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.     

压实黄土的湿陷性与微观结构的关系

由于黄土特殊的工程性质和内部结构的复杂性，黄土地区高等级公路出现了一些湿陷破坏事故。采用扫描电镜、图像处理系统和能谱仪，对压实黄土在湿陷前后的孔隙特征、化学组成等微观结构进行研究，得出压实黄土的湿陷性与微观结构的关系。结果表明：大、中孔隙含量是黄土产生湿陷的主要原因，其与黄土湿陷系数具有定量关系，湿陷后黄土的主要化学元素含量发生了变化。     

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.     

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。     

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。     

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.     

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.     

湿陷性地区强夯地基检测与地基施工

湿陷性黄土的最大特点是大孔隙、欠压密,遇水后颗粒及团粒间的天然粘结强度急剧降低,引起原状结构破坏,土柱相互错位并重新排列,从而引起湿陷,强夯法处理涅陷性黄土地基是一种有效的办法。本文对湿陷性地区强夯地基检测与地基施工进行了研究。     

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。