色麥爾江·麥麥提玉蘇普

(喀什大學(xué)土木工程學(xué)院，新疆 喀什 844006)

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喀什地區(qū)鹽漬土形成機(jī)理及地基處理措施

色麥爾江·麥麥提玉蘇普

(喀什大學(xué)土木工程學(xué)院，新疆 喀什 844006)

介紹了喀什地區(qū)鹽漬土的分布特征，結(jié)合喀什地區(qū)地質(zhì)地形、氣候及水文地質(zhì)條件，分析了該地區(qū)自然條件對鹽漬土形成機(jī)理的影響，并提出了喀什地區(qū)經(jīng)濟(jì)高效的工程地質(zhì)處理措施，為該地區(qū)的工程建設(shè)實(shí)踐提供參考。

鹽漬土，形成機(jī)理，處理措施，分布特征

在“一帶一路”背景下，越來越多的民用工程，道橋、隧道及水利等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)在喀什地區(qū)，喀什地區(qū)位于喀喇昆侖山北麓，塔里木盆地西緣，地處亞歐大陸中部，遠(yuǎn)離海洋，屬暖溫帶大陸性干旱氣候，降雨少，蒸發(fā)強(qiáng)烈，由于地形閉塞低洼和水利設(shè)施不配套等原因，造成該地區(qū)土壤容易積累鹽分，并難以排出，形成了大面積的鹽漬土。鹽漬土工程地質(zhì)性質(zhì)較為特殊， 鹽漬土地區(qū)的工程建設(shè)的技術(shù)要求與一般地區(qū)技術(shù)要求有所不同。鹽漬土的特殊性質(zhì)對工程長期穩(wěn)定運(yùn)行形成一定的危害，因此研究喀什地區(qū)鹽漬土形成機(jī)理及其處理措施對本地區(qū)工程建設(shè)具有一定的技術(shù)指導(dǎo)價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義。

1 喀什地區(qū)鹽漬土的分布特征

喀什地區(qū)鹽漬土分布具有比較明顯的區(qū)域分布特點(diǎn)，根據(jù)《新疆縣級鹽堿地改良利用規(guī)劃工作大綱》，對1—喀什市，2—英吉沙縣，3—岳普湖縣，4—伽師縣，5—疏附縣，6—疏勒縣，7—澤普縣，8—麥蓋提，9—葉城縣等縣市的鹽漬土的分布面積進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，分布情況如圖1所示。

根據(jù)前人基礎(chǔ)上[1]，對喀什地區(qū)鹽漬土易溶鹽成分分析和整理，發(fā)現(xiàn)喀什地區(qū)大部分鹽漬土以硫酸鹽類鹽漬土為主，并存在面積不大的氯鹽鹽漬土。其區(qū)域分布特點(diǎn)：喀什、疏附縣、疏勒縣及附近區(qū)域鹽漬化類型以硫酸～亞硫酸鹽漬土為主；岳普湖，英吉沙及其附近區(qū)域鹽漬化類型以亞硫酸鹽漬土，亞氯鹽漬土為主；澤普縣及附近區(qū)域鹽漬化類型以硫酸鹽～亞硫酸鹽為主；麥蓋提縣鹽漬化類型為硫酸及氯化物類鹽漬土，葉城縣鹽漬化類型以硫酸鹽漬化土為主。

2 喀什地區(qū)鹽漬土形成機(jī)理

研究鹽漬土的形成機(jī)理對評價(jià)工程地質(zhì)環(huán)境以及工程建設(shè)在存在鹽分的膨脹，溶陷，腐蝕影響條件下的長期穩(wěn)定性具有很重要研究價(jià)值，因此，分別從地質(zhì)地形特征，氣候特征，水文地質(zhì)特征方面分析鹽漬土的形成機(jī)理，并評價(jià)工程地質(zhì)環(huán)境對設(shè)計(jì)有效合理的鹽漬土地基處理方案十分必要。

2.1 地質(zhì)地形特征對鹽漬土形成的影響

2.1.1 喀什地區(qū)地質(zhì)地形特征

喀什地區(qū)在大地構(gòu)造上屬于塔里木地臺(tái)南緣的西南臺(tái)坡。其東為巴楚臺(tái)隆，北部為柯坪臺(tái)隆，西南為西南坳陷。該地區(qū)西、南、北三面為昆侖山和天山環(huán)繞，中部平原為三角洲，半封閉盆地，地形總趨勢西高東低，南高北低。地層巖性由中至上更新統(tǒng)洪積砂卵礫石組成；沖積細(xì)土平原區(qū)巖性自上游至下游分別為砂卵石，砂礫石，中細(xì)砂，細(xì)砂夾粘性土層，粉細(xì)砂及粉砂夾粘性土層，其地形平坦，水系發(fā)育，地層主要為第四系堆積物[2]。

2.1.2 形成影響

首先在巖土層中殘存著大量的無機(jī)鹽類，如本地成土母質(zhì)的特點(diǎn)是普遍含鹽，由于存在相當(dāng)數(shù)量的含鹽母質(zhì)，對土體的積鹽提供了有利的條件，這是土體中鹽分的重要來源之一。除此之外，土體中粉砂含量相對較高，其含量在35%～50%范圍內(nèi)，粉砂由于吸水膨脹，失去形成板結(jié)，滲透性差，毛管性能較強(qiáng)，毛細(xì)水的上升高度較大的原因具有易于積鹽和難脫鹽的性質(zhì)，為鹽漬土形成提供了有利條件。其次，山前沖洪積平原上部和中部區(qū)域的地層巖性顆粒逐漸變細(xì)，粒徑也逐漸變細(xì)，從而粒間空隙小，毛管空隙數(shù)量多管徑小，透水性差，導(dǎo)致土體脫鹽困難，因此在上部和中部平原區(qū)域形成了大面積的鹽漬土。另外，地形條件的影響實(shí)質(zhì)仍是地下水對鹽化過程的影響，即封閉、半封閉盆地等地形造成局部范圍內(nèi)地下水不同于其他區(qū)域，進(jìn)一步導(dǎo)致鹽分分布情況的不同。

2.2 氣候特征對鹽漬土形成的影響

2.2.1 喀什地區(qū)氣候特征

喀什地區(qū)處在中亞腹部，由于所處的地理環(huán)境較為復(fù)雜，該地區(qū)的氣候?qū)倥瘻貛Т箨懶愿珊禋夂驇?。由于地形?fù)雜，氣候差異較大的原因，把該區(qū)域的氣候可分為5個(gè)區(qū)，分別為喀什平原氣候區(qū)(喀什北、中部沖積平原區(qū)域)，沙漠荒漠氣候區(qū)(喀什南部，麥蓋提東部及葉城東北部區(qū)域)，山地丘陵氣候區(qū)(葉城中部，巴楚和伽師北部，疏附，英吉沙和莎車西部區(qū)域)，帕米爾高原氣候區(qū)(塔縣區(qū)域)，昆侖山氣候區(qū)(塔縣南部及葉城縣南部區(qū)域)。5個(gè)氣候區(qū)具有相應(yīng)氣候區(qū)域特點(diǎn)之外，喀什地區(qū)整體上的氣候特點(diǎn)是年溫差，季節(jié)溫差及晝夜溫差較大，年平均溫度12 ℃以下，日照長，蒸發(fā)強(qiáng)烈，氣候干燥，降水量稀少。

2.2.2 形成影響

首先，蒸發(fā)作用是鹽分遷移的重要機(jī)制之一，它使土壤和地下水中的可溶鹽成分通過毛細(xì)作用集聚到地表土層，促進(jìn)鹽分積累使鹽漬土強(qiáng)化。由于本地區(qū)夏季平均溫度高，經(jīng)常出現(xiàn)極端氣溫，具有很強(qiáng)的蒸發(fā)強(qiáng)度，這導(dǎo)致了地表表層土鹽分含量大而向下鹽分含量逐漸降低的鹽分梯度。其次，降水或地表徑流存在條件下鹽分由上而下遷移，即地表易溶鹽在水的作用下溶解，從地表下滲到地下深處從而導(dǎo)致地表土體的脫鹽，由于本地區(qū)的降水量稀少，很少存在由降水引起的地表土體的脫鹽，這對鹽分留在地表導(dǎo)致土體進(jìn)一步鹽化提供了有利條件。而鹽分在地表徑流的作用下在地表面流動(dòng)形成了鹽分在地表的水平移動(dòng)，進(jìn)一步地表徑流作用下含鹽水體向地表深處滲透形成了鹽分在地下以潛流形式的水平移動(dòng)。最后，流域內(nèi)發(fā)源于高山冰川及積雪融水的河水在匯集的過程中溶解山區(qū)及沿途土壤中的可溶鹽，側(cè)向補(bǔ)給的水源帶入的鹽分也是重要來源之一。另外，風(fēng)等天氣情況也會(huì)帶入部分鹽分，但是影響較小。

2.3 水文地質(zhì)特征對鹽漬土形成的影響

2.3.1 喀什地區(qū)水文地質(zhì)特征

由于該區(qū)內(nèi)地勢總特點(diǎn)為南高北低，西高東低，從西南向北東明顯地反映出不同的地貌巖相帶，中高山區(qū)，低山丘陵區(qū)，山前傾斜平原，沖積平原以及東北部進(jìn)入塔格拉瑪干大沙漠，地形高差達(dá)三千余米。特有的地形地貌條件，構(gòu)成了區(qū)內(nèi)水文地質(zhì)條件呈現(xiàn)典型的山前傾斜平原水文地質(zhì)規(guī)律。表現(xiàn)在地下水的埋藏、補(bǔ)給、徑流、排泄條件以及水文化學(xué)的水平分帶和垂直分帶上。

2.3.2 形成影響

水有地下水，地表水及土壤中的水之分。以喀什噶爾河流域水文地質(zhì)特征為例，首先分析地表水對鹽漬土形成過程的影響。該區(qū)域由兩個(gè)水化學(xué)區(qū)構(gòu)成，即由分布面積不大的以氯化物為主的潛水區(qū)和占絕大部分面積以硫酸鹽類為主的潛水區(qū)組成。

1)硫酸鹽為主的喀什噶爾河沖積平原區(qū)：該區(qū)潛水的化學(xué)成分隨地貌條件的變換而變化，水中所含成分以硫酸鹽為主，隨著距補(bǔ)給源愈遠(yuǎn)，沿程匯集鹽分愈多，礦化度逐漸增大。位于沖積扇前緣的半封閉洼地，潛水埋藏淺，地下徑流不暢，垂直蒸發(fā)強(qiáng)烈，礦化度有明顯的增加。沖積平原地區(qū)，含水層巖性變細(xì)，礦化度由西向東逐步增加，從而加大了鹽漬化程度。

2)氯化物潛水為主的阿圖什—柯坪塔格山前洪積平原區(qū)：本區(qū)山前分布一條狹長的洪積平原，南與喀什噶爾河沖積平原接壤，埋藏于洪積層中的潛水礦化度隨著地下水流方向和埋藏深度由深變淺的方向(一般由北向南)迅速增加，使整個(gè)洪積平原潛水的化學(xué)類型屬于以氯化物為主的潛水。這是因?yàn)榈叵滤难a(bǔ)給源(河水)的水化物類型所控制；加之北面山區(qū)的荒漠性加強(qiáng)，山前洼地溢出的地下水中的鹽分受到蒸發(fā)濃縮，加大了鹽漬化程度。

其次，地下水中基巖裂隙水水化學(xué)類型為 HCO3·SO4-Ca·Mg型，碎屑巖裂隙孔隙水水化學(xué)類型為 SO4·Cl-Na· Ca型，第四系松散巖類孔隙水SO4-Ca或SO4·HCO3-Ca·Mg型。地下水中的鹽分以毛細(xì)水和包氣帶水為溶劑進(jìn)行鹽分的遷移。由于喀什的氣候?qū)倥瘻貛Т箨懶愿珊禋夂驇?，蒸發(fā)作用強(qiáng)烈，淺層地下徑流中的鹽分很容易隨著土體中的毛細(xì)水上升到達(dá)地表，隨著地表水分蒸發(fā)，在地表形成大量的鹽分，完成水分從地下徑流向地表，即由下向上的垂直遷移過程。在此過程中水位埋深較淺的區(qū)域地下水的礦化度較大，且徑流滯緩的容泄區(qū)域，存在大面積的高礦化地下水和鹽漬土分布。

3 鹽漬土災(zāi)害及其處理措施

鹽漬土對工程產(chǎn)生的主要破壞類型有以下幾個(gè)方面：凍脹變形破壞、溶陷變形破壞、路面翻漿破壞及混凝土結(jié)構(gòu)的腐蝕破壞[3]。為了減小鹽漬土對工程產(chǎn)生的破壞，在分析工程建設(shè)區(qū)域地質(zhì)地形，氣候及水文地質(zhì)條件對鹽漬土形成影響基礎(chǔ)上，根據(jù)南疆地區(qū)鹽漬土地基處理成功案例，針對喀什地區(qū)鹽漬土地基提出了以下幾種較為有效的地基處理方法。

3.1 強(qiáng)夯加固法

喀什地區(qū)大面積存在具有土體結(jié)構(gòu)松散，孔隙大及架空結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的非飽和鹽漬土，由于這類土具有空隙大，密度小，對應(yīng)的壓縮性高，抗剪強(qiáng)度小的原因，除了地下水位以下的粘性土層，為消除其鹽脹、溶陷病害及液化，針對這類非飽和鹽漬土采用強(qiáng)夯加固方法最為經(jīng)濟(jì)有效的地基處理方法，并在大量的工程實(shí)踐中得到了驗(yàn)證。

3.2 換土墊層法

工程建設(shè)中常用的換填法主要是砂石墊層法和灰土墊層法，適用于該地區(qū)淺層強(qiáng)～超強(qiáng)鹽漬土地基的處理，水文地質(zhì)和鹽性對換土墊層厚度確定有很大的影響，以上的幾個(gè)因素及換土墊層方法的工程量直接影響到該方法的可行性。該方法為處理喀什地區(qū)淺層強(qiáng)鹽脹和溶陷的最為經(jīng)濟(jì)有效的方法。

3.3 樁基法

樁基法分類很多，比如碎石樁，CFG樁，石樁，混凝土樁等等，該方法使用鹽漬土厚度比較大且鹽含量較大的土層，具有承載力高的特點(diǎn)。根據(jù)工程性質(zhì)、土層性質(zhì)、腐蝕性強(qiáng)度、施工方法及處理效果，在實(shí)際工程中可以選用不同形式的樁基方法。采用樁基法時(shí)強(qiáng)調(diào)的是鹽漬土的飽和狀態(tài)，鹽漬土層飽和的條件下需考慮樁基在浸水條件下的工作情況和含鹽水對樁體的腐蝕性。鹽漬土非飽和條件下需考慮樁側(cè)土遇水出現(xiàn)的溶陷，溶陷導(dǎo)致樁側(cè)土的沉降，影響樁體的負(fù)摩阻力，進(jìn)一步導(dǎo)致樁體承載力下降。

3.4 預(yù)浸水法

預(yù)浸水法又稱為洗鹽法，利用礦化度較低的水對鹽漬土進(jìn)行灌水，把易溶性鹽分淋洗出去至場地外，降低土壤的含鹽量的一種方法，這方法在工程地基的應(yīng)用較少見，但鹽漬土再次遇水時(shí)不易發(fā)生溶陷，降低土層的沉降量和腐蝕性，適用于滲透系數(shù)較大的土層，如砂礫石土，粉土及粘性土等孔隙結(jié)構(gòu)較為豐富的地基土層，是直接降低土體含鹽量行之有效的措施。

4 結(jié)語

1)喀什地區(qū)鹽漬土分布面積較廣，鹽漬土分布具有明顯的區(qū)域特征，鹽漬土的特殊工程地質(zhì)性質(zhì)對當(dāng)?shù)孛裼霉こ涕L期運(yùn)行有一定的影響，因此工程建設(shè)當(dāng)中重視鹽漬土的特殊工程地質(zhì)性質(zhì)，適當(dāng)?shù)谋荛_或按特殊的技術(shù)措施進(jìn)行處理。

2)鹽漬土的形成不僅與當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)和氣候條件有關(guān)，更是與當(dāng)?shù)氐乇硭偷叵滤姆植加嘘P(guān)，在鹽漬土的形成過程中起著不可忽視的作用。

3)對于由鹽漬土形成的工程地質(zhì)問題，總結(jié)了該地區(qū)常用的且效果良好的幾種地基處理方式，為工程建設(shè)提供了一定的科學(xué)指導(dǎo)。

[1] 謝蘊(yùn)華.喀什地區(qū)山前沖積區(qū)鹽漬土工程特性及地基處理方法探討[J].勘察科學(xué)技術(shù),2012(2):25-28.

[2] 朱 宏,周宏飛,陳小兵.等.新疆喀什地區(qū)的地下水資源特征分析[J].干旱區(qū)研究,2005,22(2):152-155.

[3] 張靈通.南疆鹽漬土路基鹽脹及凍脹變形試驗(yàn)研究[D].塔里木：塔里木大學(xué)碩士學(xué)位論文,2016.

Formation mechanism and treatment measures of saline soil in Kashgar area

Semerjan Memetyusup

(CollegeofCivilEngineering,KashgarUniversity,Kashgar844006,China)

Introduced the distribution characteristics of saline soil in Kashgar area, combined with the geological terrain, climate and hydrology geology of Kashgar area, pointed out the formation mechanism of influence on saline soil under the natural conditions in the region, and puts forward the project of Kashgar regional economic and efficient geological treatment measures, provided reference for the engineering construction practice in the area.

saline soil, formation mechanism, treatment measures, distribution characteristics

1009-6825(2017)09-0058-03

2017-01-19

色麥爾江·麥麥提玉蘇普(1989- )，男，碩士

TU448

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