[发明专利]一种盐渍土路基上盐分隔断处置方法

说明书

技术领域

本发明涉及盐渍土路基病害处置技术领域，尤其涉及一种盐渍土路基上盐分隔断处置方法。

背景技术

公路建设是国家的基础产业和经济发展的纽带，但同时也面临着诸多问题。盐渍土是指在自然因素、人为因素等因素联合作用下产生的盐土和碱土及盐化、碱化土壤的总称，在公路工程领域指距地表1m深的土层里盐分的含量超过0.3％的土。我国东部沿海或西部内陆是盐渍土广泛分布的地区，盐渍土的盐胀、冻胀和溶蚀等不良工程性质会加剧路基的冻胀与翻浆等病害，严重影响道路的稳定性和耐久性。现行的《公路路基设计规范》(JTG D30-2015)规定，在盐渍土地区的地下水埋深较浅、毛细水上升较高或易受地表水影响路段，需采取抬高路基、设置隔断层、地基换填、路基换填砂砾等技术措施，以抑制或隔断水盐上升。其中在各类工程处置措施中，设置隔断层是预防盐渍土地区路基病害发生最为常用和有效的方法之一。目前，高等级路基的隔断层通常采用满铺砂砾垫层，其上满覆复合土工膜的全部隔断的形式。这种满铺隔断层工程造价昂贵，违背绿色经济的理念，造成了资源的极大浪费，因此，在工程领域急需一种新型的盐渍土路基隔断处置技术。

发明内容

本发明第一目的是提供一种盐渍土路基上盐分隔断处置方法，该方法通过COMSOL MuLtiphysics软件建模，并获得符合实际工况需求的隔断长度，再应用到实际施工环境中，保证了隔断应有的作用，避免盐渍土路基产生病害。

为了达成上述目的，本发明提供的第一个技术方案：

一种盐渍土路基上盐分隔断处置方法，使用理查德方程耦合溶质运移方程进行计算，得出不隔断情况和局部隔断情况下非饱和土体路基的聚盐规律，确定合理的隔断长度，具体在COMSOL MuLtiphysics软件中进行实现。

水分的运动和盐分的存在是路基聚盐现象的两个必要条件，在毛细水作用下，含盐的地下水向路基上部迁移聚集形成聚盐现象；使用理查德方程对路基中的水分运动进行研究，使用溶质运移方程对路基中的盐分运动进行研究。

通过上述处置方法的给出，先计算出合理的隔断长度，再应用到实际工程当中，有效确定隔断长度，保证隔断应有的作用，避免全部隔断的设置，有效节约资源，同时有效避免盐渍土路基产生病害。

上述处置方法，包括以下步骤：

1)计算参数的确定：通过所需处置的盐渍土路基用土的基本性质、ComsoL使用手册及土壤水分特征曲线(VG模型)参数，确定数值模拟所需的计算参数；

2)构建不隔断路基模型：使用二维轴对称建模构建不隔断路基模型；

3)不隔断路基聚盐规律的数值模拟：根据所需处置的盐渍土路基的实际工况，输入步骤1)确定的计算参数，进行COMSOL MuLtiphysics软件数值模拟计算，得出该工况条件下不隔断路基的聚盐规律云图；

4)分析确定局部隔断长度：根据步骤3)得出的聚盐规律云图，得出路基内部和边坡处形成盐渍土的临界高度线，为使路基盐渍土临界高度线低于公路路基设计规范中的当地路基冻深线，先初步拟定该工况条件下盐渍土路基所需的局部隔断长度；

5)构建局部隔断路基模型；

6)局部隔断路基聚盐规律的数值模拟：进行COMSOL MuLtiphysics软件数值模拟计算，得出该工况条件下局部隔断路基的聚盐规律云图；

7)确定局部隔断的长度：根据步骤6)获得的聚盐规律云图，结合路基冻深线要求，判断局部隔断层长度是否满足使用要求，若否，则改变局部隔断层长度，重复步骤4)至步骤6)，直至局部隔断层长度满足使用要求；

8)将步骤7)确定的隔断的长度用于相应工况条件下的工程施工。

在达到相同目的的情况下采用合理的局部隔断长度，避免采用全部隔断，处置效果明显，工程造价低。

所述步骤3)中不隔断路基的聚盐规律和步骤6)中局部隔断路基的聚盐规律均使用流体流动物理场中多孔介质和地下水流方向下的理查德方程与化学物质传递物理场中的溶质运移方程进行计算。

所述步骤1)中计算参数有饱和渗透系数K_s(m·d^-1)、饱和含水量θ_s、残余含水量θ_r、模型参数a(m^-1)、模型参数n、模型参数m、最佳含水率ω、体积含水量θ、盐分液相扩散系数D_l(m²/d)、盐分纵向扩散系数、盐分横向扩散系数。