含盐量与盐渍土的物理性质指标

4.1.1　含盐量与盐渍土的物理性质指标

1．含水率与含液率的差值对换算指标的影响

当土中含有一定数量的易溶盐时，一部分盐分成为盐溶液，另一部分则以固体颗粒的形式存在于土中。盐渍土被烘干以后，固态盐和液态盐都成为固体颗粒。按照含水率的定义，此时的土颗粒质量中也包含了盐粒质量，使含水率的数值变小了。因此盐渍土研究中需要对含水率进行修正，并将其更名为含液率(含盐溶液率)。以含液率代替含水率换算相关的干密度、孔隙比、饱和度等物理性质指标。所谓的含液率就是指土中盐溶液的质量除以土颗粒质量和土中的固体盐颗粒质量之和，以百分比表示。对含水率的修正方法如下式^［1］:

进行含水率和含液率的换算，其目的就是要比较纯水含义上的含水率和盐溶液含义上的含液率之间的数值差距，进而判断其对其他计算指标的影响大小。依据上述公式，对探坑中不同含盐量的土样分别按含水率、含液率对盐渍土的干密度、孔隙比、饱和度3项指标进行了计算^［2］，结果见表4.1。

由表4.1看出:①由于考虑的是盐溶液，而非纯水，含液率的计算式中固体物质的质量减少了，所以含液率高于含水率;②按含水率计算的干密度值比按含液率计算的干密度值高，原因是前者把溶液中的盐纳入了固体质量中;③按含水率计算的孔隙比比按含液率计算的孔隙比低，原因是前者把已经溶于水的盐分仍作为固体颗粒来考虑，从而加大了固体颗粒的体积;④按含水率计算的饱和度比按含液率计算的饱和度低，原因是前者只考虑纯水占据总孔隙的体积，不是考虑盐溶液的体积。

表4.1中样品的含盐量0.06%～2.64%，深度0.3～1.8 m，均为黏土。当含水率与含液率的差值大于2%时，干密度、孔隙比、饱和度的差值较大，此时样品的含盐量超过了1.7%。初步认为对物理性质指标有明显影响的界限含盐量以2%为宜。

表4.1　按含水率和含液率计算土的相关指标

2．含盐量对颗粒级配测试结果的影响

盐分作为电解质对土颗粒产生的团聚作用会对利用斯托克斯(Stokes)定理测试土的颗粒级配产生一定影响。为探讨含盐量与颗粒分析结果间的关系，结合工程实际情况，人工制备了不同含盐量的8个黏土土样。考虑到现场的实际情况，含盐量最高为5%。用美国Micromeritics公司的SediGraph 5100型X射线自动粒度分析仪进行颗粒级配分析试验。用六偏磷酸钠作为样品的分散剂，试验前用超声波振荡悬液20 min。试验结果见表4.2。

颗分结果表明，随着含盐量的增加，黏粒组颗粒逐渐增多，胶粒组颗粒减少。土颗粒进入水中，即刻在颗粒周围形成结合水膜。土中的易溶盐含量越高，其溶液的电解质就越多，土粒表面的双电层受到压抑，使土粒间斥力减弱，吸引力增大，促进相互凝聚并加强了结构联结，使土的粒径变大，导致试验结果产生误差。所以盐渍土的颗粒级配分析应该在洗盐后进行，反复清洗至溶液的电导率小于1 000μS/cm为止^［3］。

表4.2中的数据揭示:小于1μm的粒组，在含盐量达到2%时颗粒发生团聚;小于1.5μm的粒组，在含盐量达到3%时颗粒发生团聚;小于2μm的粒组，在含盐量达到4%时颗粒发生团聚，变成粗大颗粒，相应的粒组含量减少;小于5μm的粒组和小于10μm的粒组也在含盐量达到4%时粒组含量增加; 25μm及以上的各个粒组，在含盐量达到5%时粒径级配变化很小。虽然小于1μm和小于1.5μm的粒组在含盐量2%和3%时颗粒发生团聚，但由于颗粒总量很少，所以其他粒组的含量并未增加很多。在含盐量达到4%时，小于2μm的粒组发生大规模的团聚，使得5μm和10μm的粒组含量开始增加。

表4.2　不同含盐量盐渍土的颗粒级配试验结果

2%～4%的含盐量是影响细粒土颗粒结果的界限值。盐渍土溶于水后，细小的土颗粒由于活性最强，在盐分的作用下胶粒组的颗粒首先发生团聚，颗粒变粗;随着含盐量的增加，黏粒组的颗粒相继发生团聚;25μm及以上的各个粒组由于颗粒粗大，对土颗粒的吸附力较小，所以盐分对其团聚作用微弱。