盐土防蚁屏障作为堤坝土栖白蚁防治的新技术,经过近20年的推广实践,已在浙江省内得到广泛应用,并取得了一定的经济和社会效益。但该项技术的防效性还有待从机理上进行研究,以解决制约该技术进一步推广的瓶颈。盐土防蚁屏障技术其防效性的核心问题是掺盐土体的有效防治时间,由粘性土体中盐分的淡化速度来决定,与初始掺盐量、当地的气候条件、土体的质地和理化性质、地下水位及浸润线的位置有关。因此,准确认知堤坝蚁穴与盐土防蚁屏障中水盐运移规律,对堤坝工程除险加固及白蚁防治具有重要的理论和现实指导意义。本文采用资料分析、现场观测、室内试验和数值模拟相结合的方法,考察堤坝浸润线的位置、蚁穴通道的空间分布情况及组成部分的相互连接关系,探索白蚁对土壤环境p H因子的选择性,分析堤坝蚁穴系统的水力特点,研究白蚁巢穴对堤坝稳定性的影响,基于非饱和渗流数值模型探讨防渗粘土中掺入食盐后的土体盐分淡化机理,并指导白蚁防治工程实践。主要研究内容和结论如下:(1)结合国内外学者在白蚁巢穴土壤p H值特性方面的研究成果和钱塘江海塘典型区段白蚁调查的结果,采用饱和增长率模型,建立了蚁巢和周边环境土壤p H值的双参数拟合公式;根据白蚁对土壤p H值的选择性,构建合理的盐土屏障,能有效地降低白蚁危害。考虑堤坝侵润线的位置、蚁穴通道的空间分布情况及组成部分的相互连接关系,提出了堤坝土栖白蚁直通式、虹吸式和串联式蚁巢概化模型。(2)结合堤坝白蚁巢穴结构的主要特点,采用自主设计的室内土柱试验装置,利用重塑土和人造大孔隙构造白蚁通道,基于土柱渗透试验,研究了白蚁通道大孔隙流及其影响下的基质土壤中溶质运移规律;白蚁通道大孔隙流的优先流特征显著,占土柱截面积约1‰的人造大孔隙累积出流量占总出流量的80%以上。提出了土柱试验大孔隙流水盐运移的数值模拟方法,并进行可行性验证,为进一步研究现场尺度的白蚁巢穴的稳定性及水盐运移规律提供了一种数值化的模拟手段。(3)基于非饱和渗流数值模型,分析了堤坝蚁穴系统的水力特征;采用简化的Bishop法和正压冲刺的破坏条件分别进行整体和局部稳定性评价,论证了堤坝蚁穴系统的水力致灾机理。白蚁巢穴的存在对背水坡整体稳定性的影响较迎水坡要大,安全系数最大降低幅度达到17%。背水坡白蚁巢通道的阻塞会造成土堤局部失稳塌陷;大孔隙通道的堵塞段长度是蚁穴导致土堤背水坡局部失稳的重要因素。(4)采用描述非饱和带多孔介质中水分运移的Richards方程和溶质运移的CDE对流-弥散方程,基于HYDRUS模型,利用空间矩分析方法,研究堤坝盐土防蚁屏障水盐运移规律,揭示其盐分淡化机理。依托已构建的模型,研究水位波动、渗透系数变化、降雨入渗和蚁道结构对防蚁屏障水盐运移的影响;蚁道大孔隙形成以后,在蚁道附近存在局部的绕流现象,溶质更容易沿着大孔隙优势通道捷径式运移;与均质土坝相比,存在全贯通的蚁道时,盐分运移淋洗的总量增加69%。(5)经过优化后的堤坝盐土防蚁屏障掺盐区位于堤坝外廓线1.0 m以下、浸润线1.0 m以上的范围;堤坝浸润线的确定可选择具有代表性的断面进行渗流计算或图解法获得;套井回填区初始时刻溶质浓度选定为8 g/kg,推荐均质坝迎水坡和背水坡的初始掺盐浓度分别为16 g/kg和12 g/kg;采用优化后的初始掺盐浓度布置盐土防蚁屏障,在均质坝和心墙坝中其防效性均可以达到50年。