黄土微结构区域变化规律及与湿陷性相关性研究

黄土中的微结构是影响黄土湿陷的重要因素。本文运用扫描电子显微镜对黄土微结构进行观察并对统计数据进行了分析，结果表明黄土微结构在区域上存在一定的变化规律。即，由西北的粒状、支架接触式结构，逐渐过渡到东南的凝块、镶嵌胶结式结构。通过对黄土矿物颗粒接触关系和孔隙与湿陷性的关系的分析，并根据非饱和土粒间吸力理论分析，认为支架结构孔隙为黄土湿陷变形提供了空间条件，而黄土微结构吸力空间分布的不均匀性是引起黄土湿陷的根本原因。     

基于微结构参数主成分的黄土湿陷性评价

黄土的湿陷性与其微观结构特征密切相关,它的微结构又受其应力状态和所处的含水状态影响。通过改变含水率与固结压力,对西安原状黄土进行了湿陷性试验,由此分析了不同含水率与固结压力条件下湿陷性的差异与联系,同时通过电镜扫描（SEM）获取了湿陷前、后黄土试样的微结构照片,进而获取了相应条件下的SEM照片的简单微结构参数。分析了湿陷前、后微结构参数的变化,探讨了简单微结构参数间相关关系,基于主成分分析法构建了合成微结构参数。研究表明：随着固结压力的增大,颗粒体所占比重越来越大,第1主成分近似线性增大,黄土湿陷系数与其累积主成分呈线性关系。根据这一重要认识,建立了主成分得分的湿陷系数计算方法,进而建立了黄土湿陷性评价方法。该研究对定量研究黄土湿陷性的微结构效应做了有益的探索。     

湿陷性黄土变形的微结构突变模型研究

根据湿陷性黄土的湿陷特点,分析了其主要影响因素,包括外部因素：水、荷载与内部因素微结构及其力学性质。从湿陷性黄土的湿陷性影响出发,建立了湿陷性黄土结构失稳突变模型,并从模型基本假定、微结构模型应力特性和湿化于微结构失稳的突变关系3个方面进行了理论分析研究,在一定程度上揭示出湿陷性黄土变形机制和规律。通过微结构突变失稳理论发现：当应力状态满足孔隙微结构失稳判别式时,微结构元的变形状态将诱发微结构失稳崩塌。微结构的稳定性与结构刚度 和受力状态 密切相关。地下水不仅改变了颗粒的受力情况,更重要的是使颗粒间连接刚度降低,从而导致微结构失稳。     

黄土压缩变形的微结构效应

通过微结构要素定量分析,研究了黄土在压力作用下的微结构要素变化规律,结构状态变化的阶段性和结构要素调整的差异性等问题,初步揭示了黄土宏观变形的微结构控制机理。     

湿陷性黄土增湿和减湿效应的探讨

湿陷性黄土的湿陷性不是一成不变的。土中含水率的变化产生的增湿和减湿效应,对黄土湿陷性影响很大。进行黄土湿陷性评价时,应注意以动态的观点和方法综合分析、预测增湿和减湿效应的不利影响,以便采取有效的处理措施,消除工程事故隐患。     

太原市湿陷性黄土及其分布

太原市湿陷性黄土及其分布林景贤，曹希胜（山西冶金岩土总公司）笔者在太原地区进行工程地质勘察时，对工作区的探井样品进行了物理性质的分析测定，获得了有价值的资料。１湿陷类型和湿陷等级湿陷系数３Ｓ值大于０．０１５时定为湿陷性黄土，计算湿陷性系数民值按）一～...     

强夯对黄土粒度组成及湿陷性的影响研究

在电镜扫描和高精度的粒度分析试验的基础上,讨论了西安至禹门口高速公路路基黄土采用强夯处理前后的粒度组成变化,并分析了这种变化及其对黄土湿陷性的影响。得出了“强夯的冲击能破坏了黄土的初始颗粒骨架,黄土中集粒、团块表面的胶结物剥落,颗粒变细,并填充到孔隙中,使得孔隙减小,土体结构变密,黄土湿陷性减弱甚至消失”的重要结论。揭示了强夯处理黄土湿陷性的机理。     

基于微结构失稳假说的湿陷性黄土体积应变计算

针对黄土的湿陷变形问题,提出了一个微观结构模型,并由微观孔隙体积分布函数和黄土微结构的失稳判别条件,计算出土样中原状部分与扰动部分的体积比率;按复合体串联的力学模式推导出原状黄土的崩塌性体积-应变关系;计算实例与试验结果比较符合。尽管黄土的结构强度随含水量的不同而剧烈变化,但一些压缩试验表明：结构破坏阶段的压力范围在对数坐标中基本保持不变, 且压缩曲线相互平行,这一现象用孔隙失稳的必要条件得到了证明。     

黄土微结构的试验研究

本文通过电镜扫描分析手段,对Q3黄土试验场地土样微结构特征的各项指标进行了比较和分析,旨在找出其规律性。同时,本文还介绍了黄土微结构的研究方法和要求。结合室内实验,对所获得的一系列黄土特性量化指标进行了分析对比,揭示了微结构与黄土液化之间的内在联系。研究结果表明,由统计值变异系数,能达到对黄土场地液化势起到相当程度确定性的目的,验证了利用微结构研究黄土结构变化的可行性。     

黄土湿陷性的微结构不平衡吸力成因论

分析了黄土粒间吸力的基本特性及其湿陷的微观过程,探讨了黄土在应力状态作用下由于浸水增湿而产生的微结构单元体滑移动力和阻力随饱和度、上覆土压力的变化规律,提出了微结构与广义吸力综合效应的湿陷性控制机理---微结构不平衡吸力成因论及其定量模型,从理论上分析了湿陷性与增湿水量、压力及深度的关系,揭示了土湿陷效应的内在规律。文中认为,湿陷过程就是水的楔入导致小孔隙广义吸力的逐渐丧失和大孔隙湿吸力的逐渐增大引起的微结构重建动力与重建阻力间的动态对抗过程。最后,讨论了湿陷的基本条件及影响因素。     

引黄入晋工程大梁水库坝基黄土湿陷变形特征及对工程的影响

引黄入晋工程大梁水库坝基存在大面积厚层上更新统（Q3）黄土。通过大量试验数据统计,湿陷起始压力、湿陷系数峰值的研究,以及不同埋深黄土微观结构的扫描电子显微镜研究,证实黄土的湿陷主要受架空孔隙的控制,随着土层埋深的加大,黄土结构逐渐由架空结构向局部架空或架空镶嵌型结构转变,因而湿陷性也逐渐减弱,为坝基黄土工程处理措施提供了依据。     

黑方台黄土的孔隙特征及其与湿陷性的关系分析

为探究黄土的微观结构特征及其对湿陷性的影响,以黑方台10m、20m、26m和30m埋深的Q3黄土为研究对象,采用双线法测得土体的湿陷系数,并用光学显微镜和图像合成技术获得湿陷前后的微结构图像,统计出孔隙的面积和等效半径,分析了颗粒组成及孔隙等效半径随深度的变化规律,探讨了孔隙分布特征对湿陷性的影响。结果表明：随埋深增大,黑方台黄土颗粒粒径减小、大孔隙减少而中小孔隙增加,峰值对应的孔隙等效半径减小,小于10m的孔隙减小;土体的孔隙分布特征会对其湿陷性产生显著的影响,黄土中的大中孔隙越多,其湿陷系数越大,湿陷性越强。     

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。     

大跨度深埋黄土隧洞的开挖效应研究

本文研究了大跨度深埋黄土隧洞在其它条件不变的前提下, 全断面开挖时黄土的变形破坏规律和衬砌中内力的分布规律, 指出了它们存在本质区别的原因在于不同的开挖方式, 揭示了开挖的本质, 分析了内力合理分布的条件。     

粘性土微观结构研究回顾与展望

本文回顾了粘性土微观结构研究的发展历史, 分析了我国微观结构研究现状及存在问题, 展望了今后研究的发展趋势。     

黄土土性参数的统计分析

讨论了土性参数不确定性的主要来源, 并对黄土高原典型地段黄土土性参数进行了详细地统计分析, 结果表明黄土土性参数的均值、标准差和变异系数具有明显的区域性特点, 土性参数的统计必须针对具体的工程进行。黄土的物理力学指标的分布多服从正态分布, 在边坡可靠度计算中各指标均可用正态分布近似。     

黄土高原草本植被水土保持作用研究进展

草本植被具有积极的保持水土的作用,在黄土高原生态环境建设中具有不可替代的作用。在系统分析黄土高原草本植被保土减蚀作用研究的过去与现状的基础上,归纳并总结了草被覆盖度与水土流失量、草被植物与地表径流系数、草被植物地下根系与土壤抗冲性及抗蚀性等方面的最新研究进展,并针对各方面存在的问题以及今后有待深入研究的问题进行了探讨。     

西宁黄土碎屑锆石年龄特征及其 对黄土高原黄土物源的指示意义

物源研究是理解黄土高原风成沉积物中古环境记录的关键一环。众多证据表明,黄土高原西北部的阿拉善高原及其周边广袤干旱地区是黄土高原黄土的主要风尘源区。但是,基于锆石U-Pb同位素地质年代学的证据对此提出了质疑。黄土高原黄土与青藏高原北部物质中的锆石具有相似的年龄分布,预示黄土高原风尘主要以西风搬运的方式来自青藏高原北部,特别是柴达木盆地。本研究通过分析西宁黄土的锆石年龄特征验证此假说。西宁处于在从青藏高原北部到黄土高原的假想搬运路线上。西宁黄土主要来自青藏高原北部的干旱区。西宁黄土中锆石的主要年龄分布与黄土高原黄土相似,反映青藏高原北部确实为黄土高原黄土的主要物质来源。但是,与黄土高原黄土相比,西宁黄土缺少年龄在360Ma左右和年龄小于100Ma的锆石。这两组年龄的锆石可能来自其他地区,例如处于中亚造山带。由于阿拉善干旱区也通过河流搬运接收来自青藏高原北部的物质,锆石 U-Pb年龄证据并不能排除阿拉善干旱区作为主要风尘物源的可能。相反,阿拉善干旱区还接受来自其北部中亚造山带和其本身华北克拉通的物质,来自阿拉善干旱区的风尘可能更好地解释黄土高原黄土中的锆石年龄特征。     

有关中国黄土高原黄土物质的源区及其输送方式的再评述

仅通过对黄土的研究来认识黄土物质的源地和输送方式、沉降过程往往需要假设和推测一些问题,不够直接和全面,借助对沙漠和大气中沙尘粒子本身的研究则可以更清晰地认识它们.文章在以往对黄土物质源区、输送和沉积过程研究的基础上,对有关这些问题的研究进展,特别是2000～200年以来的进展给出了进一步的评述.结果表明:蒙古源区、以塔克拉玛干沙漠为主体的中国西部沙漠源区和以巴丹吉林沙漠为中心的中国北部沙漠源区贡献了亚洲沙尘释放总量的约70%,它们可视为亚洲沙尘的3个贡献量最大的源区,也可视为是黄土高原黄土物质的主要源地;有关亚洲沙尘的输送,在接近其源区的区域其沙尘浓度峰值在1km及其以下,在中国内陆其峰值通常在1～3km高度,在日本等东亚区域在2～4km高度,在太平洋中部峰值位于4～5km高度,在美国西部在5～7km的位置.通常,亚洲沙尘的区域尺度输送主要受近地面层东亚冬季风的控制,沙尘穿越太平洋的跨洲输送模式与全球尺度的大气环流变化紧密相关,特别是受中纬度西风带的影响.关于黄土高原黄土物质的沉降和堆积,近地面层东亚冬季风起到的是控制性的作用,沙尘在黄土高原的沉降以干沉降为主.晚第四纪黄土-古土壤中的90%以上是亚洲沙尘粒子的沉积物,不到10%受到了再作用过程的影响.