极震区黄土微结构的试验研究

本文以1995年甘肃省境内5．8级地震引起的黄土地区震陷灾害实例，对黄土微结构孔隙性进行了定量研究。通过电镜扫描手段和SEM图像处理技术，对极震区震陷性黄土微观结构的各项指标进行了比较分析，得出不同地点的黄土孔隙分布曲线；对极震区受地震破坏和未受破坏典型架空孔隙结构的黄土进行了定量处理，较好地解释了土体的工程性质，结合激光粒度分析仪对极震区黄土进行了测量和统计分析。同时对无震区与强震区黄土孔隙分布曲线进行了对比研究。结果表明：不同极震区的孔隙分布特征不同，同一深度不同区域孔隙分布曲线亦有明显的差异。     

黄土震陷时微观结构随动应力变化分析

通过黄土微观结构图像的处理可以很好地提取黄土微观结构要素。本文取通渭老地震区的黄土做震陷实验,应用土体微观结构定量分析系统对不同正弦荷载下震陷土样的微结构图片作定量化结构效应分析,探讨了其不同动应力荷载下的微观结构参数变化规律,并建立了各参数与动应力的对应关系。结果表明,黄土震陷由其微观结构及外部荷载共同决定,各微观要素在震陷过程中有不同变化,孔隙的有效直径、孔径分维、连通率和颗粒定向度的微结构参数变化与残余变形变化基本保持一致。     

1995年永登地震黄土震陷变形特征及其形成机理

通过对1995年永登地震形成的黄土震陷场地现场考察及震区震陷形成的地震动和黄土厚度条件,用震区震陷试验曲线计算了震区试验震陷量。并通过震区震陷黄土和未震陷黄土微结构对比分析,探讨了黄土震陷形成的机理。结果表明,震区试验计算的震陷量略小于实际地震震陷量;黄土震陷产生的机理为地震力剪切作用下孔隙结构破坏,在重力和压力作用下振动质密所致。     

黄土的震陷性与其微结构特征的关系研究

借助电镜扫描分析手段，对Q3震陷性黄土的微结构特征、颗粒形态等进行了分析。结果表明黄土的显微结构对震陷系数有较大影响，并与震陷的临界动应力关系密切。通过孔隙含量的定量测试分析，探讨了中大孔隙对黄土震陷影响，并对土样的微结构某些指标进行了比较和分析。     

基于Matlab和IPP的黄土孔隙微观结构研究

黄土的孔隙结构是区别于其他土类的重要特点之一,黄土的湿陷、震陷等宏观力学表现与其孔隙结构密切相关。本文开发了利用Matlab和IPP(Image-Pro Plus)软件相结合的方法对黄土微结构图像进行处理,提出了一种基于灰度计算土的三维孔隙率方法,并对青海西宁、甘肃永登、甘肃兰州、宁夏西吉和山西芮城五处场地的原状黄土微观结构进行了定性与定量分析。结果表明:不同地区的Q3黄土微结构往往与地域、深度以及气候条件密切相关。在定性方面,六盘山附近及以东的地区降雨量较为丰富,颗粒以集粒和凝块为主;而六盘山以西的地区气候较为干旱,颗粒之间接触面较小,易形成架空孔隙。在定量方面,在空间上自西北向东南,黄土大孔隙含量增加;在深度上自上至下,黄土颗粒相互靠拢,粒间距离减小,大孔隙含量减小;随着深度的增加,地应力逐渐增大,黄土颗粒和孔隙受到挤压发生转动和变形,中孔隙和大孔隙的椭圆率变小,其中大孔隙变化显著;土体发生重塑,孔隙排列变得有序,孔隙大小以及孔隙面积在各个区域分布相对均匀,分维数和概率熵减小,玫瑰图曲线变得圆滑。     

我国黄土的微结构类型与震陷区域划分

对比我国中西部成土年代相近的浅层风成黄土（不考虑地形地貌）,针对不同成土环境下微观结构及其震陷性大小,初步将中西部黄土的微结构类型划分为五类：Ⅰ,近砂源快速降砂微结构;Ⅱ,强降尘弱成壤微结构;Ⅲ,冷干慢速降尘弱成壤微结构;Ⅳ,中湿成壤微结构;Ⅵ,温湿成壤微结构.微结构类型对于震陷性等工程性质分析有借鉴作用,具体体现在颗粒大小、粒径分布、排列方式,颗粒之间的胶结程度、接触方式等.通过分析黄土地区气候变化引起的地域性微观结构类型差异,区域性微观结构的气候形成机制来研究黄土的致灾特征,进一步获得黄土地区土层微结构的地域性差别导致的震陷变形强弱信息.这对于黄土建筑工程场地的设计以及提出针对性的防护措施有重要意义.     

强震作用下抗震陷黄土改良地基的微观特征分析

基于动三轴试验和SEM细观结构测试试验,结合图像分析处理软件,对强震荷载前后宝兰客运专线沿线典型震陷性黄土及其经物理、化学和复合改良方法处理后的试样进行微观尺度的结构变形演化规律研究,探讨不同改良方法对土体微结构的影响及其与震陷系数之间的内在联系。结果表明:(1)物理改良方法对于消除大孔隙和架空孔隙结构的效果最为明显,同时对颗粒级配和结构也有调整;(2)化学改性方法则从颗粒接触方式、粒间胶结程度等方面影响土体强度,且不同化学反应的参与可生成独特的玻璃微珠或絮凝状细结构,从而大大提升土体某项参数指标,进而在强震中分别起到填充、胶结或缓冲作用;(3)强震作用前后不同改良方法对各微观要素的改变与相应的残余应变现象吻合较好,说明微结构能有效反映改良黄土残余变形的强弱。     

干密度对击实黄土震陷性影响的试验研究

干密度是表征黄土地基振密、挤密处理后土体紧密程度的一个重要物理指标。本文通过对不同干密度的非饱和击实土样的震陷试验,研究了干密度对击实黄土震陷性的定量影响规律,建立了击实黄土的震陷曲线方程,得到了不同振次下干密度与震陷系数的定量关系。文中提出了由干密度算不同振次和任一动应力下击实黄土震陷系数的经验公式,并为黄土地基抗震陷处理初步提供了干密度波速、标贯和孔隙比等方面的标准。     

永登震后黄土微结构特征研究

对1995年甘肃永登5.8级地震后的土样进行了电子显微镜扫描及孔隙量化处理,从黄土的微结构角度对黄土震陷现象进行了研究,分析了微结构特征对黄土震陷性的影响,以此阐明震害形成的机理。     

黄土场地震陷的灾害特征及成因研究综述

基于文献史料记载和现场科考成果,考证了黄土地区几次中强以上地震引发的黄土震陷灾害,分析了黄土震陷灾害的破坏模式、发育特征及其形成条件。依据大量不同地区黄土的动三轴试验结果,比较分析了黄土震陷形成的物性指标的区域性变化规律,并进一步研究了震陷临界动应力的影响因素。研究显示,黄土地区的几次中强以上地震的极震区均有黄土震陷事例;黄土震陷的灾害模式可区分为振密型震陷、震陷型滑坡和液化型震陷,并由土性条件、地形地貌和地震动作用形式决定;孔隙比大于0.8时,黄土高原地区的黄土需要考虑不同含水量条件下的震陷性,而黄土高原地区东南部的河南、河北和晋东南地区的黄土则可根据缩限含水量判定其震陷性;临界动应力的大小由黄土的结构强度所主导,临界动应力比与含水量之间存在很好的幂函数关系。     

Study on the Microstructure of Loess in Meizoseismal Zone

INTRODUCTIONAn earthquake with magnitude of5.8struck Qishan Townin Yongdeng County,Lanzhou,at06:44,July22,1995.The region affected by the earthquake is located in the loess hills with sparsevegetation cover.The region also lags behind economically.The meizoseismal intensity reachedⅧ.For its shallowsource,the earthquake caused relatively heavy damage,though it was a moderateevent.Ground cracks with a widthlargerthan10cmare a commonsight onthe hills aroundthe town,some looks as if they …     

深厚黄土覆盖层上土石坝地震响应特性分析

采用非线性有限单元法和笔者曾提出的动孔压试验曲线法,对某深厚黄土覆盖层上土石坝进行了有效应力法地震响应分析,重点分析大坝的绝对加速度、动位移和动应力等动力响应及动孔隙水压力分布情况。分析结果表明,在现有设计条件下,由于坝基软弱黄土覆盖层较厚,大坝在7度地震作用下地震响应不强烈,但坝基黄土覆盖层会出现液化情况,需采取相应的抗液化工程措施。     

一种适用于黄土斜坡地震稳定性快速评估的综合判别方法——以宁夏西吉县为例

选取宁夏西吉县为目标区,对区内1920年海原8.5级特大地震所诱发的347处黄土地震滑坡进行野外调查,获取了详实的基础数据.在此基础上结合遥感影像解译,总结了研究区内黄土地震滑坡的分布特征,并依此提出了宏观、定性的黄土斜坡地震稳定性快速判别方法.基于分布特征选取了坡高、坡角、坡向及地震动强度作为基本参数,应用MLP神经...     

兰州1125年7级地震考证与发震构造分析

对历史地震资料的详细考证，黄土地震滑坡的调查及兰州地区活动断裂的追踪考察表明：在兰州1125年地震中遭毁坏的“金城六城”之一的益机滩堡在今兰州市西固区河口以南的潍尼龙厂内，由此确定的六城范围在今兰州市西固区以南至河口一带，这与本区黄土地震滑坡的分布范围，全新世活动断裂的展布及地震破裂带遗迹的分布相吻合，综合分析认为，兰州1125年7级地震的发震构造应为兰州市区以南，距市区最近距离仅4km的马衔山北缘活动断裂带西端的咸水沟断裂段。     

地震长期效应对黄土力学性质的影响

黄土高原地区,具有大孔隙、弱胶结特征的黄土遭遇地震荷载影响后,其内部结构受到扰动,微结构的变化会在后期物理力学性质中集中反映出来。通过动三轴试验对原状黄土试样进行模拟历史地震预处理,对处理试样依次进行饱和、固结、不排水剪切试验。结果表明:黄土试样的初始含水率为10%时,经历历史地震扰动的黄土较未扰动黄土相比,其偏应力明显增加,孔隙水压力降低,抗剪强度指标值增大3.42 kPa和2.67°;当初始含水率增加至15%时,历史地震产生的长期效应将引起后期黄土强度持续增大,增幅远远超过10%的黄土试样,黏聚力和内摩擦角达到3.98 kPa和3.02°。通过扫描电镜试验和压汞试验,从微观角度分析地震长期效应对黄土力学性质影响的内在机制,结果发现历史地震引起黄土内部颗粒移动、孔隙结构变化是黄土强度增加的重要因素。     

The mechanism of slope instability due to rainfall-induced structural decay of earthquake-damaged loess

Natural loess slopes are characterized by a strong geological structure, which is an important factor in maintaining slope stability. The magnitude and duration of the earthquake may disturb the soil structure at different levels degrees, locally changing the arrangement between soil particles. The process of rainfall humidification weakens the cementation between soil particles, and the disturbance and humidification change the structural state of the soil, which in turn causes sliding of the slope along with the decay of soil mechanical properties. As slope instability is often the result of a series of post-earthquake ripple effects, it is of great scientific significance to study the mechanism of slope instability due to the structural decay of earthquake-damaged loess exacerbated by rainfall. In this paper, the impact of structural decay of loess on slope stability is simulated by GEOSTUDIO software under three conditions: pre-earthquake rainfall, post-earthquake rainfall and earthquake, taking the landslide in Buzi Village, Min County, Gansu Province as an example. The comparative analysis of the calculation results shows that the structural properties of the slope without earthquake disturbance are influenced by infiltration amount. When it is fully saturated, the structural properties are similar to those of saturated soil, and the safety factor is reduced by 12.9%. In addition, the earthquake intensity and duration have different degrees of structural damage to the soil. When the structure is fully damaged, it is similar to that of remodelled soil, and the safety factor is reduced by 45.84%. Notably, the process of the earthquake and the following humidification generates the most serious damage to the loess structure, with a reduction in the safety factor of up to 56.15%. The quantitative analysis above obviously illustrates that the post-earthquake rainfall causes the most severe damage to structural loess slopes, and the resulting landslide hazard should not be underestimated.