灌溉条件下黑方台黄土湿陷特征及其内在机理

基于室内试验,系统分析了不同初始含水量、增湿-减湿循环交替、渗透溶滤等多个条件下黑方台黄土的湿陷特性.基于微观结构定性和定量分析,探讨了黑方台黄土湿陷的内在机理.研究发现,黑方台黄土湿陷终止于饱和度52%~65%的非饱和状态;增湿-减湿循环交替4次后,黄土湿陷变形微弱;易溶盐淋滤时黄土湿陷变形持续.湿陷变形后的微观结构变化揭示出黑方台黄土湿陷的本质是黄土内架空大孔隙和支架小孔隙塌落.毛细管作用、孔隙压密作用、盐分溶解作用均对黑方台黄土湿陷有所贡献.但是盐分溶解作用的贡献远小于前二者,并且盐分溶解作用以易溶盐溶解为主.毛细管作用和孔隙压密作用的贡献大小取决于黄土中孔隙的分布和湿陷变形的发展阶段.     

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。     

黄土湿陷性质的微观研究

本文分析研究了黄土的微观结构与其湿陷性之间的关系,通过对微观照片的分析,把土中孔隙按大小划分为4种类型,按照颗粒的徘列形式又可划分为架空孔隙、镶嵌孔隙和粒内孔隙,其中架空孔隙是造成黄土湿陷的基本原因。而不同孔径的孔隙对黄土湿陷性的影响是不同的,孔径20μm可以作为一个区分的标准,孔径大于20μm孔隙含量的增加会使湿陷性增高。     

西安地区黄土湿陷性的影响因素

通过对黄土湿陷系数与物性指标之间关系的分析，易溶盐含量与成分及难溶盐（CaCO3)含量的测试，研究了黄土湿陷性的影响因素及湿陷机理，结果表明：影响湿陷性的宏观物理因素有粘粒含量，含水量及孔隙比，易溶对黄土湿陷性有一定的影响，但在该区含量甚微，难溶盐（CaCO3）对黄土湿陷具有阻碍作用。这些宏观影响因素是其微结构本质的反映，研究证明，粘粒胶结在黄土的湿陷中起重要作用。     

压实度对黄土填方边坡变形破坏特征的影响及细微观试验研究

压实度是影响黄土填方边坡稳定性的重要因素。目前很少有学者将宏观（模型试验）、细观（三轴试验）以及微观（扫描电镜试验）等手段联合起来研究压实黄土。为此开展了不同压实度下模型试验、等压固结不排水试验（ICU）和扫描电镜试验（SEM）。分析了不同压实度下压实黄土的饱和强度、临界状态、u~qmax关系,同时也分析了不同压实度下微观孔隙结构特征,统计了不同孔隙类型个数、面积以及孔隙的平均面积、孔隙率和概率熵等。研究结果表明:饱和强度、M值、u~qmax关系均随压实度的增大而增大。随着压实度增大,试样的孔隙个数增大,但孔隙面积减小,且微小孔隙决定了压实黄土的孔隙结构;平均孔隙面积、孔隙率随压实度增大而减小,而概率熵则随压实度增大而增加。黄土填方边坡中,增大填料的压实度一是可以提高土体的强度,二是可以减缓水分的入渗速率。在降雨情况下,增加土体压实度能在一定程度上提高黄土填方边坡的稳定性。     

黄土湿陷系数的偏最小二乘回归分析与模型

应用偏最小二乘回归分析方法,以黄土湿陷变形的结构理论为依据,在讨论分析了影响黄土湿陷变形的主要因素后,选取湿陷性黄土的天然含水量、干重度、天然孔隙比、饱和度和塑性指数5个基本物理指标作为自变量,通过回归分析建立了黄土湿陷系数的预测方程,并阐述了该方程中各回归系数所对应的物理意义.     

基于湿陷性和震陷性的黄土微结构

试验通过对原状及湿陷和震陷土样的微结构SEM图像的观测和分析,定量研究力和水两个外因作用下黄土的孔隙大小,数量及其分布规律的变化,通过不同外因的作用效果分析黄土结构特性.结果表明黄土震陷后孔隙较湿陷后大,认为胶结作用极易因浸水而软化破坏,胶结作用愈强,黄土发生湿陷的可能性愈大;但是胶结作用可以抵御外力作用,使黄土不容易...     

增湿-减湿条件下重塑黄土宏微观试验研究

为了明确增湿-减湿作用下重塑黄土的宏观变形特性及微观结构特性,以陕北某填方区黄土为研究对象,利用单杠杆固结仪和扫描电子显微镜对增湿-减湿条件下重塑土体的宏观力学性能和微观结构变化进行分析。研究结果表明：宏观方面,侧向压缩应变与增湿-减湿循环次数呈正相关,并且增湿-减湿循环下侧限压缩应变规律可以用幂函数表示,说明长期的水土相互作用使压实土体强度及承载力降低;微观方面,增湿-减湿循环使压实黄土孔隙结构增大、颗粒形态由扁平状变成圆形以及颗粒接触方式由面-面接触变为点-点接触,导致土体结构松散产生裂缝,颗粒间摩擦力及承载力降低。通过对重塑黄土的宏微观分析,为黄土区域的建设工程提供理论依据。     

从团粒结构失稳角度探讨由灌溉引起的黄土湿陷发生机理

利用SEM/EDX等测试手段,探讨了由灌溉引起的黄土湿陷发生机理.结果表明:黄土湿陷过程包括初始快速变形和后续迟缓变形2个阶段,这2个阶段的发生都与黄土的骨架颗粒--团粒有关.前者是由于黄土中非水稳性团粒遇水破坏所至,而后者是因为水的渗透造成黄土团粒主要胶结物碳酸钙的淋溶移动损失,从而导致失稳.黄土中松散结构或架空孔隙的存在是产生湿陷的重要条件,但不是湿陷发生的根本原因.     

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。     

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。     

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。     

非饱和黄土湿陷性微结构效应

分析了非饱和黄土的物质成分及微观结构,基于非饱和土的吸力理论和黄土微结构特征,对非饱和黄土的湿陷变形机理及影响因素进行了研究。结果表明,黄土的湿陷变形特性受其微结构及粒间吸力的控制。     

螺杆桩处理湿陷性黄土挤密效果分析与评价

螺杆桩因其特殊的成桩工艺和挤土效果,可有效改善桩间土的力学特性并消除黄土的湿陷性.为了研究螺杆桩消除黄土地基湿陷性的效果,对螺杆桩在不同桩心距条件下黄土的挤密效应进行较为系统的研究分析.试验结果表明:螺杆桩处理后的黄土复合地基,其桩与土之间有较好的挤密效果,黄土湿陷性明显消除;由于成桩工艺的特殊性,随着桩侧水平距离的增大干密度逐渐减小,且桩心距越小挤密效果越明显;湿陷系数随深度、饱和度增加均呈现减小趋势;建议用土的体积含水率代替质量含水率作为螺杆桩处理湿陷性黄土挤密效果评价的影响因素;在影响螺杆桩处理湿陷性黄土挤密效果的因素中,饱和度侧重于分析土压力的影响,液性指数主要考虑了土中空隙的影响.     

公路边坡降雨侵蚀特征及土的崩解试验

为研究公路边坡降雨侵蚀的特殊性以及土质边坡的可蚀性，通过观察分析，并利用自行研制的崩解仪进行了压实黄土浸水崩解试验。试验结果表明，公路边坡降雨侵蚀中的重力侵蚀所占比例较大，坡面土的崩解是主要分散方式。建立了有效空隙比与崩解速率的相关关系，说明压实度、含水量对崩解影响的本质，即压实度、含水量的变化可统一用土的有效空隙比说明崩解规律，回归公式可用于预测压实土的崩解速率。土的崩解性反映了压实土的可蚀性，通过对比得出，边坡上压实土的可蚀性可用崩解速率表征，在工程水土保持研究中可用崩解速率作为土的可蚀性评价指标。     

陇东庆阳西峰地区黄土湿陷性分析

黄土的湿陷性是一个复杂的物理化学变化过程,其影响因素也是多方面的,其中黄土特殊的物理力学性质与其湿陷性就有着密切的关系。首先对陇东庆阳西峰地区某场地布置的探井所揭露的地层条件进行了概述,然后选取部分探井内扰动黄土样做了矿化成分试验。结果发现研究区黄土中易溶盐总含量很少,对研究区黄土湿陷性基本无影响。接着通过对研究区多组原状黄土样的室内试验数据进行大规模的统计分析,总结了研究区黄土的不同物理力学性质指标随黄土埋藏深度的变化规律;并根据所取土样的湿陷性试验结果对该区黄土进行了湿陷性评价。最后在此基础上对该区黄土湿陷系数与其不同物理力学性质指标间的关系作了探讨,认为这些指标反映了黄土的物质成分、结构特征和当前的赋存状态等属性,对研究区黄土湿陷性有不同程度的影响,这也为该区黄土场地的建设提供一定的理论指导参考。     

强夯地基黄土的动力特性参数及其与振动频率的关系

对非饱和的（特别是低湿度的）经强夯处理的黄土,在较高频率动载条件下的动力特性进行了试验研究,得出了强夯地基黄土动力特性参数与振动频率之间的一些关系。     

黄土的湿陷性与显微结构特征研究——以咸阳市区为例

对咸阳市区黄土湿陷性与微结构的系统研究,发现咸阳市区黄土的湿陷性与微结构特征随地貌单元有不同的变化.渭河三级阶地黄土地层厚度大,湿陷性较强,黄土微结构以支架大孔半胶结结构为主;二级阶地湿陷性次之,黄土微结构以支架大孔-镶嵌微孔半胶结结构为主;一级阶地湿陷性最弱,黄土微结构较为致密,以镶嵌微孔胶结结构和絮凝胶结结构为主.黄土的湿陷性与微结构特征关系密切,支架大孔半胶结结构的黄土湿陷性较强,镶嵌微孔半胶结结构的黄土湿陷性较弱,镶嵌微孔胶结结构和絮凝胶结结构的黄土不具湿陷性.     

模糊信息优化方法在黄土湿陷性评价中的应用

目的 用模糊信息优化方法中的信息扩散原理建立黄土湿陷评价方法。方法 收集黄土高原地区68组黄土湿陷性的土工试验资料，选取含水量、孔隙比和压缩系数等重要影响因素，采用模糊信息优化处理中的信息扩散原理及一、二级模糊近似推论，建立了各评价指标与湿陷系数之间的模糊关系。结果 形成一套用信息扩散原理建立的黄土湿陷性评价方法，对10组黄土湿陷资料进行了非母体验证，效果良好。结论 该方法简单、快速、实用，能使更多影响黄土湿陷的因素真实地参与评价，可应用在黄土高原区域性的城镇防灾规划、城镇工程地质图集的编制和黄土区域湿陷性分析等方面。     

不同碳酸钙掺量压实黄土的力学性能试验研究

本着倡导“绿色环保”新时代新型生产的生态理念,本文为了探讨碳酸钙改良黄土强度和湿陷性的可行性,针对陕西洛川黄土抗剪强度和湿陷特性,采用0%、5%、10%、20%和25%质量比的碳酸钙粉末掺入黄土的方式,进行固结慢剪试验和湿陷性试验。结果表明：改良黄土试样的脆性随碳酸钙掺量增加而增大,当碳酸钙含量较低时,试样剪应力-剪切位移曲线为应变硬化型,碳酸钙掺量达到20%时应力-应变曲线呈软化型；在81%、87%、93%压实度下,不同掺量碳酸钙改良黄土的抗剪强度均显著提高,粘聚力和内摩擦角均随着碳酸钙掺量的增加而增大；而对黄土湿陷性的改良效果与压实程度有关,湿陷系数随压实度的增大显著减小,达93%压实度时碳酸钙改良黄土试样的湿陷性全部消除。因此,使用碳酸钙进行黄土的改良,能够取得填筑黄土抗剪强度增大、湿陷性降低的显著效果,而且“绿色环保”。