西宁地区不同湿陷程度黄土的微观结构分析

为防止由于黄土的湿陷性导致道路不均匀沉降问题,通过采用单线法测定不同压力下西宁地区强、弱湿陷性黄土的湿陷变形量,并利用扫描电子显微镜、压汞仪对其内部结构特征进行研究分析,探讨黄土内部结构与宏观湿陷变形的相关性,对路基高度进行合理设计。研究结果表明:(1)随压力增大,强、弱湿陷性黄土湿陷变形均表现为"显著—平缓—稳定"三个阶段,且强湿陷性黄土较弱湿陷性黄土的湿陷量变化增长斜率较陡,发展变形速度快;(2)弱湿陷性黄土较强湿陷性黄土浸水前后的颗粒由松散易被挤密,孔隙也被细小的集粒填充且连通性变差,由间接接触为主的连接方式变为直接接触;(3)强湿陷性黄土较弱湿陷性黄土浸水前后的孔隙面积比例下降幅度较大,孔隙有序性差且孔隙圆形度减小,颗粒易被压碎且集团化程度较弱,孔隙进汞量大,20μm孔径分布含量较高,与其宏观湿陷性具有较好的相关性。     

增湿减湿对黄土湿陷性的影响研究

黄土湿陷性的研究主要局限于狭义浸水饱和后的最终沉降量;但实际工程中常遇到的是不同增湿减湿含水率产生的广义湿陷,所以研究不同增湿减湿含水率对黄土湿陷性的影响更具实际意义。通过验测定由同一土桶制备的原状、增湿和减湿试样的含水率、湿陷系数和压缩量,并结合现有相关理论对数据进行统计、对比和分析,得出不同含水率的增湿、减湿对黄土湿陷性的影响规律。结果表明:在相同条件下,湿陷系数随增湿后含水率的增大而有明显的减小,初始含水率较低比初始含水率较高对湿陷性影响大;试验所取土样的峰值压力为100 k Pa左右,增湿界限含水率大概为26%;在相同条件下,增湿减小了黄土的湿陷量,却增大了压缩量;减湿减小了黄土的压缩量却增大了湿陷量。     

基于塑性理论的湿陷性黄土本构模型

基于塑性理论,推导出湿陷性黄土湿陷变形本构模型,给出其矩阵表达式.基于ADINA分析软件,开发湿陷性黄土湿陷变形本构模型,给出湿陷性黄土湿陷本构模型开发方法及步骤.结合工程案例进行湿陷变形计算和固结分析,并用实测结果与大型非线性有限元软件ADINA模拟值进行比较.结果说明,该湿陷本构模型用于大厚度湿陷性黄土地区的分析和湿陷变形计算是可行的.     

冬灌区黄土湿陷性的反复冻融效应

为了探索冻融循环对冬灌区黄土湿陷性的作用规律,结合宁夏气候和黄土区域性特点,应用封闭单向冻融法,试验研究了冬灌区黄土湿陷性的反复冻融效应。试验结果表明:冻融使黄土的湿陷性增大,冻融引起的湿陷系数增量随冻融循环次数的增加而增大,在冻融循环12次后基本达到稳定,二者间存在相关性很好的双曲线关系。在含水率为定值14.0%时,黄土湿陷系数的冻融效应随干密度的增大逐渐增大;在干密度为定值1.45 g/cm~3时,黄土湿陷系数的冻融效应随含水率的增大呈先增大后减小的趋势,最不利含水率约为22.0%。湿陷系数的冻融效应存在最不利含水率,黄土工程应尽量避免在最不利含水率下受冻,尤其是密实度大的压实黄土。     

尖点突变模型在湿陷性黄土微结构失稳中的应用

根据湿陷性黄土的特点,从稳定性角度出发,分析黄土湿陷的多种湿陷机理.对已建立的湿陷性黄土结构失稳突变模型给出一个完整的尖点突变模型的计算过程.利用突变理论揭示湿陷性黄土发生湿陷的变形机制和规律.通过尖点突变模型的计算推导得出:当应力满足突变模型分叉点集方程时,其相对应孔隙的微结构将发生失稳坍塌.此外,由于突变模型的控制变量随着k(含水量ω的函数)值的增大而减小,说明土体浸水湿化是土体发生湿陷的重要影响因素.     

兰州高坪黄土湿陷系数的试验压力取值探讨

湿陷性黄土场地的湿陷性质、类型评定与侧限浸水压缩试验的测试压力关系密切.考虑地区、基础型式、埋深和应力扩散的综合影响,确定湿陷系数测试压力,为准确确定地基的湿陷量提供依据.通过兰州两处高坪8个不同位置的湿陷性黄土的室内湿陷性试验,分析黄土密度、含水量、湿陷系数沿深度的变化规律.针对中小型建筑工程采用条形基础时,考虑3个不同基底压力在地基中的附加应力扩散规律,探讨饱和黄土地基总应力沿深度的变化规律,给出不同深度的黄土湿陷系数的浸水压力的建议值表.     

干湿循环对压实黄土性能的室内影响研究

失陷性黄土在甘肃具有很广的面积分布,通常情况下压实后的湿陷性黄土其不良力学性能得到了很大程度的改善,能够满足路基稳定性与强度需求,但是在长期的雨水与蒸发作用下,湿陷性黄土地区路基仍然会发生大量的病害。通过试验设计、数据模拟及理论分析等手段,进行干湿循环对压实黄土湿陷系数的研究,对压实黄土强度的研究以及干湿循环前后土样的干密度与孔隙比分析。结果表明:模拟的干湿循环作用使得已消除湿陷性的压实黄土重新具有了湿陷性;干湿循环对压实黄土的强度有较大影响;干湿循环使得压实黄土的内部结构发生了改变。     

灌注桩后注浆对桩周黄土力学特性和湿陷性的影响

为了降低新疆地区黄土湿陷变形对该地区特高压输电线路塔基基础稳定性的影响,文章以新疆伊犁哈萨克自治州尼勒克县塔勒德地区的黄土为研究对象,采用灌注桩后注浆工艺对黄土地基进行改良,通过直剪试验、湿陷性测试、场发射扫描电子显微镜(field emission scanning electron microscope, FESEM)观测和X射线衍射(X-ray diffraction, XRD)分析等方法,探究灌注桩后注浆对桩周黄土力学特性、湿陷性指标和微观结构特征的影响。结果表明：灌注桩后注浆后,桩周黄土内摩擦角由改良前的23.66°增大为26.76°,增幅为13.10%;黏聚力由改良前的20.88 kPa增加至31.30 kPa,增大49.90%;改良后较改良前黄土的湿陷系数平均下降0.026左右,湿陷系数下降明显,说明后注浆方法可以改善黄土的湿陷变形问题。     

重塑黄土的湿陷性与微观试验研究

黄土广泛分布于中国西北地区。随着人类社会的发展,越来越多的工程项目需要在黄土地区展开。黄土的特殊性质导致其具有水敏感性,这种水敏感性的典型表现便是湿陷;而黄土的湿陷与其微结构的变形过程紧密相关。以重塑黄土为研究对象,在反复湿陷试验的基础上,对不同含水量、不同湿陷次数的重塑黄土试样进行CT扫描与电镜扫描等微观试验,结合IPP图像处理软件对微观试验结果进行定性与定量分析,得到重塑黄土湿陷性与其微结构的关系。认为:(1)黄土的自重湿陷系数主要受其含水量的影响,即含水量越小,越容易湿陷;且当含水量为6%时试样具有二次湿陷性;不同含水量的试样随着湿陷次数的增加,湿陷系数逐渐减小,且经过3次湿陷后其自重湿陷系数均趋于一个稳定的值;(2)随着湿陷次数的增加,土体中大的团粒与大孔隙逐渐消失,土体密度逐渐均匀,颗粒丰度逐渐变大,孔隙颗粒面积比逐渐减小,颗粒定向角度逐渐趋于水平;(3)黄土发生湿陷的主要原因是水的浸润或溶滤作用导致其结构强度的弱化,使大的团粒逐渐崩解成小颗粒填充到孔隙中造成土体压密。     

黄土湿陷变形本构关系研究

根据黄土湿陷变形的结构性原理,分析了湿陷变形的塑性特性,引用增湿软化模型ZSM体作为增湿变形的力学模型,应用常规三轴浸水试验研究了不同的应力状态下湿陷性黄土在水和力共同作用下的湿陷变形特性,将增湿含水量作为内应力考虑,并由试验拟台得出湿陷体积屈服面和剪切屈服面,基于广义塑性力学原理建立了湿陷变形的增量本构模型,该模型考虑了湿陷变形中的湿陷体积变形和湿陷剪切变形以及球应力和偏应力对湿陷体积变形和湿陷剪切变形的交叉影响,反映了黄土湿陷变形的特性。     

基于渗流分析的湿陷性黄土地区城际轨道地基处理范围

通过一维渗流土柱试验和数值模拟分析,开展了压实黄土渗流特性及湿陷性黄土地区城际轨道地基处理范围研究。试验结果表明:压实系数对非饱和黄土的渗流影响显著。湿润峰随着时间的变化有两个阶段,快速入渗和缓慢入渗。对压实系数较大的黄土,当湿润峰推进到50 cm后,水分入渗速率进入缓慢阶段。当入渗边界水头较小时,不同的边界水头对压实的黄土渗流规律影响不大。综合分析试验结果及数值分析得到:城际轨道地基采用挤密桩处理时,外放尺寸可按规范取最小值2 m,不必按处理深度的一半取值。对于乙、丙类建筑物或非高等级的线性工程,在满足承载力要求下可采用减小地基处理深度、增大地基处理宽度的处理方式。研究成果可为优化深厚湿陷性黄土地区城际轨道工程地基处理范围提供参考。     

汾渭盆地西北缘巨厚黄土湿陷特性现场试验研究

方便、快速、准确地获取黄土湿陷性参数对我国西部地区重大工程建设中解决湿陷性问题具有重要的意义。以汾渭盆地西北缘具有代表性的彬州新民塬区巨厚层黄土为研究对象,在对5 987组原状试样进行压缩试验的基础上,系统研究黄土物理指标随深度的变化规律及单一指标与湿陷系数相关性。根据湿陷系数与各单物理指标相关性系数的高低,结合指标的类别,选取密度、孔隙率和饱和度3个指标作为黄土湿陷的多物理指标模型的因子,采用线性回归法建立了湿陷系数与3个相对独立物理指标的多元线性预测模型。验证结果表明,所建立模型预测精度较高,可以满足该区域黄土湿陷系数预测及工程应用要求,可为该地区快速准确地评价黄土湿陷特性提供了依据。     

非饱和黄土湿陷微结构特征的谱系聚类分析

黄土的湿陷性与其微结构之间存在必然联系,为了定量研究黄土湿陷前后的微结构特征,基于谱系聚类原理,定义了类平均距离和重心距离,给出了基于类平均距离和重心距离的微结构参数间的距离递推公式和微结构参数聚类过程,建立了非饱和黄土在湿陷前后其微结构参数评价的聚类方法。研究表明,黄土湿陷前后的微结构具有明显的聚类特征。在建立黄土湿陷变形的本构模型时,可考虑引入类平均距离或重心距离作为合成微结构参数,因其较全面地反映了黄土微结构特征对黄土湿陷性的影响。     

湿陷性黄土雨水入渗规律试验研究

为了探究西宁地区湿陷性黄土在雨水作用下,水分入渗迁移规律以及对湿陷性黄土湿陷性的影响,以青海省西宁市典型湿陷性黄土场地为研究对象,结合西宁市水文气象特点,对湿陷性黄土场地有限雨水量入渗的现场浸水并取样进行了土工试验。结果表明:湿陷性黄土在有限雨水入渗作用下湿陷性和自重湿陷性均有一定程度退化但未完全消除;湿陷性黄土场地在有限雨水作用下水分的迁移作用范围和程度有限且呈各向不对称分布。根据现场试验结果并结合土中水分不同赋存状态,分析了湿陷性黄土中水分迁移动力、途径及机理。研究结果可为西宁湿陷性黄土场地在雨水等有限浸水量作用情况下的地基处理方案比选提供依据。     

浅谈湿陷性黄土地基基础设计

湿陷性黄土是一种非饱和的欠压密土,具有大孔和垂直节理,在天然湿度下,其压缩性较低,强度较高,但遇水浸湿时,土的强度显著降低,在附加压力或在附加压力与土的自重压力下引起的湿陷变形,是一种下沉量大、下沉速度快的失稳性变形,对建筑物危害性大。在湿陷性黄土地区进行建设,应根据湿陷性黄土的特点和工程要求,因地制宜,采取以地基处理为主的综合措施,防止地基浸水湿陷对建筑物产生危害。防止湿陷性黄土地基湿陷的综合措施,可分为地基处理、防水措施和结构措施三种。其中地基处理措施主要用于改善土的物理力学性质,减小或消除地基的湿陷变形;防水措施主要用于防止或减少地基受水浸湿;结构措施主要用于减小和调整建筑物的不均匀沉降,或使上部结构适应地基的变形。     

兰州Ⅲ级阶地黄土湿陷性初步试验研究

对兰州的深厚层黄土湿陷性进行了初步研究 .采用PHI 570 2X射线光电子能谱仪测定了兰州黄土的易溶盐含量 ,结果发现其中对湿陷性影响最强烈的Na2 CO3含量比全国 (已测到 )的最高值高 4 .3倍 ,比平均值高 2 3.6倍 .通过室内试验得出该地区黄土湿陷的一些基本指标及湿陷量的范围 ,还对湿陷过程的各个阶段进行了划分和比较 ,并给出湿陷量随深度变化的规律     

透水石湿度对黄土湿陷性试验的影响机理

运用概化模型，根据毛细水的运移规律，解释了其机理，分析了透水石的湿度与湿陷试验中黄土变形之间关系。结论认为，湿陷性试验中透水石和滤纸均必须是干燥的才能保证所测定的湿陷系数的精度。     

基于Surfer软件的煤炭间接液化项目厂前区黄土湿陷等级划分

黄土的湿陷性分区是评价场地适宜性的一种基本方法。本文在查明场地工程地质和水文地质条件的基础上,对场地黄土的湿陷性进行了评价。根据计算的自重湿陷量和总湿陷量,采用Surfer软件对场地进行了分区,结果表明:自重湿陷量和总湿陷量与场地具有湿陷性土层的厚度密切相关;**方向自重湿陷量较大;**方向总湿陷量较大。该分区图对后期的地基处理具有指导意义。     

晋南地区大厚度湿陷性黄土场地现场浸水试验研究

结合大同—西安客运专线,对晋南地区大厚度湿陷性黄土进行了现场浸水试验研究;并在典型地区(山西省运城市闻喜县)采集大量原状土样,进行室内试验,获得了一系列黄土力学参数。试验结果表明:该地区黄土属Ⅱ级自重湿陷性黄土;不同深度土层均会出现多次湿陷,湿陷次数随土层深度的增加而减少;在距离试坑边缘不同位置处含水量不同,同时,在深度方向上,10 m以内水分入渗较为容易,10 m以下入渗较为困难;现场实测场地黄土的自重湿陷下限为10 m,和计算得到的场地黄土自重湿陷下限基本吻合;水分扩展形态呈喇叭形,扩散角大致在41°~45°变化;裂缝呈连续环形分布,宽度深度都较小;埋设的张力计和压力计验证了场地黄土湿陷性等级的正确性。该研究对大西客运专线建设具有现实指导意义和应用价值。     

湿陷性黄土固有属胜的研究探讨

本文着重介绍了在湿陷性黄土工程中,湿陷变形与增湿变形,湿陷性黄土工程属性及固有属性,以及湿陷性黄土桩基承载力评价等问题。