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。     

含水量对黄土震陷性定量影响研究

含水量是影响黄土震陷性非常重要的参数。本文以洮河三级阶地上典型的Q3黄土为研究对象,对其震陷性特征进行了全面、系统的研究。通过在20 m深探井中依次取得4 m、8 m、12 m、16 m、20 m处黄土原状试样进行室内试验,得到以下结果:(1)天然黄土存在震陷性随深度增加而逐渐减弱的规律;(2)通过增湿、减湿获得5%,10%,15%和20%四种不同含水量黄土试样,同一深度黄土随着含水量增加其震陷性增长的规律明显;(3)通过实验数据分析得到了含水量对黄土震陷性定量影响规律,并根据其规律给出了不同动应力作用下的黄土震陷临界含水量。     

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。     

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。     

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,不同厚度试样所得的湿陷系数相差不大;土层湿陷性较强时,随着压力的增大,两者的差异越来越大,同一压力下8 cm试样所得的湿陷系数大于2 cm试样所得的值。黄土的湿陷性越强,试样厚度对试验所得湿陷性指标（湿陷系数、自重湿陷系数、湿陷起始压力）的影响越大,此结论为室内湿陷试验适当调整试样厚度提供了依据。     

汶川地震后甘肃临夏北塬黄土场地大面积沉陷研究

北塬是位于甘肃省临夏县东北部的黄土塬,塬上分布为典型的马兰黄土。2008年汶川地震以后该地区陆续发生了较大规模的黄土湿陷灾害,并造成相当的经济损失。通过对北塬湿陷性黄土的野外调查和室内试验,研究了黄土湿陷的原因和机理。结果表明,该地区黄土产生大面积沉陷的主要原因是汶川地震中产生的深大裂缝与底部黄土垂直节理贯通形成渗水通道,水在底部不透水层聚集,土体由下至上产生湿陷,从而导致地基沉降。结合经济可行性和当地实际,针对类似原因引起的黄土湿陷问题提出了防治措施。     

对湿陷性黄土场地地震作用工程影响的几点看法

针对《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)中涉及黄土的规定,提出了看法和改进意见,就地震作用对工程的不利影响(如震陷、液化、基桩负摩擦力等),进行了分析并提出相应的工程建议;特别强调地震作用对工程影响必须考虑湿陷性黄土的含水状态。     

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。     

黄土震陷系数与物性关系的研究

以Q3原状黄土为研究对象探讨了震陷系数与各种物理性指标的内在联系,采用多因素回归分析建立了震陷系数与含水量(W)、干密度(γd)、孔隙面积(A)、粘性含量(Pc)、初始动弹性模量(E0)的分析模型,构建了一个综合因子Y1代表上述5指标。结果显示震陷系数与物理指标间具有良好的相关性,其中天然含水量对震陷系数的总影响最大,干窖重次之。说明了原状黄土震陷性参数描述的合理性和基于物性指标参数关系的合理性。     

大厚度黄土地区单击夯击能影响强夯加固效果的试验研究

针对黄土丘陵地区高填方下大厚度黄土地基强夯加固参数及效果开展了系列试验研究,分析了强夯前、后各试验区平均夯沉量和土体主要物理力学指标的变化规律,并给出6 000、8 000、10 000、12 000 kN·m能级条件下强夯加固的夯点中心距、击数、有效加固深度等主要参数,在此基础上确定了强夯有效加固深度的估算方法。试验结果表明,加固后黄土的孔隙比、干密度和湿陷系数可作为强夯加固效果的评价指标;强夯处理后地基土的物理力学指标在满足设计要求时其下限深度即为有效处理深度;在湿陷性大厚度黄土地区,以夯点土和夯间土湿陷性均消除的地基土下限深度可作为有效处理深度。     

压实黄土地基载荷浸水模型试验及湿陷变形计算方法研究

为研究压实黄土地基湿陷变形规律和已有湿陷变形计算方法的可靠性,开展室内杨凌压实黄土地基载荷浸水模型试验,应用一维湿陷系数法、弦线模量法和切线模量法三种方法计算其湿陷变形量,并与实测结果进行对比。实验结果表明压实黄土地基浸水后,湿陷变形很快发生,随后湿陷变形量随时间几乎不再增加,湿陷变形集中在附加应力作用的地基上部土层。三种方法计算的湿陷变形结果表明：荷载板受荷较小时,不考虑侧向挤出和考虑侧向挤出修正系数的一维湿陷系数法所得湿陷变形量分别接近和大于实际变形量;受荷较大时,不考虑侧向挤出和考虑侧向挤出修正系数的一维湿陷系数法所得湿陷变形量均远小于实际变形量。基于原位载荷试验获得的弦线模量不适用于重塑压实黄土地基湿陷变形量计算。切线模量法由于未能较好考虑初始屈服面的弹性变形,计算所得湿陷变形量大于实际变形量。     

木质素抑制黄土湿陷性试验研究

黄土湿陷性常引发黄土地区构筑物基础发生沉降甚至破坏,给黄土地区基础设施建设造成了严重的威胁。通过改良黄土可减轻和降低湿陷性的危害,拟采用绿色可降解工业废料木质素对湿陷性黄土进行改良,发现木质素改性黄土可显著减轻黄土湿陷性的危害,并从形变机制和微结构两方面对改良机制进行解释。研究结果表明：2%木质素掺量的黄土试样,其原有的强烈湿陷性已基本消除,改良效果在4%木质素掺量达到峰值;从形变机制看,木质素的加入改变了其结构特征,原本由湿陷性导致的结构失稳在加压期间被释放,致使改良土受湿陷影响降低;从微结构角度看,木质素会使黄土颗粒之间产生新的胶结物,使颗粒之间的联结力增强,从而提升其改良效果。通过室内试验验证木质素在抑制湿陷方面的有效性,2%木质素掺量即可达到改良效果且具有量省效宏的优点,同时符合绿色施工理念并提高工业副产品木质素的利用率,为实际工程解决湿陷问题提供新参考。     

陕西渭北晚更新世黄土-古土壤结合水膜厚度的试验研究

为深入剖析黄土与古土壤工程性质的影响因素,以陕西渭北晚更新世黄土与古土壤为研究对象,基于核磁共振、比表面积测试并结合理论分析对结合水膜厚度进行研究。试验结果显示：黄土与古土壤的结合水膜厚度存在明显差异,黄土的结合水膜厚度明显大于古土壤,原因在于古土壤孔隙体积及孔径小于黄土,而古土壤中高价阳离子含量大于黄土,同时古土壤颗粒表面分布铁锰质薄膜,其亲水性较弱。分析结合水膜与黄土湿陷性、回弹变形等工程特性间的关系,发现黄土-古土壤的湿陷性随结合水膜厚度的增大而增强,随结合水膜厚度的减小而减弱,结合水膜厚度与卸荷变形系数呈正相关关系。综合分析说明,高价阳离子含量、颗粒表面特性,及孔隙性的不同造成了黄土与古土壤结合水膜厚度的差异,从而导致黄土与古土壤的湿陷性等工程性质有显著区别。     

安哥拉红砂现场试坑浸水试验研究

为准确评价安哥拉红砂场地的自重湿陷特征,开展现场试坑浸水试验,对地表及不同深度地层变形、水分入渗规律和浸水前后标贯击数进行监测与研究,并对现场试验与室内试验结果差异性进行探讨。结果表明：浸水后红砂地基表现为持续抬升,变形曲线可分为陡升、缓升、不稳定和趋于稳定4个阶段;深度8 m以上红砂地层为湿陷沉降变形,累计沉降量为5.6 mm,远小于室内试验计算的自重湿陷沉降量137 mm;红砂竖向渗透速率和水平渗透速率均较大,浸水和停水后红砂含水率变化较快,红砂持水性较差,浸水过程中红砂地层的饱和度小于80%,为非饱和渗透;浸水后红砂地层标贯击数显著降低,具有显著的软化特性。红砂较大的渗透系数和较差的持水性导致红砂很难达到饱和状态,是自重湿陷沉降量实测值远小于计算值的因素之一,一般工程建设中建议可不考虑红砂地基的湿陷特性,而将其按软化特性进行设计。研究结果不仅可指导红砂场地未来工程建设,还可为其他砂土湿陷性评价提供借鉴。     

等吸力三轴剪切试验中非饱和黄土强度变形及水量变化特性

通过饱和原状黄土常规三轴试验和非饱和原状黄土等吸力三轴试验研究吸力和净围压对非饱和黄土强度变形的影响,并用HUANG等、胡冉等和方祥位等提出的土水特征曲线模型分析剪切过程中排水规律。研究结果表明：等吸力下原状土样固结剪切体积变形随净围压增大而增大;等净围压下原状土样固结剪切体积变形量随吸力的增大基本呈减小趋势。p-q平面内饱和土CSL线逐渐超过低吸力下非饱和土CSL线,原因在于随着p值增大,相对于非饱和土,饱和土孔隙比越来越小,较小孔隙比对抗剪强度的贡献逐渐大于非饱和土吸力对抗剪强度的贡献。应用固结稳定的数据拟合出HUANG等和胡冉等提出的模型参数,并预测剪切过程中的排水量,发现剪切速率对排水量有影响,这两种模型适用于剪切速率慢,排水充分的情况,而方祥位等提出的模型对不同剪切速率会拟合出不同的参数。     

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。结果表明:(1)扰动前后湿陷性系数和干密度、含水率、饱和度和塑性均呈负相关,和孔隙比呈正相关,且扰动后湿陷性系数整体上低于扰动前,各指标对湿陷性系数的影响减弱。(2)以干密度、含水率、孔隙比、饱和度和塑性指数作为反映扰动前后黄土湿陷性的因子进行多元线性回归和因子权重分析,得出用以评价扰动前后黄土湿陷性的回归公式和影响湿陷性的因子排序。研究结果对于研判扰动黄土的湿陷性并选择合适的地基处理方法具有一定参考价值。     

兰州重塑黄土抗拉强度冻融特性与衰减模型研究———基于轴向压裂法

针对季节性冻土区黄土路堑边坡在冻融作用下发生剥落的病害问题,黄土抗拉强度的影响不可忽略.以兰州和平镇某人工路堑边坡重塑黄土为研究对象,着重探讨黄土抗拉强度冻融衰减特性.首先采用轴向压裂法测定不同含水量、不同干密度及不同冻融次数下的黄土抗拉强度,然后在黄土抗拉强度冻融衰减规律的基础上提出单因素抗拉强度冻融衰减模型,而后对含水量、干密度以及抗拉强度进行多元非线性回归分析,进而提出黄土多元抗拉强度冻融衰减模型.研究结果表明:黄土抗拉强度随冻融循环次数增加呈指数衰减规律,一般冻融3~5次后抗拉强度达到稳定值,初始含水量对黄土抗拉强度冻融衰减率的影响较大.多元抗拉强度衰减模型可对以含水量、干密度及冻融循环次数为变量的兰州黄土抗拉强度进行预测.