四川九寨沟地区黄土的初步研究

九寨沟地区的黄土孤立产出于海拔2 300－2 800m的洼地中，其内含古风化界面。通过对黄土的物质成分、结构、扫描电镜形貌、孢粉、ESR测年等分析测试，确定其为冰缘黄土，划分了九寨沟地区更新世冰期。     

唐山大气降尘的矿物组成与微观形貌特征分析

应用X射线衍射线技术(XRD)和扫描电镜技术(SEM/EDX)对唐山大气降尘中颗粒的矿物组成及微观形貌进行了研究。结果表明,唐山大气降尘的主要矿物组分是方解石、石英和粘土,次为赤铁矿、石膏、白云石及长石类矿物,其它的矿物还有菱铁矿、菱镁矿、石盐、沸石、角闪石、钙芒硝和无水芒硝等;其形貌特征主要有球状、层状、片状、柱状和块状等规则形态及矿物单体和矿物集合体等不规则形态;对XRD的检测结果进行分析后,表明大气降尘颗粒物的主要来源为地面扬尘、建筑扬尘、工业尘及在大气环境中新生成的矿物。     

排水对黄土动力特性及微观结构特征的影响研究

利用动三轴仪对原状黄土饱和后的试样进行了排水条件下的动载荷试验,分析了排水条件下土样的变形、孔压、应力应变滞回圈特点及试验前后微观结构的变化。动三轴试验分析结果显示,与不排水条件下的3个明显的变形阶段相比,排水条件下的变形阶段明显不同;排水条件下动三轴试验过程中孔压整体处于稳定水平;在振次N=1、N=50、N=100下的应力应变关系形成的滞回圈形状相差不大,但与传统的椭圆形滞回圈相似度不高。通过对扫描电镜试验和压汞试验的微观结构结果分析显示,试验前后土样的微观结构、颗粒之间的接触和孔隙的大小等都发生了明显改变。微观试验结果分析得出了动三轴试验前后土颗粒间的变化为：由相对松散状态转变为相对密实状态,由支架接触、接触面积较小变为镶嵌接触为主、接触面积增大;孔隙孔径的变化上,试验前后不同孔隙孔径所占的百分含量明显发生了变化,尤其大孔隙的变化最为明显,土样中的大孔隙明显减少,微、小孔隙增多。     

太原湿陷性黄土微观结构沿剖面变化特征研究

本研究对山西太原某地不同深度单线法室内自重湿陷后黄土样,通过压汞与扫描电镜观测相结合分析,描述了黄土颗粒、孔隙的形态特征并揭示其随深度的变化规律。得出如下结论：(1)黄土颗粒受风化等作用影响,随深度有细化的趋势。(2)不同深度孔隙稳定性与颗粒形态、颗粒间胶结状态等多因素相关。(3)将孔隙划分为大(>20μm)、中(5～20μm)、小(0.1～5μm)、微(<0.1μm)4种尺寸类型。大孔隙不稳定,随深度增加而减少,而微孔隙基本不受土层深度的影响。(4)中、小孔隙范围内,包括不同大小能承受一定荷载的亚稳定孔隙。在一定深度范围内,该孔隙随深度增加由大到小逐级被破坏、转化为更小的孔隙。该范围土层黄土依旧处于亚稳态结构,具有湿陷性。(5)深度增加至土体自重超过最后一级亚稳孔隙的强度界限时,小孔隙被压缩破坏,黄土结构趋于稳定,此深度以下黄土基本丧失湿陷性能。     

西宁黄土石英颗粒表面结构与黄土物质来源探讨

利用电子扫描电镜分析了西宁黄土地层中的石英颗粒表面形态和机械结构特征,发现近1.2Ma以来西宁黄土石英颗粒形态以尖棱角-棱角为主,颗粒表面具有典型的剪切断口或大贝壳状断口或平行擦痕,且比例较高;有些颗粒表面还具有V形坑、水下磨光面,这类颗粒以次圆状为主,这些信息指示出,西宁黄土物质不是主要来源于沙漠环境,而是来源于青藏高原第四纪冰川和冰缘作用区.     

人工制备湿陷性黄土微观结构分析

天然黄土具有很强的结构性,在采样、运输、制样过程中,都会对试样产生不可避免的扰动。本文基于Monte Carlo原理,选用无黏性材料石英粉、砂和黏结性材料膨润土、石膏和工业盐,采用空中自由下落法制备人工湿陷性黄土,并分别施加5kPa、10kPa、15kPa竖向固结压力,固结9个月后取样进行土工试验和电镜扫描测试。土工试验结果表明:随着固结压力的增大,抗剪强度指标得到一定提升,湿陷峰值系数减小。通过扫描电镜微观结构分析表明:架空孔隙受固结压力作用影响较大,粒间孔隙对固结压力作用反应相对迟钝;随着固结压力的增大,颗粒的各向异性、面积比和等效直径增大,而扁圆度和充填比减小。土的内摩擦角、黏聚力和湿陷系数等力学参数与面积比、充填比、等效直径、各向异性、扁圆度等微结构性参数存在着良好的相关关系。从微观角度证明该人工制备湿陷性黄土是一种较为理想的湿陷性黄土模型试验相似材料。     

碳酸盐岩残积红粘土微观结构的扫描电镜研究

根据大量的扫描电镜照片和辅助的X射线能谱分析资料,对残积红粘土微观结构进行了分类研究,指出前人研究不足之处是没有充分考虑土的形成条件、形成环境、土的成因以及组成矿物成分和形态.经研究认为,残积红粘土具有叠片状、絮凝状、粒斑状、斑状、斑块状、球粒状等结构,这些结构与组成红粘土的矿物形态及其成因密切相关.     

强夯法加固湿陷性黄土的微观研究

黄土的湿陷性对于建筑的安全具有极大的危害性,而强夯法可以有效地消除黄土的湿陷性。通过对强夯前后湿陷性黄土的物理力学性质及微观结构进行对比分析,强夯效果沿深度可分为三段,从3 m至8 m为强夯效果最佳段。强夯使土体中孔径大于20 μm的孔隙含量减少,小于5 μm的孔隙含量增加,土体的致密程度提高。     

生石灰改良黄土的微观机制试验研究

为探究石灰掺量对黄土强度的影响规律及其微观机制,采用不同比例的生石灰对黄土进行改良。开展了直剪试验、压汞试验及扫描电镜测试,定性和定量分析素黄土及不同石灰掺量改良黄土的强度特性和微观结构变化规律,并对石灰改良黄土的微观机理进行较为深入的分析。结果表明:石灰改良黄土的抗剪强度参数随着石灰掺量的增大出现先增大再减小的变化规律,在石灰掺量约为8%时,其黏聚力和内摩擦角达到最大值;石灰的掺入使黄土骨架颗粒之间及其表面附着的胶结物逐渐增多,孔隙被胶结物质填充,土体中的不稳定孔隙逐渐减少,整体性增强;但当石灰掺量过大时,多余的石灰会堆积于团粒之间,影响团粒之间的胶结。石灰改良黄土强度提高的原因是石灰水化反应生成的胶结物质增强了土颗粒之间的胶结程度,增大颗粒间的相互摩擦,使土体结构更加稳定,提高土体强度;石灰掺量过高时,改良黄土抗剪强度降低是因为过量的石灰影响了土颗粒之间的胶结作用。研究成果既是对黄土强度特性及微观结构理论研究的丰富与充实,又可以为改良黄土工程设计的相关参数选取提供参考依据。      

黄土样中石英单矿物的分离

X射线衍射分析、扫描电镜测试和粒度分析结果表明，用焦硫酸钾熔融－氟硅酸溶解法可有效地分离黄土样中的石英单矿物，且提取后的石英颗粒形状和粒度组成没有明显受到化学反应影响。     

辽西地区黄土的强度与本构特性

采用应变控制式三轴仪对取自辽宁西部地区阜新-朝阳段黄土的力学性质进行了试验,获得了黄土的应力-应变关系和抗剪强度的变化规律;采用人工制备不同含水率试样的方法,测试并分析了含水率对黄土本构和强度特征的影响。结果表明：(1)试样的应力-应变关系在不排水剪条件下呈强软化型,表现为脆性破坏;在固结不排水剪条件下随初始含水率的增加由弱软化型向硬化型转变;而在排水剪条件下低含水率时呈软化型,随含水率增加,呈弱硬化型和硬化型。(2)饱水后试样的抗剪强度有很显著的降低:c_UU为13.7～363.3 kPa时,φ_UU为18.6°~40.2°;而c_UU为0.2～29.6 kPa时,φ_CU则为4°～23.4°。(3)土的有效抗剪强度指标均随含水率增加呈非线性减小的关系,粘聚力与含水率呈半对数函数关系,内摩擦角则与含水率呈幂函数关系。给出了黄土本构的数学模型和黄土抗剪强度指标的取值方法。     

辽西黄土湿陷变形特性及湿陷后微观结构变化

初始含水率对黄土湿陷性具有重要的影响。利用人工制备不同含水率的试样对辽西黄土的湿陷变形特性进行了试验研究,并采用SEM技术测试了黄土湿陷前后的微观结构变化,采用微结构定量化分析方法和分形几何方法分析了黄土试样微观孔隙的变化特征。结果表明：1)初始含水率对辽西黄土的湿陷变形具有显著的影响,随着试样初始含水率的增大,同一压力下的湿陷变形量越来越小;2)不同初始含水率试样的压力-变形关系曲线可以统一用双曲线形式表达;3)湿陷后黄土试样的结构变得较为致密,孔隙总数显著增加,而孔隙面积减小。湿陷过程主要是小孔隙数量增加、孔隙形状分维数减小、孔隙复杂程度显著增加的过程。     

Deformation Characteristics of Loess Landslide along the Contact between Loess and Neocene Red Mudstone

The loess landslide along the contact between loess and Neogene red mudstone (NRM) is one of those that have occurred extensively and frequently in loess areas of China. To better understand the mechanism of this type of landslides, a distressed loess slope being subjected to deformation along the loess-NRM contact was comprehensively investigated through approaches of field monitoring and laboratory physical modeling. Field observation and physical modeling shows that the slope deformation will experience two distinct processes: 1) laterally retrogressive and vertically progressive propagation, which was initiated by falling of the slope head; and 2) retrogressively separate mass sliding along the weak basal zone of the loess-NRM contact with minor sliding along the paleosols within the loess. Shear failure of the loess-NRM contact may initiate in the middle section, followed by a progressive propagation towards the slope toe and inner slope. Analysis reveals that the deformation characteristics of the distressed slope are largely constrained by slope topography, the unique structure, physical and mechanical properties of loess and paleosols, and occurrence and nature of the loess-NRM contact. Rainfall has significantly influence on the deformation characteristics of the slope through its interaction with the loess and soil of the loess-NRM contact. Additionally, improper style and intensity of cutting on the slope greatly enhance and accelerate the deformation course of the slope.     

豫西湿陷性黄土的工程地质特征及基础选型探讨

首先介绍了豫西湿陷性黄土的分布区域、工程地质条件及湿陷性特征,总结了豫西湿陷性黄土地区建筑基础选型情况,同时对建筑基础选型中存在的有关问题进行了分析。     

阜新——朝阳高速公路段湿陷性黄土基处理方法及效果

对辽西黄土进行强夯法、灰土挤密桩法和冲击碾压法加固路基的试验研究,旨在确定辽西湿陷性黄土路基处理的技术方案和技术参数。以现场测试和室内试验相结合的方法,对试验路段的不同处理方法处理前后的黄土物理力学性质进行了对比。结果表明:(1)夯击能为800~1600 kN.m、夯击数不小于8击,对处理深度4~6 m的黄土较为有效;(2)灰土挤密桩法可以消除桩深范围内及桩端下一定范围内的黄土湿陷性,较适合于深厚湿陷性黄土的处理;(3)冲击碾压法适合处理黄土厚度较小和表层黄土的处理,碾压遍数以40遍为最佳,其处理深度在1 m左右。这些成果为该地区湿陷性路基处理提供了参考。     

辽西黄土陡坡的冲刷破坏机制

以70°辽西黄土陡坡为例,在降雨强度为2.7 mm/min条件下对边坡坡面冲刷破坏特征进行了室内物理试验模拟。试验发现：随着降雨的持续坡面水流能量不断增加,致使侵蚀强度增强;边坡的侵蚀方式从试验初期的片蚀,到中期的细沟侵蚀,最后演化为坡顶部的切沟侵蚀和坍塌。基于试验成果,采用SEEP/W程序对降雨条件下边坡降雨入渗规律进行数值模拟,发现在降雨过程中坡顶部所产生的水头压力最大,随高度降低呈减小趋势;运用PFC2D颗粒流软件从微观角度对坡体土颗粒运动情况进行模拟,结果发现位于坡顶的颗粒最先被径流冲刷带走,且下落速度很快。经对比表明：数值模拟结果和物理模拟试验现象基本一致,可为进一步研究黄土边坡冲刷破坏规律提供参考。     

阜新-朝阳高速公路段湿陷性黄土路基处理方法及效果

对辽西黄土进行强夯法、灰土挤密桩法和冲击碾压法加固路基的试验研究,旨在确定辽西湿陷性黄土路基处理的技术方案和技术参数.以现场测试和室内试验相结合的方法,对试验路段的不同处理方法处理前后的黄土物理力学性质进行了对比.结果表明(1)夯击能为800～1 600 kN·m、夯击数不小于8击,对处理深度4～6 m的黄土较为有效;(2)灰土挤密桩法可以消除桩深范围内及桩端下一定范围内的黄土湿陷性,较适合于深厚湿陷性黄土的处理;(3)冲击碾压法适合处理黄土厚度较小和表层黄土的处理,碾压遍数以40遍为最佳,其处理深度在1 m左右.这些成果为该地区湿陷性路基处理提供了参考.     

黄土湿陷性与土体物性指标的相关性研究

为充分应用现有的试验资料,构建出一套快速准确的预测评价黄土湿陷性的新方法。笔者基于咸阳黄土塬区多年积累的岩土勘查数据资料,采用因子分析理论同偏最小二乘法及回归分析法相结合的研究方法,深入挖掘试验数据,应用黄土湿陷机理理论基础分析土体物性指标与黄土湿陷系数相关性及主要影响指标,分别构建了基于PLS方法及LogisticCum函数的黄土湿陷系数预测模型。结果表明,采用LogisticCum函数所构建的黄土湿陷系数与饱和度、孔隙比的三维曲面方程在预测黄土湿陷性方面是可靠的,模拟结果更加接近实际,可以满足工程应用的需要。     

高湿度Q2黄土的试验流变特性

高湿度Q2黄土具有明显的流变现象.本文针对逆作法设计的宝鸡火车站北口地下商场工程的高湿度Q2黄土.首先研究提出了一套三轴蠕变试验方法;然后通过试验,提出了高湿度Q2黄土的流变特性.这是建立高湿度Q2黄土非线性流变本构模型所必须的基础.     

延安Q3原状黄土渗透各向异性及微结构分析

为研究原状马兰黄土的渗透各向异性,以延安削山造地重大工程开挖所揭露的完整黄土剖面中的马兰黄土层为研究对象,采用室内变水头渗透试验获取不同埋深不同渗流时长原状黄土垂直向和水平向的渗透系数,并对试验前后黄土试样垂直向和水平向SEM（scanning electron microscope）电镜扫描结果进行分析,从微观结构上揭示原状马兰黄土结构各向异性的原因。结果表明：原状黄土垂直向和水平向饱和渗透系数具有显著各向异性,且垂直向和水平向渗透系数都随渗流时间的持续而减小,各向异性渗透性能在时间尺度上具有某种衰减关系;同时,原状黄土各向异渗透性能随埋深的增大而逐渐减弱;土颗粒结构的接触、排列方式是导致黄土原生各向异性的根本原因,也是导致渗流初始阶段渗透系数各向异性的原因,而渗流作用产生的次生结构各向异性则使渗透系数各向异性在时间尺度上表现得更为明显。