安哥拉红砂与中国马兰黄土渗透特性对比研究

通过室内变水头渗透试验和现场双环注水试验，测试了安哥拉罗安达红砂的渗透系数。基于试验结果并参考相关文献，对比分析了安哥拉红砂与中国马兰黄土的渗透特性。结果表明，室内试验测得的天然红砂渗透系数为现场试验测试结果的1/8，室内试验测得的压实红砂渗透系数与现场试验测试结果相近。红砂渗透系数的对数与孔隙比正相关，随孔隙比增加而线性增加，工程建设中可按孔隙比估算红砂渗透系数。天然状态下红砂渗透系数约为马兰黄土渗透系数的10倍，且现场试验结果均大于室内试验结果。红砂和马兰黄土均存在水平入渗和竖直入渗，但红砂的入渗距离大于马兰黄土。红砂入渗过程主要为非饱和渗透，而马兰黄土入渗过程主要为饱和渗透。研究结果可为红砂地区工程建设提供参考。     

延安新区马兰、离石黄土饱和渗透特性的试验研究

饱和渗透系数是重要的水文地质参数,由于沉积环境的不同,不同地层黄土的饱和渗透性存在明显差异,研究黄土在天然状态下与室内不同压实情况下的渗透特性对揭示挖填混合区域的地下水流场有重要的理论意义。本次研究以延安新区的马兰黄土及上离石黄土为研究对象,通过室内常规渗透试验,测定原状样及不同干密度重塑样的饱和渗透系数,并进行对比研究。结果表明：原状马兰黄土的密实度相对略低,其饱和渗透系数高于原状离石黄土,约为原状离石黄土的2～4倍。重塑马兰黄土与重塑离石黄土的饱和渗透系数差异不大。在击实作用下,重塑黄土的饱和渗透系数明显降低,约为原状黄土的0.38倍。由于生物孔洞等的存在,原状马兰黄土的饱和渗透系数与孔隙度或干密度无显著的单调关系。而原状离石黄土及重塑黄土的饱和渗透系数随孔隙度的增大而增大,随干密度的增大而减小,且重塑黄土的饱和渗透系数与孔隙度和干密度呈半对数关系。     

降雨作用下马兰黄土渗透规律实验研究

通过自主研制的非饱和土直渗仪,对高为15cm、直径为12.5cm的圆柱形黄土试样进行降雨强度分别为16mm/h、50mm/h、70mm/h的渗透模拟试验,分析降水入渗深度、径流、富集量等与时间的对应关系,探究降水-黄土间的作用模式。得到实验结果:①不同雨强作用下,降水入渗锋面均呈漏斗状,凹面向下,均匀推进;②试验后试样含水率均超过液限,但随雨强增大含水率相应减小;③雨强16mm/h时无径流产生,雨强50mm/h、70mm/h时径流分别在试验开始29min和14min时形成;④降水入渗具有阶段性,雨强16mm/h,可分为快速下渗、缓慢下渗和匀速下渗三个阶段;雨强50mm/h、70mm/h,水开始入渗速率与土自身吸水能力有关,待上覆土饱和,水不仅受重力还受水驱动力的作用,入渗速度加快,最后稳定。获得结论包括:(1)雨强越大,水受重力和水力梯度作用越大,水下渗速度越快,充填孔隙的水就越少;(2)在雨强大于土体吸水能力的一定范围内,雨水补给量、径流量、下渗量以及充填量之间随降雨历时、入渗深度、孔隙度变化等因素出现相互制约、相互促进的关系;(3)试样完成渗流后,土体内形成稳定流,富集量与时间呈线性关系。     

重塑黄土压缩变形的预测模型研究

针对黄土填方场地的沉降变形问题,通过进行不同初始含水率和干密度的重塑黄土的高压固结试验,发现荷载与干密度的比值（p/?d）与荷载（p）呈很好的线性关系,并以此为依据建立了不同厚度（荷载）填方场地的沉降预测模型。该模型有k和b两个参数,其中k随着初始含水率（w0）或初始干密度（?d0）的增大而减小,三者之间的关系为：?d0k +w0 =1;b主要与初始干密度有关,随着初始干密度增大而减小。与前人基于孔隙比和荷载关系所建立的压缩变形计算模型的对比分析发现,用干密度和荷载表示土压缩性的方法与试验数据拟合精度更高,且线性相关性更强,更适合于重塑黄土的压缩变形预测。     

兰州马兰黄土的物理力学特性

马兰黄土属水敏感性地质体,在水软化作用下,土体的物理力学与水理性质呈现出明显的规律性。采用不同的原位及室内试验方法,分别在兰州和荷兰尤怀特两地对兰州地区马兰黄土的工程地质性质进行了测试,系统研究了马兰黄土的物理力学特性。在大量黄土试验资料的基础上,对马兰黄土的工程地质特征进行了系统研究,重点论述了马兰黄土水敏感性和抗剪强度的变化规律,提出了马兰黄土的多项临界指标参数。     

盐分影响重塑黄土渗透性的微观机制试验研究

“治沟造地”修建水库,导致土地盐渍化,而盐渍土的渗透性是影响工程设计、施工安全的重要因素,因此阐明不同盐分含量及类型条件下的重塑黄土渗透性至关重要。通过制备不同盐分含量的钠、钙盐重塑黄土试样,开展一系列室内变水头饱和渗透试验,探析重塑黄土渗透系数随盐分含量的变化规律。结果表明：随盐分含量增加,重塑黄土饱和渗透系数逐渐减小,两者呈负指数相关,含盐重塑黄土渗透系数与不含盐重塑黄土相比均有不同程度减小;同一盐分含量条件下,钙盐黄土的渗透系数小于钠盐黄土的渗透系数。采用核磁共振（nuclear magnetic resonance,NMR）技术,测取重塑黄土的孔隙水赋存状态与孔隙结构随盐分含量与类型的变化;当盐分含量小于2%时,随盐分含量增加,孔隙水赋存状态与孔隙结构的变化使重塑黄土渗透系数迅速减小;当盐分含量大于2%时,随盐分含量增加,孔隙水赋存状态变化使重塑黄土渗透性增加,而孔隙结构变化使重塑黄土渗透性减小且对渗透性的影响占主导,因此重塑黄土的渗透系数缓慢减小;同一盐分含量条件下,钙盐重塑黄土的孔隙水赋存状态和孔隙结构的变化比钠盐重塑黄土更显著。     

非饱和重塑黏土渗透性试验研究

工程中常常遇到非饱和土渗流问题,其渗透性是非饱和土的重要研究内容。采用常规压力板仪详细研究了重塑黏土在3种不同击实功和5种不同击实含水率下的土-水特征曲线,并用变水头法测量了相应的饱和土渗透系数。结合土水曲线和饱和渗透系数,基于Van Genuchten模型和Fredlund模型,详细探讨了重塑非饱和重塑黏土在不同击实条件下的渗透性。结果表明,土样饱和渗透系数随着击实含水率的增大而减小,且随着基质吸力的增大土样渗透性差别逐渐减小。当试样吸力达到1 MPa时,可认为不同击实含水率下试样的渗透性基本相同;在轻型击实和简化轻型击实下,试样渗透性很相似。重型击实功下试样的渗透系数和轻型击实下土样渗透系数的比值 随着吸力的增大而逐渐增大,在饱和状态时比值约为1/100,当吸力达到1 MPa时比值逐渐稳定在1/10右。     

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...     

西安地区马兰黄土的结构强度研究

对西安地区马兰黄土进行了单轴和常规三轴压缩试验,研究了含水量及围压对其结构强度的影响。结果表明,单轴条件下黄土结构强度随含水量增加呈线性减少,常规三轴条件下含水量和围压对其结构强度有着明显的影响。运用莫尔-库仑理论进一步研究了强度参数C、随含水量的变化规律,为西安地区地质灾害防治及工程设计提供依据。     

压实黄土非饱和渗透系数试验研究

压实黄土非饱和渗透特性具有重要的工程意义。对不同干密度的压实黄土试样,采用非饱和导水率测定系统进行非饱和渗透系数量测,得到不同干密度压实黄土的渗透系数与吸力的关系。试验结果表明：渗透系数随吸力的增大而成非线性减小,随干密度的减小而增大;在低吸力时,干密度对渗透系数的影响较大;在较高吸力时,干密度对渗透系数的影响较小。进一步给出了压实黄土的渗透系数模型并进行回归分析,得到各Wind幂函数模型参数与干密度的关系,建立了基于干密度的压实黄土渗透系数的确定方法。     

郑州邙山马兰黄土的光释光(OSL)测年初步研究

对郑州市西北邙山黄土塬赵下峪(34°58'N,113°22'E)剖面上部马兰黄土(厚约87m)不同层位的24个样品作了细颗粒(4-11μm)组分红外释光(IRSL)测年,其中8个样品同时进行了细颗粒组分绿光释光(GLSL)测年。样品的IRSL和GLSL信号强度都在Daybreak1100TL/OSL检测系统中测量。该系统的本底计数为70-80光子/秒。被检测的IRSL和GLSL波长分别为340-480nm和340±25nm;激发光束波长分别为880±80nm和514±14nm,功率为18mW和15-16mW。所有样品的等效剂量都用再生释光法测定;环境剂量率是通过测定样品的铀、钍和钾含量,按Aitken(1985)的转换系数确定的,考虑了含水量的影响及宇宙射线的贡献。从这批样品的光释光测年结果可得以下初步认识:
(1)8个样品细颗粒组分的IRSL和GLSL测定的等效剂量和年龄值,除1个样品外,都在1-2σ范围内一致。这可能提供了沉积物光释光测年可靠性的一种自检方法。(2)邙山剖面马兰黄土不同层位段的沉积速率变化十分显著,从0.4m/ka到5.6m/ka,并与剖面上质量磁化率测定值的变化大致相吻合。该剖面马兰黄土至少有4个快速堆积层(沉积速率>3m/ka),其磁化率低而变化小;3个缓慢堆积层(沉积速率<0.5m/ka),其磁化率大或变化显著,它们之间有一系列过渡层。(3)邙山马兰黄土大体可三分即上部(L_1-1)埋深2.7-27.5m,中部(L_1-2)埋深27.5-57.9m)和下部(L_1-3)埋深57.9-87.9m。它们的形成年代分别为10.8-36.2ka B P,36.2-70.3ka B P和70.3-80.2ka B P。较详细的黄土-古土壤序列年代表将在文中讨论      

马兰黄土的应力-应变本构方程

依据马兰黄土的室内CU试验,运用土力学的相关理论,建议性地提出了马兰黄土的应力-应变本构方程。通过对不同围压下的试验结果(应变小于15%)与理论模型的拟合发现,二者吻合较好。另外,与以往的模型相比,本文的模型参数a和b只需通过一次常规三轴试验即可全部求得,具有参数少、容易确定的优点。     

赵家岸滑坡地区马兰黄土物理力学特性试验研究

浸水或增湿过程中,黄土特有的不稳定结构极易发生破坏,约束黄土的力学行为特征.通过粒度分析、扫描电镜和压汞实验对赵家岸滑坡地区黄土的微观结构进行分析,得到由上到下黏土的胶结作用升高,架空孔隙压缩明显,小孔隙几乎没有变化的特征.不同初始含水量条件下三轴压缩实验显示该区的顶部和底部黄土的强度均随初始含水量的增大而减小.由于底部黄土黏土胶结作用较高,黄土的强度减小速率大于顶部黄土.同时发现c值对于水的敏感性明显大于值,强度的降低主要是c值的减小导致.由于地下水位的升高,滑坡底部黄土的含水量增加,颗粒之间主要承担胶结作用的黏土矿物软化,导致附近的黄土微观结构持续破坏,导致赵家岸滑坡发生蠕动.     

黄土增湿方法的试验研究

黄土增湿方法有预湿法和掩埋法。预湿法增湿时间较快,增湿程度易于控制,增湿效果较好,但无法批量增湿,需单个分别处理,工作量较大。掩埋法可以批量增湿,但增湿时间过长,增湿均匀性较差。土体含水量越高,增湿试验所需时间越短。     

含水率对重塑黄土的变形特性影响的实验研究

采用侧限压缩实验,对相同干密度、不同含水率的重塑黄土进行压缩固结实验。借鉴原状黄土湿陷性的研究方法,分析了含水率对于重塑黄土的变形影响。结果表明:低含水率时,孔隙比随应力的变化近似为线性、割线模量随应力的变化表现明显的非线性、应变速率衰减得快;高含水率时,孔隙比随应力的变化表现为明显的非线性、割线模量随应力的变化近似为线性、应变速率衰减得慢。     

马兰黄土粒度与孔隙的空间变化规律分析

本文对黄土高原不同区域马兰黄土的孔隙和颗粒微细观结构特征进行了对比分析。分别选取陕西泾阳、甘肃正宁和甘肃黑方台地区的原状样,进行颗粒分析试验,并用光学显微镜和图像合成技术,获取了其微细结构图像,对孔隙面积、等效直径进行统计,得到黄土孔隙的定量参数。对比表明：平均粒径自西向东递减,甘肃黑方台马兰黄土最大,甘肃正宁居中,泾阳最小,而黄土孔隙平均直径甘肃正宁最小,泾阳与黑方台相近。黄土成分和结构与沉积环境有关,其孔隙分布特征与粒度组成间存在一定关系。     

黑方台马兰黄土固结条件下孔隙变化特征

甘肃临夏地区的黑方台由于长期的农业灌溉导致台缘滑坡频发,整个台面普遍下沉3m以上。文章通过原状黄土的增湿固结实验、压汞试验和环境扫描电镜等对黑方台顶部和底部的原状黄土进行孔隙特征的分析。黑方台顶部黄土颗粒排列极为疏松、孔隙较大、黏土含量较低。底部黄土排列较为紧密,具有一定的孔隙,黏土含量较高。顶部黄土在固结实验中,21%含水量的黄土发生孔隙比突降,黄土的微观结构强度此时迅速减小或丧失。然而底部黄土没有发生明显的突变,水敏性不强。利用压汞试验确定了黑方台顶部黄土的孔隙主要压缩区间为孔径大于100m、孔径5～20m之间; 底部黄土的孔隙主要压缩区间为孔径大于100m、孔径1～10m之间。而且孔径小于0.1m的孔隙随含水量的升高具有增加的趋势。     

黄土高原马兰黄土记录的MIS 3温湿气候

对位于关中盆地的大荔地区甜水沟和垣雷两个剖面末次冰期盐和有机质碳同位素组成、磁化率和频率磁化率进行了系统研究,初步讨论了MIS3后期(即MIS3a)的"高温大降水事件"对黄土高原南部气候和植被的影响.在40～30kaB.P.的MIS3a时期,大荔地区气候总体表现为湿润、温暖,植被覆盖程度高,植被中C4植物的相对含量增加,土壤发育较好.中国大陆黄土-古土壤序列在MIS3的磁化率较之末次冰期的其他时段均有所增加,但不同地区的增幅各不相同.