非饱和黄土微观结构与黄土滑坡

原状黄土属于非饱和黄土,对非饱和黄土的微观结构研究对于研究黄土地区边坡的稳定性具有重要意义。通过研究区黄土的SEM图像的微观结构分析和利用Janbu法对典型黄土滑坡进行边坡稳定性的计算分析,认为该地区黄土的内部微观结构以架空结构和镶嵌结构为主,在大颗粒上附着的胶结物较少;随着深度的增加,土体上覆压力增大,土体具有明显的挤压变形现象;黄土体在天然状态下处于极限稳定状态,随着含水量增加,边坡稳定性下降,达到饱和状态时,处于不稳定状态;随着黄土地区经济的快速发展,人类水事活动和工程性经济活动广泛开展,人为因素逐渐成为诱发滑坡发生的主导因素。     

考虑非饱和土与结构特征的黄土湿陷性讨论

首先从黄土的结构特征认识出发探讨了黄土湿陷性的内在因素;其次通过试验数据分析找出对黄土湿陷性影响最大的因素,并进而研究了黄土湿陷发生的作用机制。由此从内因和外因两方面较好地阐述了黄土湿陷性的实质及其发生机制。     

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。     

甘肃永登湿陷性新近堆积黄土的微观结构分析

甘肃永登县树屏村某工程场地土为第四纪新近堆积黄土,其工程性质较为特殊,具有较大的湿陷性,但在天然湿度下震陷性却很小。本文利用扫描显微镜对其微结构图象进行分析,同时结合土工试验结果,揭示了导致其特殊工程性质的微观机理。最后提出了在工程施工中应注意的问题。     

基于三轴试验压实黄土微观结构变化机制研究

采用电镜扫描仪（SEM）对三轴剪切前后压实黄土样在水平面和竖直面进行微观结构观察，从剪切前后孔隙排列、孔隙形态、孔隙尺度变化特征3方面分析宏观强度试验的微观本质。试验结果表明：剪切前后概率嫡均在1附近，不同围压下剪切后土颗粒间孔隙排列无序，对宏观强度影响很小。不同围压下剪切后土样的平均形状系数和周长面积分维值均呈下降趋势，孔隙形态的变化对压实黄土强度不同的贡献较大，且土颗粒的团粒化程度与土样强度正相关；孔隙比的变化趋势与压实黄土强度的变化趋势相反，孔隙尺度的变化是压实黄土强度变化的控制因素。因此剪切前后微观结构的变化能较好地解释宏观试验现象。     

基于三轴试验压实黄土微观结构变化机制研究

采用电镜扫描仪（SEM）对三轴剪切前后压实黄土样在水平面和竖直面进行微观结构观察,从剪切前后孔隙排列、孔隙形态、孔隙尺度变化特征3方面分析宏观强度试验的微观本质。试验结果表明：剪切前后概率嫡均在1附近,不同围压下剪切后土颗粒间孔隙排列无序,对宏观强度影响很小。不同围压下剪切后土样的平均形状系数和周长面积分维值均呈下降趋势,孔隙形态的变化对压实黄土强度不同的贡献较大,且土颗粒的团粒化程度与土样强度正相关;孔隙比的变化趋势与压实黄土强度的变化趋势相反,孔隙尺度的变化是压实黄土强度变化的控制因素。因此剪切前后微观结构的变化能较好地解释宏观试验现象。     

黄土微观参数指标与阻尼比关联度研究

对岷县地震台、庆阳黄土塬2~12m深度土层的粉土、粉质黏土样品,利用室内动三轴试验和扫描电镜试验,测定阻尼比和微观结构特征,研究了粉土、粉质黏土的阻尼比随深度的变化及应力应变关系,采用灰色关联度方法,分析了黄土竖向（沉积方向）和横向（垂直于沉积方向）的微观结构参数对阻尼比影响的主次关系及其权重。研究结果表明:小应变下,粉土和粉质黏土阻尼比随着深度的增加而减小;粉土和粉质黏土的微观参数与阻尼比有一定的关联性,粉土竖向的微观参数对阻尼比的影响较为敏感;粉质黏土横向的微观参数对阻尼比的影响更加敏感;影响权重方面,粉质黏土的平均形状系数影响权重最大,对阻尼比的影响最大;粉土的平均形状系数、分形维数和概率熵影响权重最大,对阻尼比影响最敏感。平均面积无论在关联度还是影响权重方面对阻尼比影响最小,该结论粉土与粉质黏土保持一致。     

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...     

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...     

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。     

黄土的湿陷和震陷

黄土的湿陷性和震陷性分别是黄土在遇水和地震作用下产生的岩土灾害。黄土湿陷性评价及防治已经相对成熟。有些专家试图联系二者,以便解决黄土震陷性的工程评价和处理。本研究中,作者分析了黄土湿陷性与震陷性之间的联系与差异。研究认为,二者的产生都基于黄土的亚稳态结构,都是黄土架空结构破坏所引起,但其触发机制却是不同的。湿陷性产生的主要原因是吸力丧失,而震陷性主要由黄土在动荷载作用下的土体剪切破坏所导致。因此,关于二者之间的联系还不存在坚实的物理基础。     

基于离心机模型试验的非饱和土地基沉降特征分析

非饱和土结构复杂,沉降理论计算还不完善,导致地基沉降的计算值与沉降实测值往往有较大的差异。地基沉降是高速铁路客运专线路基的主要控制因素之一,通过离心机模型试验,对高速铁路非饱和土地基沉降特征进行分析,获得地基的荷载—沉降—时间关系曲线。研究结果表明：非饱和土地基在路基填筑期沉降完成较快,施工期可完成总沉降的75%,经过5~6个月短期放置可完成总沉降的90%左右,其工后沉降满足无砟轨道沉降控制要求,该研究结果可为非饱和土沉降理论分析提供参考。     

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。     

不同区域原状黄土颗粒和孔隙特征分析

研究不同区域黄土颗粒和孔隙大小、形状和排列的定量差异,针对甘肃兰州、陕西西安和山西运城的原状黄土的电镜照片进行定量分析。首先应用Autocad描绘获得颗粒和孔隙的边界,拉开各对象后填充,然后导入到图像分析软件中获得各对象的长轴,短轴、周长、面积和长轴方向角;其次应用得到的参数计算反映对象大小、形状和定向排列的定量参数;最后比较不同区域原状黄土中颗粒和孔隙的定量参数差异。结果表明:甘肃兰州黄土颗粒的平均直径最大,形状最偏离圆形,三个区域颗粒排布在空间分布均匀;甘肃兰州黄土的孔隙平均直径与陕西西安的接近,形状更偏离圆形;颗粒的平均直径接近于孔隙的平均直径,颗粒形状更接近于圆形。     

海原地区黄土的微观结构及地脉动特征分析

1920年8.5级地震诱发了大量的黄土滑坡,对研究黄土地区的滑坡灾害、土层地脉动特征分析具有重要意义。基于高精度电子扫描显微镜（SEM）分析发现海原地震现场表层黄土为架空孔隙弱胶结微观结构,且该黄土是以粉粒为主的低黏性粉土,有震陷和地震滑坡的高风险。基于地脉动测试得到滑坡场地15个地脉动数据,采用傅里叶变换法对苏堡村滑坡土层的脉动特征进行分析,获得地脉动频谱特征曲线。研究表明场地卓越周期建议值为0.126 s,将其划分为坚硬场地,可为该滑坡场地类别划分作为参考,同时发现滑坡体与未滑体的地脉动特征有较大差异,可为海原地震滑坡的脉动特性分析提供依据。     

循环荷载对饱和黄土动剪模量的影响研究

利用装有压电陶瓷弯曲元的双向振动三轴仪对饱和黄土进行了循环荷载试验,并根据静力固结条件下黄土的动剪模量发展规律建立了基于哈定方程的拟合曲线;将循环荷载作用下的动剪模量与静力固结下的动剪模量进行了对比研究,并根据轴向应变的发展规律,确定了以上2种条件下动剪模量产生差异的原因：试样结构性破坏,土颗粒重排列,土体具有很高的敏感性。对于振动过程中的暂停对试验的影响进行了研究,认为由于暂停时间很短,可以忽略这种影响。在振动结束后,对试样在原压力下重新进行固结,结果表明,固结完成后,试样的动剪模量增大,且增大幅度随着密度的增加而变小。     

黄土液化微细观特性试验研究

黄土液化演化过程的微观机理分析是液化防御的科学问题之一。通过微细观及动力学试验探索黄土液化的本质和影响因素。首先用CT细观扫描实验探索黄土渗透液化的细观变化,研究表明土体液面上升的根本原因是弱碱性盐类胶结物的吸水作用导致土样含水面整体上升;试样达到高饱和度,大孔隙周围颗粒间胶结物质破坏后有效应力为零,土层液化。粉土的孔隙尺寸和特殊的胶结物质导致高饱和度。土样微观结构的差异也会影响土的液面上升和破坏强度。针对低黏性粉土、粉质砂土及粉质黏土的三类黄土液化实验分析表明,低黏性粉土动荷加载时间更短,更易于液化,即低粘性粉土液化最为严重,粉质砂土为中等液化,粉质黏土相比其他黄土类别不易液化。电镜扫描土样微观结构参数分析表明,土颗粒周围胶结物质的化学元素比值(Ca/Fe),以及土颗粒粒径分布和孔隙尺寸(孔隙与颗粒比)均影响液化等级,可初步判断液化的强弱。