EDTA对土壤冻胀—融沉性能的影响

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  摘 要:冻结法施工以其巨大的优势在现在的施工方法中迅速崛起,不仅解决了地基处理的众多问题,还减少了地下工程对环境的影响。本文通过添加EDTA对土壤的冻胀-融沉性能进行了研究。研究表明EDTA对土壤的冻胀具有抑制作用,浓度越高,冻胀吸入的次数越多土壤的冻胀性能越差。但是随着离子水的清洗,土壤的冻胀会有一定量的回复。
  关键词:冻融循环;EDTA溶液;冻胀-融沉
  1 引言
  目前,冻结法成为地下工程施工中的一种新型方法,由于具有施工方便,止水效果好,对地下环境影响小,施工完成后拆除简便等众多优点[1-3]。众多学者对土壤的冻胀性能进行了研究,其中邴慧等[4]研究了不同含水量,不同含盐量土体的冻结温度,指出不论何种土含有何种离子,土体的冻结温度随含盐量的增加而降低,随含水量的增加而增大。张世银[5]等讨论了土壤的冻胀特性与含水量,饱和度等的关系。王希尧[6]研究了土壤在不同的地下条件是土壤的冻胀问题。
  2 试验材料和方法
  2.1 试验材料
  供试土样取自当地某施工工地。土样经室内风干、粉碎,并过2mm方孔筛后,阴凉贮存以备用。按照《土工试验方法标准》(GBT50123-1999)进行了界限含水率、颗粒分布和击实试验等。
  2.2 试验方法
  试验中通过控制冻融循环的次数、EDTA溶液的补给次数、EDTA溶液的浓度等条件来测定土壤的冻胀性能。试验中采用的冻融次数分别为3、5、7次,冻融次数与EDTA的补给方式有关,EDTA补给次数越多,时间越长,冻融循环次数越多,土壤的冻胀融沉变化越大。
  试验中所采用的土样是重塑土样,经分析认为击实方法制作的土样较为贴合北方土质,所以选择击实方法制作土样。
  在有机玻璃筒内采用分层击实法制作土样,每层击实次数由公式计算得出,将静置好的土样分为四等份,分层放入有机玻璃筒内,根据击实功确定击实的次数,每层击实过后要拉毛再进行下一层,击实完成后用修土刀将土样的高度修正至试验所需高度。
  3 实验结果分析
  3.1 冻融3次结果分析
  图1为FTW3冻融试验过程中三次冻融循环的温度变化曲线、吸水-排水量和冻胀-融沉量的变化曲线。其中FTW3-1、FTW3-2分别是三次冻融循环且在第1、3次补给EDTA溶液,。由图中可以得出,在第二次冻融时FTW3-1和FTW3-2吸-排水量和冻胀量都较大,溶液的加入抑制了土柱的冻胀。
  3.2 冻融5次结果分析
  图2是FTW5冻融试验过程中五次冻融循环的温度变化曲线、吸水-排水量和冻胀-融沉量的变化曲线。FTW5试验中1、2次补给的是溶液,3、4、5补给的是去离子水。由图中可以看出在前两次的冻融过程中冻胀量和吸-排水量都是逐渐减少,因为随着EDTA进入土柱,盐分增大,土水势降低导致土柱的冻胀量减小,同时由于EDTA有一定的粘性,使水分迁移的摩擦力大、迁移速度减小,水分相变的潜热變大不利于冻结过程中水分的迁移。
  4 结论
  EDTA溶液对土壤的冻胀有抑制作用,且随着EDTA溶液的浓度增加对冻结温度有较大影响,在相同含水率条件下,随着淋洗剂浓度增大冻结温度逐渐降低。通过对试验中各个小组中土柱冻胀性能的分析,发现浓度补给的EDTA溶液浓度越高,次数越多,土壤的冻胀和吸-排水量越小。
  参考文献
  [1]王靖雅,李健,董晶.冻结法施工的冻胀分析[J].城市建设理论研究:电子版,2012(21).
  [2]薛玉庭,李向阳,陈阳光.井筒冻结法施工的常见问题及防治措施[J].中国西部科技,2009,8(10):35-36.
  [3]王鹏.地铁施工中冻结法地基加固可行性研究[J].城市轨道交通研究,2007,10(2):44-47.
  [4]邴慧,马巍.盐渍土冻结温度的试验研究[J].冰川冻土,2011,33(5):1106-1113.
  [5]张世银,汪仁和.土壤冻胀特性的试验研究[J].矿产勘查,2004,7(2):72-73.
  [6]王希尧.不同地下水埋深和不同土壤条件下的冻结和冻胀试验研究[J].冰川冻土,1980,2(3):40-45.
  作者简介:武迎飞(1993-),男,河南焦作人,在读硕士研究生,主要从事冻土方面工作。
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