宝鸡黄土塬区马兰黄土湿陷特性探讨

通过对宝鸡黄土塬区的马兰黄土岩土物理力学性质特征及湿陷特性的研究探讨，提出了马兰黄土的最佳基础方案和利用治理方法。     

陇东地区湿陷性黄土工程地质特性研究——以白龙江引水工程为例

陇东位于黄土高原腹地,为我国典型的黄土地貌发育区,结合甘肃省白龙江引水工程,对陇东地区黄土工程地质特性进行研究,重点对与工程关系密切且具有湿陷性的中更新统(Q2)离石黄土及上更新统风积(Q32)马兰黄土地质特性进行分析,针对湿陷性黄土分布、厚度、变化规律和研究场地湿陷类型、地基湿陷等级,通过试验研究湿陷性黄土的物理力学性质及随深度的变化规律,研究结果表明:陇东地区黄土湿陷性随深度增加湿陷性逐渐减弱;湿陷系数随干密度的增大而减小,随孔隙比变小而逐渐减小,一般干密度≥1.42 g/cm3或孔隙比小于0.9的黄土,基本上无湿陷性;湿陷性黄土主要存在地基湿陷变形和黄土边坡稳定问题,应采取地基处理措施和防水措施、合理设置开挖坡比和马道,采取坡顶、坡面及坡脚排水等措施解决工程地质问题。研究结果对陇东地区水利工程的顺利实施具有重要的意义。     

兰州Q4黄土各向异性的初步研究

水敏感性和结构性是黄土区别于其他类型土的主要特点,得到了广泛的研究,但大多数试验研究都采用垂直方向制备的试样,仅考虑了黄土垂直方向的力学特性,这对于以承受上部垂直荷载为主的黄土地基基础等工程类型来说是合理和准确的,而对于受力状态较为复杂的边坡和隧道及地下结构等工程类型,黄土力学性质的各向异性可能更为重要。分别从垂直向和水平向制取兰州Q4黄土的原状土试样,通过三轴剪切试验研究了其抗剪强度和变形参数在不同围压下和不同方向上的差异性,并与直剪试验获得的强度参数进行对比。结果表明：兰州Q4黄土力学性质的各向异性是较为显著的,强度方面的差异主要体现在黏聚力,而内摩擦角的差异性较小;变形特征具有随围压增加而从脆性向塑性转化的特点,垂直方向的变形模量比水平方向的变形模量平均要大2倍左右。用黄土的结构性强度及其形成机制解释了试验结果,认为黄土力学性质的各向异性特点是其结构性的另一种表现方式,应重视黄土在不同方向上强度和变形特征的差异性,以获得更安全合理的参数。     

兰州盆地第三系砂岩工程地质特性评价研究

兰州盆地广泛分布的第三系砂岩沉积厚度大,多同泥岩互层分布,砂岩受水影响易发生软化,容易导致工程结构特别是地下隧道工程围岩出现失稳问题。为评价研究兰州盆地第三系砂岩工程地质特性,首先收集兰州至重庆铁路、兰州至中川铁路砂岩段勘察试验资料,统计分析得到了砂岩的物理力学性质; 然后对代表性砂岩进行电镜扫描试验研究其在不同含水率下的微结构变化特征; 最后确定了影响砂岩工程特性的主要影响因素为:含水率、黏粒含量、地下水阴离子浓度、孔隙比。通过采用突变理论建立了第三系砂岩工程地质特性定量评价模型,砂岩工程地质特性可以划分为5级:恶劣（S0.64）、较差（0.64 S0.71）、一般（0.71 S0.79）、较好（0.79 S0.87）、良好（S 0.87）。应用模型对兰渝铁路桃树坪隧道砂岩进行评价,该区域砂岩评价结果介于0.57～0.77之间,工程地质特性处于一般到恶劣状态,评价结果与现场实际结果一致。     

巴东新城区紫红色泥岩工程地质性质研究

通过地质调查及大量岩土力学试验,对巴东新城区中三叠统巴东组二段T2b2紫红色泥岩工程地质性质进行了综合研究。测定了岩石的矿物成分及微观结构和岩石的物理及水理性质参数。由不同含水状态下的室内崩解试验发现,紫红色泥岩具有较强的崩解特性,且与岩石的物理状态密切相关,试验得到岩块的力学性质指标和变形特征。进行了点荷载试验,对不同风化程度和不同物理状态下的岩石的工程地质性质进行了分析,并指出其对工程的影响。     

兰州九州台黄土剖面元素地球化学研究

本文着重对兰州九州台黄土剖面上部的马兰黄土及全新世黄土3个样品及其下部的古土壤层(9层)共21个样品进行了系统的化学元素分析。结果表明,九州台黄土剖面中仅有微弱的元素分异现象;REE分布模式揭示,兰州九州台不同时代的黄土具有相同的物源区并与洛川黄土物源相似。在过去百万年时间尺度内,兰州九州台黄土形成于干旱、半干旱生物气候环境下的弱碱性介质条件和氧化环境中。     

兰州盆地第三系砂岩工程地质特性评价研究

兰州盆地广泛分布的第三系砂岩沉积厚度大,多同泥岩互层分布,砂岩受水影响易发生软化,容易导致工程结构特别是地下隧道工程围岩出现失稳问题。为评价研究兰州盆地第三系砂岩工程地质特性,首先收集兰州至重庆铁路、兰州至中川铁路砂岩段勘察试验资料,统计分析得到了砂岩的物理力学性质;然后对代表性砂岩进行电镜扫描试验研究其在不同含水率下的微结构变化特征;最后确定了影响砂岩工程特性的主要影响因素为:含水率、黏粒含量、地下水阴离子浓度、孔隙比。通过采用突变理论建立了第三系砂岩工程地质特性定量评价模型,砂岩工程地质特性可以划分为5级:恶劣(S≤0.64)、较差(0.64S≤0.71)、一般(0.71S≤0.79)、较好(0.79S≤0.87)、良好(S≥0.87)。应用模型对兰渝铁路桃树坪隧道砂岩进行评价,该区域砂岩评价结果介于0.57～0.77之间,工程地质特性处于一般到恶劣状态,评价结果与现场实际结果一致。     

马兰黄土动强度及其微结构变化实验

黄土斜坡灾害已经成为黄土地区农村城镇化及交通建设的瓶颈,是当前地质灾害领域的研究热点.因震(振)动影响而降低黄土强度、改变黄土自身结构形态的研究是揭示黄土斜坡灾变机理的基础.基于GDS试验系统,采用应变控制等效正弦波逐级加载方式,进行马兰黄土动三轴试验;利用扫描电镜,观察马兰黄土试验前后微结构变化.试验结果表明:马兰黄...     

不同测试方法对确定黄土力学参数的影响

黄土的力学性质对黄土地区的工程建设至关重要。通过对兰州地区的黄土在天然含水状态下用不同的试验方法测得了其力学参数。根据室内直接剪切试验和原位试验结果,进行比较分析发现:用不同的试验方法测得的同一类黄土的力学参数值有所差异,而且原位试验比室内试验所测得的值偏大,尤其是剪损时的应变值,同类黄土在相同正压力下的原位试验值是室内直接剪切试验值的2     

黄土研究的历史和展望

本文根据黄土研究内容和采用方法的不同,将黄土研究历史划分为早期的宏观特征和成因研究阶段,中期的物质成分和物理力学性质研究阶段和现代的年代学与生态环境研究阶段。还对未来黄土研究发展趋势进行了分析,认为未来生态环境研究的热点是环境要素定量化和特定环境事件,黄土特性研究的内容是查明黄白所属土壤类型,黄土应用研究的内容是从土壤学的角度解决黄土工程地质和水文地质方面存在的疑难问题。     

马兰黄土孔隙结构特征——以赵家岸地区黄土为例

颗粒间的孔隙分布特征从本质上控制着马兰黄土的宏观结构,影响马兰黄土的强度特性。马兰黄土的微观结果分析已逐渐成为研究黄土基本特性的一个新方向。本文通过固结实验、扫描电镜和ImageJ图像分析软件对赵家岸滑坡地区马兰黄土的孔隙分布和变形特性进行分析。首先确定了适合ImageJ图像分析的扫描电镜二维照片的阈值和图像拍摄最佳倍数;获取了原状马兰黄土在不同含水量固结试验前后的孔隙数量和孔隙面积的分布特征;揭示了大、中架空孔隙为黄土固结过程中的主要变形区;建立了马兰黄土孔隙中大架空孔隙、中架空孔隙和小架空孔隙的逐步破坏模式;明确了水对孔隙破坏的促进作用,当含水量增加到液限范围时,大、中型架空孔隙会出现加速的破坏现象。     

黄土高原马兰黄土粘土矿物的定量研究

本文在回顾和总结中国西北黄土粘土矿物研究进展的基础上,提供了采用现代X-射线衍射(XRD)定量测试技术(包括粘土矿物样品处理和全自动数据处理技术)对陕北晋西12个县市马兰黄土粘土矿物定量研究的最新结果。测试结果表明,马兰黄土的主要粘土矿物为伊利石／蒙脱石混层矿物(相对含量为60％～70％),而不是以往所认为的伊利石。伊利石在黄土中主要呈两种形式存在,即单矿物伊利石和伊／蒙混层矿物中的伊利石。研究还发现,各地马兰黄土粘土矿物组成变化不大,但在神木、河曲、偏关一带伊／蒙混层比有局部增高的现象。根据扫描电子显微镜观察,黄土中粘土矿物不是以单粒形式存在,而主要是以集粒粘附物的形式包裹在碎屑颗粒表面。黄土中粘土矿物组成及其存在形式一方面可以充分揭示黄土物源区的表生化学环境特征;另一方面,伊／蒙混层矿物作为一种广泛分布的膨胀性粘土矿物和它在黄土粘土矿物中所占地位,对于认识马兰黄土在水作用下的湿陷变形和强度衰减的本质具有重要意义。     

马兰黄土与Cr(Ⅲ)水岩相互作用模型的建立与验证

使用SEM、EDS、IR、XRD等仪器,分析了马兰黄土的物化组成、表面结构及表面位浓度和阳离子交换容量等特征,并利用这些数据建立了马兰黄土-Cr(Ⅲ)的水岩相互作用模型及变初始浓度、去碳酸岩盐以及形态提取实验。通过对比模拟结果与实验结果,验证模型的可靠性,并初步获取了马兰黄土与水溶液中Cr(Ⅲ)作用过程中所发生的相关反应及其强度。结果显示,在实验浓度(1～100mg/L)范围内,该模型能够很好地描述马兰黄土与水中Cr(Ⅲ)的反应过程,其模型精度达90%。本成果将进一步丰富马兰黄土与Cr(Ⅲ)水岩相互作用的机理研究。     

晋中马兰黄土的K0固结特性

静止土压力系数K₀描述土体的原位应力状态,是许多工程计算的重要参数。本文通过等应变速率K₀固结试验,研究原状和重塑马兰黄土的K₀变化规律,并探讨这种变化与内部结构的关系。结果表明:(1)原状和重塑马兰黄土的K₀均不是恒定值,根据土体结构的变化,其固结过程可分为初始阶段和稳定阶段。初始阶段K₀(以K_0i表示)随含水率的增加呈线性增长,稳定阶段K₀(以K_0s表示)随含水率的增加呈双曲线增长,且K_0s始终大于K_0i。(2)原状马兰黄土的K_0i小于重塑马兰黄土,原因在于原状马兰黄土具有很强的簇聚结构,这种竖向结构弱化了水平应力的增长;而重塑马兰黄土趋于均质,呈各向同性,进而导致较高的K_0i。(3)稳定阶段,原状马兰黄土的初始结构被破坏,与重塑马兰黄土近似,使得两者的K_0s相近。(4)相较于其他类土,原状马兰黄土的K_0s始终呈现较小值(饱和原状马兰黄土的K_0s基本稳定在0.45左右,而其他类土可高达0.8)。通过对不同K₀下的边坡进行数值模拟,发现低K₀土体更易于在坡顶区域形成近直立的深长拉张裂隙,这也是典型黄土地貌(如黄土墙、黄土柱)形成的重要原因之一。     

北京斋堂雁翅地区的黄土

北京西山永定河支流清水河流域的斋堂盆地,是著名的“马兰黄土”的得名地,是我国黄土与三趾马红土首次划分之处。斋堂、雁翅一带又是京郊黄土最为发育的地区之一。近百年来,已见不少有关本区黄土与地文期的报导。     

庆阳地区超高层巨厚层黄土地基工程地质特征

为了更深层次地了解黄土的地质特征,以庆阳地区某超高层巨厚层黄土地基为研究对象,对陇东黄土的物理和力学性能进行了深入探究。主要通过原位试验与室内试验,从地层结构、分布深度、液限、塑限、塑性指数、孔隙比、湿陷变形、剪切波速、地基土承载力、抗剪强度等方面对该地区黄土的工程性能进行了综合分析与评价,结果表明：5.0 m以内的马兰黄土湿陷性较强烈,黏聚力小,压缩性大;随着黄土厚度逐渐增大,离石黄土及午城黄土黏聚力增大,压缩性减小,呈轻微-中等湿陷性;受压超过400 kPa的马兰黄土、受压大于600 kPa的离石黄土及受压大于200 kPa的午城黄土均无湿陷性;15.0 m以内土体最大干密度为1.67~1.76 g/cm³,最优含水率为16.6%~17.7%;含水率高值相对集中在地下水位62.0 m以下、饱和度90.0%以上地区。     

延安地区压实马兰黄土高压固结变形特性

针对典型的Y型狭长沟谷型地貌中的黄土高填方工程做了大量的室内一维高压固结试验。试验结果表明,Gunary模型可较好地表征侧限压缩情况下压实马兰黄土的垂直压应力与垂直压应变的关系,其适用性优于既有且常用的双曲线模型及幂函数形式;基于Guanary模型,利用割线模量法构建的压实马兰黄土地基变形修正公式,可修正考虑上覆荷载变化、含水率变化及压实度变化的地基变形量;割线模量Esoi与含水率的倒数1/w符合二次多项式的关系形式,目前普遍使用的割线模量Esoi与压实度K的线性关系形式不符合实际情况。研究成果对沟谷型黄土高填方工程填筑方案的设计与施工具有重大的参考价值。     

水泥-黄土注浆充填材料的试验研究

采空区危害巨大,目前主要采用注浆充填方式进行处置。水泥-粉煤灰浆液在采空区治理中得到了广泛的应用,但在一些采空区治理工程中,由于缺乏粉煤灰,需要寻找其他低成本的注浆材料。水泥-黄土浆液具有就地取材、工艺简单等优势,是替代水泥-粉煤灰浆液的首选。本文以陕西泾阳、甘肃兰州、山西吕梁黄土为研究对象,通过大量水泥-黄土浆液黏度、结石率、凝结时间、结石体强度等性质的试验,研究了水泥掺量、水固比、黄土类型、水玻璃掺量等因素对水泥-黄土浆液性质及其结石体强度的影响。试验结果表明:随黄土掺量的增加,结石体强度、浆体流动性降低,而凝结时间延长; 水泥-黄土浆液结石体早期强度较低,而后期强度增长较大; 黄土的地域性分布,造成水泥-黄土浆液性质差异较大,黄土的粒径越粗,结石体的强度越高; 与离石黄土浆液相比,马兰黄土浆液性能稳定,强度较高,更适宜于采空区充填注浆; 水玻璃的掺入,使浆液黏度增大,结石率提高,凝结时间缩短,强度减小。本研究成果为采空区注浆设计和施工提供了新的思路。     

陇西黄土高原马兰黄土划分与末次冰期气候快速变化研究

陇西黄土高原马兰黄土内存在９个弱成壤组（层），记录末次冰期内多达２２个间冰段气候的环境状况。马兰黄土中部古土壤是末次冰期大间冰段的记录，共有上、中、下３层古土壤，含１１个亚层，尤以下层古土壤发育最好，表明当时气候较温暖湿润。     

黄土高原的地理信息系统(GIS)试研究

黄土高原水土流失举世瞩目,现在的侵蚀继承和发展了古代的侵蚀,受自然和社会双重因素制约.随着人类社会进步和历史演进,自然与社会因子影响侵蚀的比例不断发生改变.本文从数字黄土高原的角度研究黄土的分布特征和堆积、侵蚀过程,建立了地貌、地质、黄土剖面、水文等空间数据库,研制数字黄土分布图件,展示黄土分布特点,构建黄土的三维分布模型,模拟主要地质时期黄土分布,探讨了侵蚀过程和人类活动对侵蚀的影响.