黄土湿陷系数与其物性指标的定量关系分析

湿陷性是黄土特殊且重要的工程性质。以黄土微观角度探讨湿陷性与物性指标之间的关系,再依据《中原城市群环境地质调查》统计得到的洛阳地区湿陷性黄土土性参数,运用MATLAB定量分析黄土湿陷性与其物性指标的相关性,得到如下结果：(1)在众多与湿陷性相关的物性参数中,洛阳地区黄土湿陷系数与孔隙比、干密度、塑性指数等物性指标关系密切,且相关性程度依次为孔隙比、干密度和塑性指数;(2)运用MATLAB分析湿陷系数与物性指标的定量关系,得到了该地区湿陷系数与物性指标之间函数关系的拟合公式;(3)通过实测值与预测值的比较,结合黄土的湿陷机理,论证拟合公式的合理性。研究方法对其他地区黄土湿陷系数的预测也具有启发意义。     

黄土动力特性参数的相关性分析

阐述了黄土的动强度与液化、震陷性与动变形、动应力与动应变关系等基本动力学特性及其影响因素。基于黄土地区部分黄土动力学性质的试验结果,运用最小二乘法原理进行了相关性分析,揭示了黄土的动力学参数指标(骨干曲线初始切线模量,骨干曲线渐进线截距,最大动阻尼比)和湿陷性指标(湿陷系数)与黄土的物性指标(塑性指数、孔隙比、含水量)和固结围压之间的相关关系,建立了黄土动力学参数与物理力学指标之间线性关系的系数,为黄土工程的动力反应与稳定性分析提供了研究基础。     

湿陷性黄土场地灰土挤密桩间距设计初探

结合工程案例对比研究了湿陷性黄土物理力学指标间的关系,发现运用岩土工程勘察报告提供的湿陷性黄土物理力学参数值之间的统计关系,可以找到对应于某湿陷系数的孔隙比,然后依据土的天然孔隙比和挤密后设计拟达到的孔隙比目标值,进行灰土挤密桩间距设计。     

试样厚度对室内测定黄土湿陷性指标的影响

湿陷性是黄土的特殊工程性质,为研究试样厚度对室内测定黄土湿陷性指标的影响,对西安某地深1～20 m内不同深度采取的黄土,利用常规高压固结仪及改造的固结仪,进行了厚度分别为2 cm与8 cm试样的湿陷试验.对比分析各深度土层2 cm试样和8 cm试样的室内湿陷试验的结果,表明:土层湿陷性较弱或压力较小时,不同厚度试样所得...     

考虑孔隙特性的压实黄土抗剪强度试验研究

以甘肃省临夏某机场场址黄土为研究对象,基于室内三轴剪切试验,研究了初始含水率和压实度对重塑黄土抗剪强度指标、应力路径、破坏强度的影响规律;结合室内电镜扫描试验得到的重塑黄土细观结构图像,定量分析了不同压实度下重塑黄土孔隙特性,并建立了孔隙特性与破坏强度之间的关系.研究结果表明:(1)不同初始含水率和压实度条件下重塑黄土应力G应变关系曲线形式为软化型、弱硬化型和强硬化型:7%含水率以下、90%压实度以上条件下为软化型,7%含水率、 85%压实度以下及9%含水率、90%压实度以上条件下为弱硬化型,其余条件下则为强硬化型; (2)重塑压实黄土应力路径曲线呈斜直线形式,曲线形式基本不受压实度和含水率影响;(3)重塑压实黄土抗剪强度指标、破坏强度随初始含水率的增加而减小,随压实度的增加而增大;(4)重塑压实黄土破坏强度与微、小孔隙含量成正比例关系,与中、大、特大孔隙含量及孔隙平均周长和面积成反比例关系.     

Q_3黄土残余变形对孔隙压力控制作用试验研究

土体残余变形与孔隙压力的作用关系,是理解土体受荷力学响应行为的重要问题。利用室内静(动)三轴试验,获取天然黄土受载后的轴向残余变形、体积残余变形、孔隙气(水)压力变化的时程数据,研究残余变形和孔隙压力的对应关系,厘定残余变形对孔隙压力的控制作用。结果表明:轴向残余变形描述孔隙气(水)压力的响应过程及绝对量值时,具有局限性;孔隙气(水)压力的响应过程及成因具有一致性,与初始应力条件及加载形式无关;孔隙水压力的绝对量值对围压具有强依赖性,体积残余应变相同时水体对孔隙水压力绝对量值的贡献是气体对孔隙气压力的10倍。孔隙压力的响应过程及成因,取决于固相颗粒介质和气、水相介质之间的作用机理;其绝对量值,决定于气、水相介质的渗透性、压缩性等固有特性。     

考虑非饱和特性的黄土湿陷性与微观结构分析

利用扫描电子显微镜测试技术对3个场地16个土样的微观结构进行观测,并使用图像处理软件对微观图像进行处理、对土样孔隙的几何特征参数和分维数进行了提取,土样孔隙分布分维数为1.816~1.936。利用分形几何学原理建立非饱和土的孔隙分布函数,对天然湿度下黄土中水分分布进行分析,运用回归分析的方法对孔隙的分维数、非饱和孔隙孔隙率和湿陷性的关系进行了分析。结果表明：孔隙分维数越大,孔隙结构越复杂;天然湿度下处于非饱和状态的黄土孔隙孔径均大于40μm,黄土的湿陷系数随着孔隙分维数、非饱和孔隙孔隙率的增大而增大,非饱和孔隙是造成黄土湿陷的主要原因。     

庆阳黄土冻融环境下的特性研究

为了解冻融作用对黄土湿陷性的作用效果,以Q3黄土为研究对象,采用增(减)湿法配制不同含水量黄土试样,测试黄土在无补水条件下受温度影响的冻融变形、压缩变形和湿陷变形;对原状黄土进行颗粒分析及基本物理力学参数试验。分析表明:(1)黄土是否产生冻胀取决于其含水量是否超过"临界冻胀含水量"。(2)冻融黄土与原状黄土相比压缩变形量较大,把部分浸水湿陷变形转化为压缩变形,冻融作用使黄土的湿陷性弱化。(3)冷冻黄土在相同温度下,含水量越大,湿陷系数越小;在同一含水量下,冻结温度愈低湿陷系数愈小。     

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。     

粉煤灰改良饱和黄土的抗液化特性

为了经济、环保地达到改良处理减轻饱和黄土地基液化震害的目的,通过配备不同粉煤灰掺量的改良黄土进行动三轴试验,研究饱和粉煤灰改良黄土的动应力、动应变和动孔隙水压力变化特征,分析粉煤灰掺量对饱和改良黄土液化应力比、动残余变形和动孔隙水压力的影响规律,并结合微结构试验结果,探讨饱和粉煤灰改良黄土抗液化的物理化学机制。结果表明:粉煤灰掺量对饱和改良黄土的液化应力比、动应变和动孔隙水压力比均具有较为显著的影响。随着粉煤灰掺量的增加,饱和改良黄土的液化应力比持续增加,且当掺量达到15%后,继续增加粉煤灰掺量时改良黄土的液化应力比增加显著。饱和改良黄土的动应变和动孔隙水压力比均随着粉煤灰掺量的增加而减小;掺量达到25%后,饱和改良黄土不液化。饱和粉煤灰改良黄土的SEM细观结构试验照片中呈现大量的圆球状、粒状粉煤灰颗粒和絮凝状胶结物,表明其抗液化的物理化学机制主要包括粉煤灰的水化作用、胶体生成物和颗粒的填隙作用和粉煤灰对游离水的吸附作用。     

场地黄土扰动前后的湿陷性与其物性指标的关系

黄土物性指标可以近似但较为简便快速地评价其湿陷性.原状黄土在不同荷载和浸水的扰动下,随着其物性指标的改变,湿陷性也随之变化,故为了更好地评价这类扰动性黄土的湿陷性,在兰州东岗某场地上进行的两次相隔四十多年室内试验的基础上,采用相关分析的方法,研究扰动前后湿陷性系数与干密度、含水率、孔隙比、饱和度和塑性指数之间的关系.结...     

木钙对兰州黄土水理性质的影响

为揭示木钙对兰州黄土水理性质的影响,基于不同的木钙掺量和养护龄期,通过水滴入渗试验、渗透试验和崩解试验分析木钙土斥水性、渗透性和水稳性,并利用X射线衍射试验、扫描电镜试验探讨木钙土的改良机理。研究结果表明:木钙的掺入可以提升黄土的斥水性、水稳性,低掺量木钙土提升幅度有限,高掺量木钙土整体表现良好,而减弱渗透性的作用有限;木钙土的水理性质发挥具有龄期效应;28 d养护龄期下,木钙土的水理性质参数随木钙掺量的变化存在广义上的峰值,但峰值与木钙掺量的关系存在一定差异;木钙土的水理性质同力学性质保持了一定的正向关联性。木钙土并未产生新的矿物成分,但土颗粒双电层厚度变薄,而且胶结生成物包裹联结颗粒、填充孔隙,从而改善木钙土的水理性质。     

永登5.8级地震极震区黄土微结构孔隙性的定量研究

通过电镜扫描手段和计算机图像处理,对1995年永登5．8级地震极震区遭受地震影响和未遭受地震影响的黄土微结构变化的各项指标进行了对比试验和分析,并将分析结果绘成受震与未受震两种孔隙分布曲线。从这些曲线可以看出,不同地点的黄土孔隙分布特征不同;同一深度不同地点的孔隙分布亦有明显差异。对未受震(粒状架空孔隙结构)与受震(粒状镶嵌孔隙结构)黄土的微观结构进行了定量处理,其分析结果较好地解释了土体的工程性质。同时介绍了黄土微结构研究的方法和要求,通过对黄土微观结构的定量处理,揭示了黄土震陷性与黄土孔隙含量所占比例大小的内在关系,达到了确定黄土场地震陷量的目的,验证了利用微结构研究黄土结构变化的可行性。     

黄土高原西北缘末次冰期晚期以来黄土沉积物的岩石磁学性质

以黄土高原西北缘的靖远和古浪剖面(包含黄土层L1上部和古土壤层S0)作为研究对象,选取代表性样品进行磁化率、频率磁化率、热磁曲线、等温剩磁获得曲线和磁滞回线等测定.结果表明,靖远和古浪L1黄土和S0古土壤具有相似的岩石磁学特征.磁性矿物含量相对较低,载磁矿物均以磁铁矿为主,同时含有磁赤铁矿和赤铁矿,且S0古土壤中的磁赤铁矿含量要高于L1黄土.靖远和古浪剖面L1黄土和S0古土壤的亚铁磁性矿物平均粒度都分布在准单畴(PSD)范围,并且L1黄土平均粒径比S0古土壤更靠近多畴(MD)范围.通过与黄土高原东部黄土剖面L1黄土和S0古土壤的磁化率对比分析,认为导致靖远和古浪S0古土壤磁化率增强的主要因素是气候,但是,研究区受物源影响较大,来自粉尘源区的粗颗粒磁性矿物对磁化率贡献不可忽略.     

饱和黄土动态液化和静态液化机理的差异性研究

饱和黄土在不同外荷载作用下其液化机理具有显著差异.为研究饱和黄土动态液化和静态液化机理的差异性,基于室内动三轴试验和静三轴试验,研究岷县永光饱和黄土动态液化后的动应力与轴向动应变关系、动孔隙水压力比与轴向动应变关系,分析其静态液化后的偏应力与轴向应变关系、孔隙水压力比与轴向应变关系,并结合液化前、后的SEM试验结果,研...     

土工格栅加筋粉煤灰改良黄土力学特性研究

随着西部黄土地区城镇化进程的加快,填挖结合的新增用地方式要求地基处理技术需要重点解决填方区的强度与变形问题。论文将粉煤灰作为改性填料对黄土进行改良,通过直剪试验、三轴试验、湿陷试验与扫描电镜试验,分析不同粉煤灰掺入比条件下加筋与未加筋黄土试样的强度变化规律、宏观破坏特征和微结构特征。结果表明:采用粉煤灰改良和土工格栅加筋后,黄土的最优含水率增大,最大干密度降低。当粉煤灰掺入比λ=20%时,加筋改良效果最好,黄土的峰值强度、残余强度和等效内摩擦角均有大幅提高,侧向变形显著减小,且能有效降低其湿陷性。微结构分析表明:粉煤灰对黄土的改良主要体现在颗粒直接填充和化学结晶体交织成的网状填充两种类型的强化作用,改良后黄土的孔隙率与孔隙尺寸均有所下降。研究结果可为黄土地区填方边坡与填方路基的改良加固提供参考。     

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。     

既有建筑湿陷性黄土地基加固设计研究

湿陷性黄土属于一种特殊土质,对地表水或地下水的变化较为敏感,严重影响了建筑物地基的稳定性。依托某既有建筑湿陷性黄土地基加固工程,结合既有建筑特点,分别从地质条件(内因)、上部荷载(外因)及水因素(诱发因素)3个方面入手,提出采用人工挖孔桩+注浆法、扩大基础及做水泥土搅拌桩止水帷幕等加固措施,来解决该既有建筑湿陷性黄土地基不均匀沉降的问题。该工程为今后类似工程提供了参考。     

结构性参数在黄土地基沉降计算中的应用研究

弦线模量法建立了考虑黄土基本物性指标及附加应力综合影响的弦线模量函数,应用分层总和法计算黄土地基的变形量,并在陕西关中黄土地区工程实践中获得良好的预测结果,而在分析兰州等其他黄土地区地基沉降时,结果出现偏差,究其原因,与计算中忽视了天然状态下黄土的结构性特征有关。以弦线模量法为基础,通过西安近郊4处土样试验和大量载荷试验资料,分析黄土的构度指标与压缩模量、孔隙比、含水量的关系,并将构度指标引入弦线模量表,深化结构性参数在地基沉降变形计算中的理论。     

初始主应力方向角对黄土动变形特性影响研究

建筑物和构筑物地基土体的主应力方向往往发生旋转,因此研究初始主应力方向角对黄土动变形特性的影响规律具有一定的现实意义。通过对不同初始应力状态下原状与重塑黄土进行动扭剪三轴试验,研究了初始主应力方向角对黄土动变形特性的影响规律,结果表明:在不同初始主应力方向角下,原状黄土抵抗剪切变形的能力大于重塑黄土;在其他条件相同的情况下,初始主应力方向角越大,黄土抵抗剪切变形的能力越弱;随着初始主应力方向角的增大,黄土的动剪切模量随动剪应变变化的规律呈现出减小的变化趋势,而阻尼比则呈现出增大的变化趋势;初始动剪切模量与最大动剪应力随初始主应力方向角的增大而减小。建议在初始平均主应力较大的情况下,考虑初始主应力方向角对黄土动变形特性的影响,试验成果可为黄土地区工程设计提供一定的参考。