在形式、沉积特征及其表现出的工程危害。针对罗布泊典型盐渍土进行取样分析，判断盐渍土的含盐类型。结果表明，盐渍土类别有四种：氯盐渍土，亚氯酸盐渍土，硫酸盐渍土，亚硫酸盐渍土，其中以氯盐渍土为主。
关键词：罗布泊；盐渍土；溶陷；盐胀
中图分类号： TU448 文献标识码： A 文章编号：
盐渍土是地表1m范围内，易溶盐含量大于 0.3 %的土。当土中易溶盐含量超过3%时，对土的结构和工程性质有较大的影响，会严重危害到工业与民用建筑的正常使用，造成重大的经济损失[1-4]。目前对盐渍土的研究较多，但对罗布泊盐渍土的研究大多集中在罗布泊形成原因，演化，土壤多样性，盐类沉积特征，罗布泊盐湖的盐盘特征[5]等方面，对罗布泊盐渍土工程性质的研究仍处于初级阶段。由于盐渍土的工程特性受地域性影响很大，不同地域、不同土类的盐渍土的工程性质差别较大。因此，其它地区盐渍土的研究成果难以应用于罗布泊地区。为罗布泊地区道路及建筑建设的设计、施工提供合理的技术指导，对罗布泊盐渍土的研究尤为重要。针对罗布泊罗北及东台地区盐渍土的存在形式、成因和基本性质做总结，为今后对罗布泊盐渍土的工程性质的研究提供依据。
1概况
1.1地形、地貌
罗布泊湖积平原位于新疆维吾尔自治区巴音郭楞蒙古自治州境内，塔里木盆地东部，北部以库鲁克塔格山山前洪积扇为界，南至阿尔金山，东为北山，西边为库鲁克沙漠。现在的罗布泊是世界上最大的干盐湖之一，有湖积平原、低山丘陵、风沙流、活动沙垄、流动沙地、半固定沙地、半固定沙丘、风蚀残丘、落石、岩堆等不同地貌单元。根据地理地貌罗布泊盐湖可分为罗北、罗中、罗东、新湖、新湖东、老湖区、东台地和西台地八个区段。
1.2气候
罗布泊地区属暖温带大陆型干旱气候，低山丘陵區与平原区热量丰富，光照充足，降水稀少，无霜期长，气候干燥。根据当地气象站统计资料，本区气候干燥，降水稀少，年平均降水量仅26.1mm，蒸发量高达4820.5mm。夏季炎热，最高气温可达48℃，冬季最低气温-22.7℃，最大冻土深度110cm。年平均气温12.3℃，平均相对湿度37.5%，平均风速7.0m/s。
1.3水文地质
罗布泊地表水主要来自大气降水。地下水类型主要有孔隙潜水、承压水、基岩裂隙水。罗布泊湖区地下潜水，水位变化较大，水位埋深1.5~2.0m不等，近年来随着气候的变化及人工抽取地下卤水，总的趋势是水位不断下降。从收集资料分析，地下潜水中为饱和卤水，具强侵蚀性。罗布泊承压卤水具强侵蚀性。基岩裂隙水存在于觉罗塔格、库鲁克塔格山部分断层构造及基岩节理、裂隙中。地下水主要接受大气降水补给，由于降水稀少，补给条件差，补给量小，故地下水贫乏。
1.4 罗布泊盐渍土沉积物种类
罗布泊地区盐渍土，沉积物种类可分为石盐沉积物、钙芒硝沉积物、石膏沉积物和黏土沉积物。石盐沉积物分布遍布全区，分布于含盐系的上部，占含盐系厚度的2%~4%，地表石盐壳坚硬、下部松散，孔隙发育，孔隙度一般在30%以上。钙芒硝沉积物是构成含盐系的主体，占含盐系厚度的30%~60%。主要含黏土（或淤泥）的钙芒硝，孔隙发育，孔隙度15%~30%。沉积物中钙芒硝含量占65%~90%，并含有粉砂、淤泥、杂卤石等成分。石膏沉积物分布于整个含盐系中，占含盐系厚度的10%~20%，分布于底部的含淤泥石膏层，是罗北区的标志层。沉积物中钙芒硝含量占75%~85%，并含有石盐、粉砂、淤泥和黏土。黏土沉积物（碎屑层）分布于整个含盐系中，占含盐系厚度的10%左右，为主要的隔水层。沉积物中黏土含量一般在85%以上，含有5%左右的钙芒硝、石盐、石膏等，一般呈层状，致密不透水。
2、盐渍土的分布及形成原因
盐渍土存在形式主要有风沙流和因盐渍土与盐岩所形成的盐溶陷穴、盐溶孔隙。盐溶陷穴、盐溶孔隙是造成地基强度不均匀性引起地基不均匀沉降的主要原因之一。风沙的危害主要表现为风沙流、活动沙垄、流动沙地、半固定沙地、半固定沙丘、风蚀等。
2.1沙地、沙丘
风沙流主要分布于大南湖戈壁。半固定沙地、沙丘主要分布于西花园子至大南湖之间以及库鲁克郭勒沟谷中地形较平缓、开阔的区域。沙丘、沙地以半固定为主，沙丘一般高度为1～2m，最高的约3.5m，如图1所示。活动沙丘、沙垄主要分布于库木塔格沙垄，呈南北向展部，南北延伸约85km，东西宽1～6km，沙丘一般高度2～15m，宽50～200m，延伸长度500～3000m，间距50～200m，延伸方向N10°～20°E，如图2所示。由于干旱少雨，气候干燥，常年大风频繁，附近的库木塔格沙垄和库木塔格沙漠为其提供了主要沙源。在风力作用下，地表细颗粒土被吹蚀搬运，在植物背风侧、公路两侧、洼地或沟坎形成积沙现象。
图1 大南湖半固定沙丘、沙地图2 流动沙丘
2.2风蚀残丘
风蚀分布于觉罗塔格、库鲁克塔格与罗布泊一带，主要表现为剥蚀平原、风蚀洼地、风蚀残丘等地貌特征。部分段落地表裸露的第三系泥岩、砂岩的小丘梁被塑造成风蚀残丘，在残丘上风蚀刻槽明显，呈“雅丹”地貌，在泥岩风蚀区，风蚀残丘及风蚀城堡较为发育。在风力作用下，在丘间地表或沙丘迎风侧可见有吹蚀槽痕部分地表细颗粒土被风蚀搬运，如图3所示。
图3 风蚀残丘
2.3落石、岩堆
落石、岩堆有少量分布。在觉罗塔格、库鲁克塔格低山丘陵区，特别是断裂带附近山体边坡较陡段，由于构造断裂发育，岩体破碎，在重力和其它外力作用下脱离母体，从陡峻斜坡上向下倾倒、崩落和翻滚，堆积于坡脚，形成松散堆积体-岩堆。
3 盐渍土造成的工程危害
在罗布泊湖区，存在大量的岩盐、盐渍土。岩盐、盐渍土对工程主要表现为溶陷、盐胀及对混凝土和金属材料的腐蚀性等危害。
3.1溶陷
岩盐主要分布于罗布泊湖区，特别是罗北洼地，广泛分布有厚层岩盐。盐岩主要成份为石膏、芒硝、石盐和粉粒、砂粒组成。表层0.6m石盐含量大于80%，呈他形晶，可见蜂窝状孔洞；下层含石膏芒硝晶体，石膏晶体呈短柱和板状，零星分布，芒硝多以集合体形式存在于土中，含量5～30%，层厚1.0～2.0m。因为地下水位的变化，在盐层中广泛存在盐溶陷穴和盐溶孔隙。盐溶陷穴最大直径约20cm，为地下水溶蚀土中易溶盐溶于水而形成。盐溶孔隙一般呈蜂窝状，地表盐层中清晰可见，主要由季节性地表水、雨水溶解土中盐分形成。
3.2盐胀
在罗布泊湖区，广泛分布的盐层中含大量芒硝，局部层状分布，层厚1.0～2.0m。芒硝的主要成分是十水硫酸钠（Na2SO4•10H2O），在干旱少雨季节会失水，降雨时会吸水膨胀。同时罗布泊昼夜温差极大，在每年的6月份，白天最高气温为42.5℃，夜间最底气温为4.3℃，昼夜温差达38.2℃，在温度急剧变化下十水硫酸钠（Na2SO4•10H2O）会因温度升高而失水形成小的孔隙，会因温度降低吸收空气中水蒸气而膨胀，产生盐胀现象。
3.3腐蚀性
罗布泊盐渍土中以强氯盐渍土为主，对混凝土和钢材有强的腐蚀性。盐渍土中的盐分通过化学和盐分结晶的膨胀作用对水泥类制品、粘土砖等建筑材料及钢筋、地下管道、钢结构和混凝土构件等造成腐蚀破坏，盐渍土中可能存在的还原菌也会对钢铁造成严重的破坏。
4、罗布泊盐渍土含盐类别
采样点由哈密至罗中钾盐基地。沿线共取样1000个，在各取样点分五层在1.5m内不同深度取土样（0~0.25，0.25~0.5，0.5~0.75，0.75~1.0，1.2~1.5m）。
根据土工实验原理由室内易溶盐试验测定土样的八大离子（，，，，，，，）含量，总盐含量并计算相应离子的摩尔含量。根据岩土工程勘察规范把易溶盐总含量大于0.3%的土判定为盐渍土。且由的值来判定盐渍土的类别[6]。>2为氯盐渍土，=2~1为亚氯盐渍土，=0.3~1为亚硫酸盐渍土，<0.3为硫酸盐渍土。其中c为离子摩尔浓度。 由实验结果可知，沿线盐渍土中Cl-含量在2.856%～4.056%；SO42-含量1.443%～14.62%；Ca2+含量5.27%～5.41%；总含盐量含量6.688%～20.66%；各层含盐量均大于5%。根据上述判别方法，判定沿线盐渍土共四类，即：氯盐渍土，亚氯酸盐渍土，硫酸盐渍土，亚硫酸盐渍土，其中主要是强侵蚀性氯盐渍土。
5、小结
（1）新疆的罗布泊广泛存在盐渍土。初步对罗北、东台地的盐渍土进行考察研究，发现不良地质和特殊岩土的分布较广，且形成原因与罗布泊的气候、水文、地理特性等自然条件有关。
（2）沿线不良地质和特殊岩土对工程主要表现为溶陷性、侵蚀性、盐胀性等病害，并会造成地基强度的不均匀性，引起地基的不均匀沉降。
（3）取样试验结果表明，罗布泊罗北、东台地存在大量的岩盐、盐渍土。盐渍土类别有氯酸盐，亚氯酸盐，硫酸盐，亚硫酸盐，主要以强氯盐渍土为主。对工程主要有溶陷、盐胀及对混凝土和金属材料的侵蚀性等危害。
（4）为了给本地區建筑物的设计、安全建造、使用提供理论依据，探明罗布泊盐渍土的物理力学性质及工程特性显得尤为重要。
参考文献
[1]冯忠居，乌延玲，成超，等. 板块状盐渍土的盐溶和盐胀特性研究[J] . 岩土工程学报，2010，32(9)：1439-1442.
[2]杨劲松. 中国盐渍土研究的发展历程与展望[J]. 土壤学报，2008，（9）：837-845.
[3]梁俊龙. 内陆盐渍土公路工程分类研究[D]. 长安大学，2010：49-50.
[4]张远芳，高盟，李传斌. 模糊综合评判法在盐渍土划分中的应用[J]. 新疆农业大学学报，2006，29（3）：95-97.
[5]刘洪蓬. 罗布泊“大耳朵”地区地貌类型与盐分分布关系的研究[D]. 新疆：新疆农业大学草业与环境科学学院，2011：9-10.
[6]汪骏鸿. 罗布泊地区红柳沙包O、H同位素特征与环境变化研究[D]. 河北：河北师范大学，2010：13.
关键词：罗布泊；盐渍土；溶陷；盐胀
中图分类号： TU448 文献标识码： A 文章编号：
盐渍土是地表1m范围内，易溶盐含量大于 0.3 %的土。当土中易溶盐含量超过3%时，对土的结构和工程性质有较大的影响，会严重危害到工业与民用建筑的正常使用，造成重大的经济损失[1-4]。目前对盐渍土的研究较多，但对罗布泊盐渍土的研究大多集中在罗布泊形成原因，演化，土壤多样性，盐类沉积特征，罗布泊盐湖的盐盘特征[5]等方面，对罗布泊盐渍土工程性质的研究仍处于初级阶段。由于盐渍土的工程特性受地域性影响很大，不同地域、不同土类的盐渍土的工程性质差别较大。因此，其它地区盐渍土的研究成果难以应用于罗布泊地区。为罗布泊地区道路及建筑建设的设计、施工提供合理的技术指导，对罗布泊盐渍土的研究尤为重要。针对罗布泊罗北及东台地区盐渍土的存在形式、成因和基本性质做总结，为今后对罗布泊盐渍土的工程性质的研究提供依据。
1概况
1.1地形、地貌
罗布泊湖积平原位于新疆维吾尔自治区巴音郭楞蒙古自治州境内，塔里木盆地东部，北部以库鲁克塔格山山前洪积扇为界，南至阿尔金山，东为北山，西边为库鲁克沙漠。现在的罗布泊是世界上最大的干盐湖之一，有湖积平原、低山丘陵、风沙流、活动沙垄、流动沙地、半固定沙地、半固定沙丘、风蚀残丘、落石、岩堆等不同地貌单元。根据地理地貌罗布泊盐湖可分为罗北、罗中、罗东、新湖、新湖东、老湖区、东台地和西台地八个区段。
1.2气候
罗布泊地区属暖温带大陆型干旱气候，低山丘陵區与平原区热量丰富，光照充足，降水稀少，无霜期长，气候干燥。根据当地气象站统计资料，本区气候干燥，降水稀少，年平均降水量仅26.1mm，蒸发量高达4820.5mm。夏季炎热，最高气温可达48℃，冬季最低气温-22.7℃，最大冻土深度110cm。年平均气温12.3℃，平均相对湿度37.5%，平均风速7.0m/s。
1.3水文地质
罗布泊地表水主要来自大气降水。地下水类型主要有孔隙潜水、承压水、基岩裂隙水。罗布泊湖区地下潜水，水位变化较大，水位埋深1.5~2.0m不等，近年来随着气候的变化及人工抽取地下卤水，总的趋势是水位不断下降。从收集资料分析，地下潜水中为饱和卤水，具强侵蚀性。罗布泊承压卤水具强侵蚀性。基岩裂隙水存在于觉罗塔格、库鲁克塔格山部分断层构造及基岩节理、裂隙中。地下水主要接受大气降水补给，由于降水稀少，补给条件差，补给量小，故地下水贫乏。
1.4 罗布泊盐渍土沉积物种类
罗布泊地区盐渍土，沉积物种类可分为石盐沉积物、钙芒硝沉积物、石膏沉积物和黏土沉积物。石盐沉积物分布遍布全区，分布于含盐系的上部，占含盐系厚度的2%~4%，地表石盐壳坚硬、下部松散，孔隙发育，孔隙度一般在30%以上。钙芒硝沉积物是构成含盐系的主体，占含盐系厚度的30%~60%。主要含黏土（或淤泥）的钙芒硝，孔隙发育，孔隙度15%~30%。沉积物中钙芒硝含量占65%~90%，并含有粉砂、淤泥、杂卤石等成分。石膏沉积物分布于整个含盐系中，占含盐系厚度的10%~20%，分布于底部的含淤泥石膏层，是罗北区的标志层。沉积物中钙芒硝含量占75%~85%，并含有石盐、粉砂、淤泥和黏土。黏土沉积物（碎屑层）分布于整个含盐系中，占含盐系厚度的10%左右，为主要的隔水层。沉积物中黏土含量一般在85%以上，含有5%左右的钙芒硝、石盐、石膏等，一般呈层状，致密不透水。
2、盐渍土的分布及形成原因
盐渍土存在形式主要有风沙流和因盐渍土与盐岩所形成的盐溶陷穴、盐溶孔隙。盐溶陷穴、盐溶孔隙是造成地基强度不均匀性引起地基不均匀沉降的主要原因之一。风沙的危害主要表现为风沙流、活动沙垄、流动沙地、半固定沙地、半固定沙丘、风蚀等。
2.1沙地、沙丘
风沙流主要分布于大南湖戈壁。半固定沙地、沙丘主要分布于西花园子至大南湖之间以及库鲁克郭勒沟谷中地形较平缓、开阔的区域。沙丘、沙地以半固定为主，沙丘一般高度为1～2m，最高的约3.5m，如图1所示。活动沙丘、沙垄主要分布于库木塔格沙垄，呈南北向展部，南北延伸约85km，东西宽1～6km，沙丘一般高度2～15m，宽50～200m，延伸长度500～3000m，间距50～200m，延伸方向N10°～20°E，如图2所示。由于干旱少雨，气候干燥，常年大风频繁，附近的库木塔格沙垄和库木塔格沙漠为其提供了主要沙源。在风力作用下，地表细颗粒土被吹蚀搬运，在植物背风侧、公路两侧、洼地或沟坎形成积沙现象。
图1 大南湖半固定沙丘、沙地图2 流动沙丘
2.2风蚀残丘
风蚀分布于觉罗塔格、库鲁克塔格与罗布泊一带，主要表现为剥蚀平原、风蚀洼地、风蚀残丘等地貌特征。部分段落地表裸露的第三系泥岩、砂岩的小丘梁被塑造成风蚀残丘，在残丘上风蚀刻槽明显，呈“雅丹”地貌，在泥岩风蚀区，风蚀残丘及风蚀城堡较为发育。在风力作用下，在丘间地表或沙丘迎风侧可见有吹蚀槽痕部分地表细颗粒土被风蚀搬运，如图3所示。
图3 风蚀残丘
2.3落石、岩堆
落石、岩堆有少量分布。在觉罗塔格、库鲁克塔格低山丘陵区，特别是断裂带附近山体边坡较陡段，由于构造断裂发育，岩体破碎，在重力和其它外力作用下脱离母体，从陡峻斜坡上向下倾倒、崩落和翻滚，堆积于坡脚，形成松散堆积体-岩堆。
3 盐渍土造成的工程危害
在罗布泊湖区，存在大量的岩盐、盐渍土。岩盐、盐渍土对工程主要表现为溶陷、盐胀及对混凝土和金属材料的腐蚀性等危害。
3.1溶陷
岩盐主要分布于罗布泊湖区，特别是罗北洼地，广泛分布有厚层岩盐。盐岩主要成份为石膏、芒硝、石盐和粉粒、砂粒组成。表层0.6m石盐含量大于80%，呈他形晶，可见蜂窝状孔洞；下层含石膏芒硝晶体，石膏晶体呈短柱和板状，零星分布，芒硝多以集合体形式存在于土中，含量5～30%，层厚1.0～2.0m。因为地下水位的变化，在盐层中广泛存在盐溶陷穴和盐溶孔隙。盐溶陷穴最大直径约20cm，为地下水溶蚀土中易溶盐溶于水而形成。盐溶孔隙一般呈蜂窝状，地表盐层中清晰可见，主要由季节性地表水、雨水溶解土中盐分形成。
3.2盐胀
在罗布泊湖区，广泛分布的盐层中含大量芒硝，局部层状分布，层厚1.0～2.0m。芒硝的主要成分是十水硫酸钠（Na2SO4•10H2O），在干旱少雨季节会失水，降雨时会吸水膨胀。同时罗布泊昼夜温差极大，在每年的6月份，白天最高气温为42.5℃，夜间最底气温为4.3℃，昼夜温差达38.2℃，在温度急剧变化下十水硫酸钠（Na2SO4•10H2O）会因温度升高而失水形成小的孔隙，会因温度降低吸收空气中水蒸气而膨胀，产生盐胀现象。
3.3腐蚀性
罗布泊盐渍土中以强氯盐渍土为主，对混凝土和钢材有强的腐蚀性。盐渍土中的盐分通过化学和盐分结晶的膨胀作用对水泥类制品、粘土砖等建筑材料及钢筋、地下管道、钢结构和混凝土构件等造成腐蚀破坏，盐渍土中可能存在的还原菌也会对钢铁造成严重的破坏。
4、罗布泊盐渍土含盐类别
采样点由哈密至罗中钾盐基地。沿线共取样1000个，在各取样点分五层在1.5m内不同深度取土样（0~0.25，0.25~0.5，0.5~0.75，0.75~1.0，1.2~1.5m）。
根据土工实验原理由室内易溶盐试验测定土样的八大离子（，，，，，，，）含量，总盐含量并计算相应离子的摩尔含量。根据岩土工程勘察规范把易溶盐总含量大于0.3%的土判定为盐渍土。且由的值来判定盐渍土的类别[6]。>2为氯盐渍土，=2~1为亚氯盐渍土，=0.3~1为亚硫酸盐渍土，<0.3为硫酸盐渍土。其中c为离子摩尔浓度。 由实验结果可知，沿线盐渍土中Cl-含量在2.856%～4.056%；SO42-含量1.443%～14.62%；Ca2+含量5.27%～5.41%；总含盐量含量6.688%～20.66%；各层含盐量均大于5%。根据上述判别方法，判定沿线盐渍土共四类，即：氯盐渍土，亚氯酸盐渍土，硫酸盐渍土，亚硫酸盐渍土，其中主要是强侵蚀性氯盐渍土。
5、小结
（1）新疆的罗布泊广泛存在盐渍土。初步对罗北、东台地的盐渍土进行考察研究，发现不良地质和特殊岩土的分布较广，且形成原因与罗布泊的气候、水文、地理特性等自然条件有关。
（2）沿线不良地质和特殊岩土对工程主要表现为溶陷性、侵蚀性、盐胀性等病害，并会造成地基强度的不均匀性，引起地基的不均匀沉降。
（3）取样试验结果表明，罗布泊罗北、东台地存在大量的岩盐、盐渍土。盐渍土类别有氯酸盐，亚氯酸盐，硫酸盐，亚硫酸盐，主要以强氯盐渍土为主。对工程主要有溶陷、盐胀及对混凝土和金属材料的侵蚀性等危害。
（4）为了给本地區建筑物的设计、安全建造、使用提供理论依据，探明罗布泊盐渍土的物理力学性质及工程特性显得尤为重要。
参考文献
[1]冯忠居，乌延玲，成超，等. 板块状盐渍土的盐溶和盐胀特性研究[J] . 岩土工程学报，2010，32(9)：1439-1442.
[2]杨劲松. 中国盐渍土研究的发展历程与展望[J]. 土壤学报，2008，（9）：837-845.
[3]梁俊龙. 内陆盐渍土公路工程分类研究[D]. 长安大学，2010：49-50.
[4]张远芳，高盟，李传斌. 模糊综合评判法在盐渍土划分中的应用[J]. 新疆农业大学学报，2006，29（3）：95-97.
[5]刘洪蓬. 罗布泊“大耳朵”地区地貌类型与盐分分布关系的研究[D]. 新疆：新疆农业大学草业与环境科学学院，2011：9-10.
[6]汪骏鸿. 罗布泊地区红柳沙包O、H同位素特征与环境变化研究[D]. 河北：河北师范大学，2010：13.