新聞科研進(jìn)展
鹽漬土是指土壤中鹽分濃度過高，具備鹽脹、溶陷和腐蝕等特殊工程性質(zhì)的一類土體，其廣泛分布于我國干旱及半干旱地區(qū)。土壤中溶解的鹽分因水分蒸發(fā)或水鹽遷移而在地表附近逐漸聚集，形成顯著的鹽層或鹽結(jié)晶，造成鹽脹現(xiàn)象。鹽漬土浸水后由于鹽晶溶解或侵蝕作用，又產(chǎn)生溶陷現(xiàn)象。反復(fù)的鹽脹和溶陷導(dǎo)致鹽漬土地區(qū)道路工程、水利工程、建筑工程等病害和服役安全問題。如果采用換填優(yōu)良填料、加強(qiáng)支檔結(jié)構(gòu)等傳統(tǒng)方法，則會大幅度增加工程造價。因此，鹽漬土地區(qū)工程建設(shè)和長期性能保障面臨諸多挑戰(zhàn)。
對此，中國科學(xué)院武漢巖土力學(xué)研究所路基工程研究團(tuán)隊提出兩類鹽漬土資源化利用方案：（1）采用固廢對鹽漬土就地固化改性，消除鹽脹；（2）充分利用鹽漬土，開發(fā)鹽漬土基泡沫多孔隔斷層，提出鹽漬土路基“以鹽治鹽”新技術(shù)。
研究團(tuán)隊依托新疆烏魯木齊繞城高速公路工程，開展了鹽漬土路基填料改良技術(shù)研究，充分利用新疆地區(qū)廣泛存在的粉煤灰、礦渣等固廢，聯(lián)合聚丙烯酰胺，研發(fā)了一種有機(jī)無機(jī)相結(jié)合的鹽漬土改性劑。試驗表明粉煤灰礦渣通過水化水解反應(yīng)，生成多種水化產(chǎn)物，填充孔隙、增加密實(shí)度；聚丙烯酰胺則通過膠體本身的黏性，將水化產(chǎn)物和土顆粒聯(lián)結(jié)形成空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，三者聯(lián)合固化可顯著抑制鹽漬土鹽脹和溶陷、提升力學(xué)性能。
此外，研究團(tuán)隊還提出鹽漬土基泡沫多孔隔斷層新技術(shù)，充分利用工程沿線廣泛分布的鹽漬土，替代傳統(tǒng)的兩布一膜，可顯著降低工程造價。該材料由鹽漬土、膠凝材料、水、泡沫組成，具有多孔、隔熱、輕質(zhì)等結(jié)構(gòu)特征。研究結(jié)果表明，通過在路床底部設(shè)置一定厚度的泡沫多孔隔斷層，可起到良好的隔鹽和保溫效果。在溫度梯度作用下，鹽漬土路基內(nèi)水鹽向上遷移，鹽分在泡沫多孔隔斷層內(nèi)部聚集，而其多孔結(jié)構(gòu)又提供了儲鹽和鹽脹空間。另外，由于多孔結(jié)構(gòu)較低的熱傳導(dǎo)性，導(dǎo)致隔斷層有較好的保溫效果，進(jìn)一步限制了鹽漬土內(nèi)部的水鹽向上遷移，從而達(dá)到鹽漬土資源化利用及保障路基穩(wěn)定性的目的。該技術(shù)已成功應(yīng)用于烏魯木齊繞城高速公路，現(xiàn)場示范工程長期監(jiān)測結(jié)果顯示利用效果良好。
研究成果發(fā)表于《Bulletin of Engineering Geology and the Environment》、《巖石力學(xué)與工程學(xué)報》、《巖土力學(xué)》等期刊，授權(quán)發(fā)明專利3項。研究工作得到了國家自然科學(xué)基金項目（42477205）、湖北省自然科學(xué)基金創(chuàng)新群體項目（2023AFA019）、巖土力學(xué)與工程安全重點(diǎn)實(shí)驗室揭榜掛帥項目（SKLGME-JBGS2403）的資助。
論文鏈接：
https://link.springer.com/article/10.1007/s10064-024-03938-w
https://link.cnki.net/urlid/42.1397.O3.20241210.1336.001
http://ytlx.whrsm.ac.cn/CN/10.16285/j.rsm.2023.0788
圖1 不同固化劑摻量下土樣的鹽脹量
圖2 水鹽遷移作用下試樣垂直變形對比：(a) 無隔斷層；(b)有隔斷層
圖3 隔斷層內(nèi)部鹽分儲存及分布SEM圖
圖4 鹽漬土基泡沫多孔隔斷層現(xiàn)場澆筑