《罗布泊盐岩地区公路修筑技术》以作者近年来在内陆盐岩地区公路修筑技术领域取得的研究成果为基础撰写而成，围绕国家及交通运输行业关于加强西部交通基础设施服役韧性的需求，针对内陆盐岩地区公路修筑及稳定性保障存在的系列技术难题，构建新疆罗布泊盐岩地区公路修筑关键技术体系。《罗布泊盐岩地区公路修筑技术》共 8章，主要包括绪论、罗布泊盐岩公路使用状况调查与评价、盐岩路基填料路用性能及影响因素、盐岩路基填料变形及水分迁移规律、考虑颗粒破碎的盐岩集料基层组成设计、盐岩集料基层力学性能及变形特性、盐岩公路路面结构组合设计与材料组成、盐岩公路试验段铺筑及变形稳定性评价等，可为西北内陆盐岩地区公路修筑及改造升级提供借鉴。

第1章 绪论
　　1.1 罗布泊盐岩公路概述
　　随着“一带一路”倡议及交通强国建设重大战略的纵深推进，面向西北内陆重盐渍土区、盐岩地区等特殊地区的工程建设需求日益增长。罗布泊盐岩地区位于新疆塔里木盆地东部，南北长 115km，东西宽 90km，总面积约 10350km2，是连通东疆与南疆、由天山南坡进出疆*便捷通道的必经之地。20世纪 50年代塔里木河下游水量减少，在水源补充不足和强蒸发气候作用下，罗布泊湖心区形成了盐岩广泛分布的干涸盆地，地表呈显著干盐湖盐壳地貌，强盐渍土和盐岩分布广泛，地下水则以饱和卤水为主，区域内无可供施工使用的水、砂、砾石等筑路材料。这使得罗布泊盐岩地区公路交通基础设施建设水平严重滞后，该区域依旧是新疆公路网密度*低，国道密度为零的区域。加速推动罗布泊等盐岩地区道路建设升级，是加快通道公路建设、完善区域路网结构的必然需求，可有效加快新疆通道公路建设，加强东疆与南疆联系，加快与内地的多路畅通及周边国家的互连互通，进而有力保障“一带一路”倡议实施并促进丝绸之路经济带核心区建设。
　　跨越罗布泊盐岩地区的既有通行公路是由表层盐岩填筑的纯盐岩公路—— S235省道(图 1.1和图 1.2)，在重载交通及气候因素影响下盐岩公路逐渐发育出车辙、松胀、溶洞、坑槽等病害 [1-2]，路况日趋恶化，跨盐岩地区公路亟待改建升级。如果在盐岩地区公路改扩建工程中全层位采用传统砂石材料进行换填修筑，工程造价会大幅提升，且在后期使用过程中结构层不可避免地产生次生盐渍化病害。考虑盐湖湖心区存在广泛分布的盐岩与大量饱和地下卤水，如果将盐岩和卤水科学合理地应用于盐岩地区公路路基及基层修筑工程，无疑可在有效控制工程造价的同时实现盐岩和卤水的资源化应用。与传统砂石料相比，盐岩发育时间短且抗压强度较低，将其用于公路基层时有必要考虑盐岩颗粒破碎特征及其对级配组成的影响；此外，盐岩*特的发育过程使其用于公路填筑时强度演化及变形特征较为复杂。当前，盐岩作为路基及基层填料的路用工程性质相关研究均仍相对薄弱，缺乏面向基层应用的盐岩集料级配组成设计方法，环境影响下盐岩公路结构层变形特征及其诱发机理同样鲜有涉及，这严重制约了盐岩的资源化工程应用及盐岩公路改造升级。因此，明晰盐岩用于公路结构层的工程特性及变形发育特征，是构建形成盐岩地区公路修筑技术并有效保障服役期变形稳定性的重要前提。
　　图 1.1 S235省道现状(一)
　　图 1.2 S235省道现状(二)
　　综上所述，为推动盐岩在公路结构层多层位的资源化利用，围绕盐岩地区盐岩公路工程建设升级及变形稳定性保障的技术需求，针对罗布泊盐岩地区盐岩公路建设关键技术的系列研究，旨在有效解决盐岩公路服役性能不佳且病害频发的现实问题，加速推动新疆罗布泊盐岩公路建设升级，以科技助力区域公路建设，同时推动“一带一路”倡议实施，促进新疆区域社会、经济发展及矿产资源、旅游资源开发。
　　1.2 本书主要内容
　　本书以提升罗布泊盐岩公路使用品质并推动盐岩地区公路建设进程为目标，针对盐岩公路修筑关键技术开展系列研究，全面调查梳理罗布泊盐岩公路使用状况，系统研究盐岩路基填料路用性能及影响因素，深入分析盐岩路基填料变形特性及覆盖效应影响下的盐岩路基扰动特征，并在考虑盐岩基层材料颗粒破碎特性的基础上建立盐岩集料基层级配组成设计方法，对比研究不同因素影响下盐岩集料基层的力学性能变化规律及降温作用下的变形特性，针对性提出罗布泊盐岩地区公路路面结构组合设计方法，并基于试验段铺筑及现场监测对比评估不同盐岩公路结构层内部水热状况及稳定性特征，为盐岩材料在盐岩地区公路建设中的资源化应用乃至公路改造升级提供有益借鉴。主要研究内容如下。
　　1)罗布泊盐岩公路使用状况调查与评价
　　全面调查罗布泊盐岩地区环境及水文地质条件，明确罗布泊盐岩形成原因及水盐分布情况，综合评价罗布泊盐岩公路的使用状况，并结合路段病害分布对盐岩路段进行区段划分，提出盐岩公路病害防治建议。
　　2)盐岩路基填料路用性能及影响因素
　　综合分析罗布泊盐岩及卤水的物化性质及主要盐分类型，基于重型击实试验确定盐岩路基填料击实参数，系统研究含卤水率、压实度及浸水时间等对盐岩路基填料承载比(CBR)及回弹模量等工程特性影响规律，并采用回归分析法构建盐岩路基填料的工程特性预估模型。
　　3)盐岩路基填料变形特性及水分迁移规律
　　全面分析卤水浓度、含卤水率等因素对卤水、盐岩及其孔隙溶液相变特征的影响规律，系统研究降温作用下盐岩填料盐胀变形规律及其影响因素，对比分析盐岩填料在多次冻融循环后的盐胀累积规律，深入探究不同干密度盐岩路基填料的持水特性，建立适于盐岩填料的土 -水特征*线模型，并全面研究覆盖效应下的盐岩路基填料水分迁移规律，综合确定路面覆盖层影响下盐岩路基水热状态变化。
　　4)考虑颗粒破碎的盐岩集料基层组成设计
　　对比分析盐岩集料破碎影响因素及颗粒破碎规律，综合评价不同规格类型、含卤水率影响下盐岩集料破碎特性，基于颗粒破碎分布规律建立盐岩集料颗粒破碎级配转移模型，并提出盐岩集料基层组成设计方法，进行盐岩集料基层组成设计验证，为实际工程中盐岩集料基层级配控制提供参考。
　　5)盐岩集料基层力学性能及变形特性
　　基于室内试验研究盐岩集料基层力学性能变化规律，**盐岩集料基层合理级配组成，综合力学性能指标与影响因素的相关性，建立盐岩集料基层力学性能预测模型，全面研究多因素耦合作用下盐岩单次降温变形特征，对比分析多次冻融循环下盐岩集料基层变形规律，并基于三维颗粒流方法研究盐岩集料基层细观变形特性，为盐岩集料基层的承载力保障及稳定性控制提供科学依据。
　　6)盐岩公路路面结构组合设计与材料组成
　　基于罗布泊盐岩地区环境特征及盐岩工程性质，**适用于罗布泊盐岩地区的路面结构组合，结合力学验算验证**结构的适用性，综合盐岩破碎特征提出盐岩基层公路基面层间设计方法及施工参数，对比分析不同参数组合对层间黏结性的影响，并分析选用基层及面层结构的路用性能，为盐岩地区公路结构型式设计提供有益借鉴。
　　7)盐岩公路工程试验段铺筑及变形稳定性评价
　　提出新疆罗布泊盐岩地区路基路面施工工艺与质量控制方法，基于铺筑试验路观测评价盐岩路基变形与稳定性控制效果，基于现场监测综合分析盐岩路基及基层在路面覆盖层影响下的水热状态变化及变形特征，为盐岩地区公路黑色化提供科学指导。
　　第2章 罗布泊盐岩公路使用状况调查与评价
　　盐岩是新疆、青海、西藏等地区存在的特殊性质岩土，成因复杂、工程性质*特、易溶盐含量较高，我国*为著名的盐岩地区包括罗布泊盐岩地区和察尔汗盐岩地区 [3]。罗布泊地处新疆中东部，是新疆区域路网中连通东疆与南疆、由天山南坡进出疆*便捷通道的必经之地。罗布泊盐岩分布广泛，筑路材料匮乏，地下水以饱和卤水为主，区域公路网密度*低，国道密度为零。连接东疆与南疆的公路仅有 S235省道，2006年 S235省道哈密至罗布泊 (哈罗)段通车至今，先后出现了裂缝、溶洞、松胀、车辙和起皮等不同类型病害，严重影响着公路使用品质和服务能力。本章全面调查罗布泊盐岩地区环境及水文地质条件，系统分析罗布泊盐岩形成原因及水盐分布情况，基于路基病害类型、损坏程度及弯沉检测结果，综合评价罗布泊盐岩公路的使用状况，结合路段病害分布对盐岩路段进行区段划分并提出病害防治建议，为罗布泊地区公路改造升级提供有益借鉴。
　　2.1 盐岩公路概况
　　罗布泊地区现有公路主要为 S235省道，经过干盐湖地区长约 190km，采用盐岩路基顶面作为路面。盐岩公路全线地处公路自然区划的Ⅵ 2区内，公路等级为三级。S235省道是新疆交通运输规划“ 57712”工程“七纵”的重要组成部分，也是新疆交通运输规划的重要组成部分和连接东疆与南疆的通道，在区域路网规划及路网定位中极为重要。S235省道分两期进行建设。一期为哈密至罗布泊段，里程桩号为 K320+000～K390+666.67，修建于 2004年，2006年竣工通车。其中，K320+000～K385+500段原设计路基宽度 12m，现场测定大部分路段路基宽度为11.5m左右；K386+100～K390+666.67段路基宽度为 15.0m；K385+500～K386+100段为渐变段，路基宽度由 11.5m渐变为 15.0m。二期为罗布泊至若羌 (罗若)段，修建于 2008年，2010年竣工通车。其中，盐岩路基修筑路段为 K390+666.67～ K509+948段，K390+666.67～K393+573段路基宽度为 12.0m，K393+673～ K509+948段路基宽度为 8.5m，K393+573～K393+673段为渐变段，路基宽度由12.0m渐变为8.5m，盐岩公路路基填高基本为 0.3～0.5m[4]。
　　随着盐岩地区交通量迅猛增长，盐岩路段路面整体状况逐渐变差，部分路段结构损伤严重，出现溶洞、坑槽、车辙、龟裂、网裂、起皮和松胀等病害。图 2.1为罗布泊盐岩公路部分路段状况。随着罗布泊地区矿产、旅游资源的开发及沿线社会经济的不断发展，S235省道罗若段近盐岩地区仍为盐岩路基路面，通行能力较差，已难以适应当前社会经济的发展要求，路段远期路面黑色化势在必行。
　　图2.1罗布泊盐岩公路部分路段路况
　　在确定罗布泊盐岩公路基本概况基础上，简要介绍罗布泊盐岩公路途经地地形、地貌、气候、地质及水文条件，为解析盐岩地区盐岩成因及探究其工程性质提供有益借鉴。
　　2.1.1 地形、地貌
　　S235省道盐岩公路段地处塔里木盆地以东、库木塔格沙漠以西、阿尔金山北麓的罗布泊湖相沉积平原内。路线经过区域总体地势南高北低，地形平坦开阔，海拔 780～800m。罗布泊湖相沉积平原是第四纪晚期以来在区域性干旱气候影响下湖水浓缩干涸和析盐沉积形成的无地表水体的干盐湖。罗布泊湖区长期遭受风蚀，在湖区北部、西部和西南部形成*特的风成雅丹地貌，湖区中部主要是各种盐壳地貌，如新湖区、罗北洼地呈较为平坦的盐壳地貌；罗南地区等呈强烈起翘的盐壳地貌。湖区地势总体四面高、中心低，为典型的封闭内陆干盐湖，大致可分为平台区和干盐滩区两个地貌单元。盐湖地势东北部较高，自北东向南西缓慢降低，坡度小于 1‰。地表受河流冲蚀和风蚀作用形成网状的干河谷和雅丹地貌交织分布。图 2.2为罗布泊湖心区的地貌。
　　图 2.2罗布泊湖心区地貌
　　由于当地气候干燥，降雨稀少，水源补充不足和强烈蒸发作用，矿化地下水位高，地下盐分在毛细水作用下向地表迁移，在蒸发作用下盐类大量沉积，在地面形成胶结致密的盐土硬壳。该地区地表全部被盐壳覆盖，干盐湖湖床以钙芒硝、石膏、黏土沉积物为主。
　　2.1.2 气候条件
　　罗布泊盐岩地区日照充足，蒸发强烈，夏季炎热，早晚温差大，干燥少雨雪，春夏季多风，属典型的暖温带大陆性荒漠干旱气候。极端*高气温 48.0℃，极端*低气温 .22.7℃，*大月平均日较差达 38.2℃；年*大蒸发量达 5070.4mm，年*大降水量 38.5mm，5～8月为*大降水月份，月*大降水量 29.3mm，*大降水量一般出现在 7～9月；年平均相对湿度为 37.5%，多风，几乎天天刮风，特别是 3～5月为多风季节，6～8月为大风季节，年 4级以上的大风有 127d，年 8级以上的大风有 38d，*大风力可达 10级，风向以 NE向、NNE向为主，*大风速36.8m/s，易形成浮尘天气；地区*大季节冻土深度为 110cm。表 2.1为 S235省道沿线气象观测要素。
　　表2.1 S235省道沿线气象观测要素

目录
序
前言
第1章 绪论 1
1.1 罗布泊盐岩公路概述 1
1.2 本书主要内容 2
第2章 罗布泊盐岩公路使用状况调查与评价 4
2.1 盐岩公路概况 4
2.1.1 地形、地貌 5
2.1.2 气候条件 6
2.1.3 地质条件 7
2.1.4 水文条件 10
2.2 公路沿线水盐分布调查与评价 11
2.2.1 盐岩成因 11
2.2.2 罗布泊地下水位分布 12
2.2.3 盐湖路段盐岩成分 13
2.3 罗布泊在役盐岩公路状况调查与评价 20
2.3.1 路况调查 20
2.3.2 路基病害类型及成因 25
2.3.3 盐岩路基结构强度 27
2.4 盐岩公路病害防治措施** 28
2.5 本章小结 30
第3章 盐岩路基填料路用性能及影响因素 32
3.1 盐岩物化性质 32
3.1.1 盐岩及卤水易溶盐成分 32
3.1.2 基本工程性质 34
3.2 盐岩路基填料击实特性 38
3.2.1 盐岩集料干密度计算 39
3.2.2 初始级配变化下盐岩路基填料击实特性 39
3.2.3 *大粒径对盐岩填料干密度的影响 42
3.3 盐岩路基填料工程特性 44
3.3.1 含卤水率的影响 45
3.3.2 压实度的影响 49
3.3.3 浸卤水时长的影响 52
3.4 盐岩路基填料工程特性预估 57
3.4.1 CBR预估 57
3.4.2 回弹模量预估 60
3.5 本章小结 62
第4章 盐岩路基填料变形及水分迁移规律 64
4.1 卤水相变特征 64
4.1.1 试验原理及方法 64
4.1.2 不同浓度下卤水相变温度变化 66
4.2 盐岩填料及其孔隙溶液相变特征 70
4.2.1 含卤水率的影响 70
4.2.2 卤水浓度的影响 72
4.3 降温作用下盐岩路基填料变形特性 74
4.3.1 持续降温作用的影响 74
4.3.2 冻融循环作用的影响 80
4.4 盐岩路基填料持水特性 85
4.4.1 土-水特征*线测试原理及方法 85
4.4.2 不同干密度下的盐岩土-水特征*线 86
4.4.3 土-水特征*线模型选取及拟合 89
4.5 盐岩路基填料毛细水迁移规律 91
4.5.1 试验方案设计 91
4.5.2 持水度 92
4.5.3 毛细水迁移 93
4.6 基于覆盖效应的盐岩路基填料水分迁移规律 94
4.6.1 试验方案设计 95
4.6.2 温度分布规律 96
4.6.3 水分迁移规律 97
4.7 本章小结 98
第5章 考虑颗粒破碎的盐岩集料基层组成设计 100
5.1 盐岩集料级配变化及其影响因素 100
5.1.1 不同规格盐岩集料级配变化 100
5.1.2 不同含卤水率盐岩集料级配变化 105
5.2 盐岩集料破碎特性 107
5.2.1 破碎特性评价指标优选 107
5.2.2 不同规格盐岩集料破碎特性 108
5.2.3 不同含卤水率盐岩集料破碎特性 110
5.3 盐岩集料破碎颗粒分布规律 112
5.3.1 破碎颗粒分布模型优选 112
5.3.2 不同规格集料破碎颗粒分布规律 116
5.3.3 不同含卤水率集料破碎颗粒分布规律 121
5.4 盐岩集料基层组成设计 125
5.4.1 设计流程 125
5.4.2 盐岩集料基层组成设计方法 126
5.5 盐岩集料基层组成设计方法应用 132
5.5.1 目标级配选择 132
5.5.2 预估级配确定 133
5.5.3 预估级配修正 134
5.5.4 设计方法评价 136
5.6 本章小结 137
第6章 盐岩集料基层力学性能及变形特性 139
6.1 盐岩集料击实特性 139
6.2 成型参数对盐岩集料基层力学性能的影响 142
6.2.1 级配对力学性能的影响 142
6.2.2 失水率对力学性能的影响 147
6.2.3 初始干密度对力学性能的影响 152
6.2.4 盐岩集料基层力学性能预估 156
6.3 不同养护龄期下盐岩集料基层力学性能 161
6.4 基于室内试验的盐岩集料基层变形特性 167
6.4.1 单次降温下盐岩集料基层变形特性 167
6.4.2 冻融循环下盐岩集料基层变形特性 175
6.5 基于三维颗粒流的盐岩集料基层变形特性 177
6.5.1 数值模拟概述 177
6.5.2 三维颗粒流变形模型构建 178
6.5.3 变形细观参数确定 180
6.5.4 盐岩集料基层变形特性 181
6.6 本章小结 186
第7章 盐岩公路路面结构组合设计与材料组成 188
7.1 盐岩地区沥青路面结构组合设计 188
7.1.1 盐岩地区路面结构组合初选 188
7.1.2 罗布泊盐岩公路路面结构组合确定 190
7.1.3 罗布泊盐岩公路路面结构验算 192
7.2 面向盐岩基层的基面层间材料优选及性能优化 194
7.2.1 基面层间复合改性乳化沥青材料配比确定 194
7.2.2 SBS 改性乳化沥青防水黏结层材料参数确定 199
7.2.3 不同防水黏结层性能对比评价 199
7.3 水泥稳定砾石基层路用性能 201
7.4 沥青面层路用性能 203
7.4.1 沥青面层原材料性能 203
7.4.2 路用性能 205
7.5 本章小结 208
第8章 盐岩公路试验段铺筑及变形稳定性 209
8.1 试验段概况 209
8.2 试验段施工及质量控制 210
8.2.1 试验段施工准备 210
8.2.2 施工与质量控制 215
8.3 传感器布设及监测方案 232
8.3.1 传感器布设方案 232
8.3.2 传感器现场埋设 236
8.4 盐岩公路结构层水热状态及变形特征 239
8.4.1 盐岩公路温度及变形特征 239
8.4.2 盐岩公路结构层湿热状态演化 248
8.4.3 盐岩公路结构层变形稳定性对比 254
8.5 本章小结 259
参考文献 260