微观尺度下黄土多级湿陷性研究

[目的]验证黄土多级湿陷性以及探究微观尺度下黄土的湿陷变形方式,为黄土的湿陷变形机理研究提供科学依据。[方法]分别设计、实施了室内循环加水湿陷试验和相同样品增湿前后微观结构观察试验,并分别对湿陷数据与扫描电镜影像进行分析和对比。[结果]湿陷数据表明,在黄土达到一次湿陷稳定以及去水稳定后,在装置内再次加水会导致试样再次发生明显形变,而黄土的微观结构在湿陷过程中发生了溶解、移动、重组三种变形方式。[结论]黄土结构这种破坏—重组—破坏的动态循环过程是黄土能够发生多级湿陷的内在原因。     

黄土湿陷性与土性指标的关系及其预测模型

[目的]充分挖掘现有黄土湿陷试验资料的价值,建立基于黄土湿陷性机理的湿陷系数预测模型。[方法]以山西省中部黄土为例,基于前期开展的原位大型浸水试验及配套的室内试验资料,首先按物理意义的异同将黄土土性指标分为7大类,而后通过黄土物理力学参数与湿陷系数散点图,对各土性指标与湿陷系数的相关性从土力学与工程地质学角度进行了深入的分析和讨论,再利用偏相关分析定量地给出湿陷系数与各土性指标的相关性及相关程度排序。[结果]根据排序剔除了相关性非常小的液、塑限及塑性指数这一大类指标,其余6大类指标中相关性由高到低依次为:取土深度、孔隙比、干密度、压缩模量、饱和度、颗粒组成C_(5~15μm),并将上述结果引入RBF神经网络,建立了基于黄土湿陷性机理的、参数选取较为全面、建模方法较为科学的湿陷系数预测模型。[结论]通过非母体数据的验证表明模型精度可以满足工程应用的需要,研究过程与结果可加深对黄土湿陷机理的认识。     

不同地区黄土湿陷性和结构性综合分析

对甘肃省兰州市、陕西省杨凌区及河南省巩义市3个采样地黄土进行侧限压缩试验,分别求取了它们在不同含水率下的湿陷系数和结构性参数,较好地揭示了黄土湿陷和结构的变化特性.结果表明,从重塑黄土、原状饱和黄土压缩曲线的相对分布位置可以直观看出黄土的联结和排列特性对黄土结构性的贡献作用和影响;黄土结构参数在前期随含水率变化较大且无统一变化规律,但超过一定压力值之后,结构性参数与湿陷系数随含水率变化分布规律一致,即随含水率增大而减少;各个地方黄土分界点压力值随地域变化呈现出规律性变化;结构性参数在表示试验前期黄土结构变化方面要比湿陷系数灵敏有效.     

由灌溉引起的黄土湿陷过程中碳酸钙行为研究

长期以来,有关黄土湿陷的研究一直忽视对碳酸钙行为的探讨。本研究利用扫描电子显微镜(SEM)和能谱分析(EDX)技术研究了黄土中碳酸钙的分布,通过室内模拟实验,探讨了由灌溉引起的黄土湿陷过程中碳酸钙的行为,初步得出以下结论:黄土颗粒间存在大量碳酸钙,在黄土湿陷过程中碳酸钙发生淋溶、移动损失,其中以移动损失为主,溶解损失相对较少。碳酸钙的移动损失量随透水量增加而增加,在下部土层发生聚集。     

基于GIS与RS的北方农牧交错带宏观生态背景分异研究

提出了用数据挖掘中的预测技术进行黄土湿陷性评价。根据实际工程资料建立黄土物理力学数据库,用BP算法建立预测模型。实例分析表明,预测湿陷系数所得的湿陷量计算值精度可达89%,这说明黄土湿陷性的智能化评价方法具有可行性和实用性。     

黄土湿陷性评价及防范措施

论述了黄土的湿陷机理、湿陷性评价指标及影响湿陷性的因素，提出了防止建筑物因湿陷性，危害所应采取的地基处理措施、防水措施和结构措施。     

黄土湿陷性的危害及处理措施

湿陷性黄土是我国西北地区常见的一种工程地质问题。论述了黄土的分布、湿陷机理、湿陷危害,根据水利水电工程实践,对几种常用地基处理方法的具体应用以及存在的问题进行了讨论,对类似工程的设计具有指导意义。     

黄土的视电阻率与工程性质关系研究

对黄土进行了视电阻率试验,分析了视电阻率与黄土一般物理性质、湿陷性及强度等特性之间的关系。应用因子分析法对视电阻率及其它物理力学指标之间的关系进行了深入的探讨,对各指标的重要性（以贡献率表示）进行了分析。研究结果表明,视电阻率的重要性最大,高于含水率、密度、压缩系数及湿陷系数等指标。     

湿陷性黄土地区生产建设项目水土流失防治

湿陷性黄土是一种特殊土,存在遇水湿陷的特性,位于湿陷性黄土区的生产建设项目若防护不当,会造成严重的水土流失。就湿陷性黄土地区生产建设项目的水土流失防治,本文提出应按照"预防为主,防治结合"的方式制定水土流失防治体系,有针对地布置防治措施,使项目建设可能造成的水土流失得到有效控制。     

黄土不同湿度状态下动、静变形特性关系的探讨

从实用角度出发,对西安、兰州和太原3个典型黄土地区的原状黄土在不同湿度状态下所取得的动三轴振陷资料以及常规侧限压缩、湿陷试验的资料进行了统计分析,给出了黄土动、静力变形特性参数之间的相关关系,探讨了用常规的静力特性参数评估动力特性的可能性。     

黄土丘陵区不同林地土壤水分动态变化

研究黄土丘陵区不同林地的土壤水分变化,对于改善黄土高原生态环境建设有着重要的意义。采用定点监测的方法,对陕西省吴起县不同林地土壤水分动态变化进行了研究。结果表明:不同林地在生长季中土壤蓄水量具有显著差异,其顺序为:沙棘林>河北杨林>油松林>山杏林;林地的土壤蓄水量变化具有明显的季节性,根据生长季内土壤蓄水量的变化,可以将土壤水分变化分为3个时期:土壤水分恢复期、土壤水分消耗期、土壤水分补充期;各林地0-200 cm土层土壤水分变异系数从小到大为:山杏林>河北杨林>沙棘林>油松林;在雨水入渗、蒸发、蒸散的共同作用下山杏林地在0-60 cm土层含水量的变化明显大于其它林地。研究结果揭示了不同林种对土壤水分消耗和补给的影响,为当地造林结构配置和植被恢复与重建工作提供一定参考依据。     

陕西省靖边县不同土层含水量与干层差异研究

根据野外考察和土层含水量的测定，研究了靖边县沙地土层和黄土层土壤含水量。结果表明，靖边几个研究点的沙地土层平均含水量小于3%，杨树林地黄土层平均含水量为7％左右；沙地土层含水量远低于黄土层含水量，杨树林沙地和沙柳沙地已经出现了严重的土壤干层，杨树林地黄土层出现了发育中等的土壤干层，干层发育深度都已超过6m。干旱气候是引起干层发生的主要因素，人工灌木和树种消耗水分较多也促进了干层的发育。沙地区应以发展耐旱草灌为主的植被，黄土分布区也应发展草灌为主的植被，但在黄土分布的洼地区和有外来水源的地区可以发展耐旱的乔、灌、草相结合的植被。在靖边县这一土壤干层发育较严重的地区，造林一般不能带来良好的环境效益与经济效益，反而会导致深部土壤水分的过量消耗等不良后果，因此该区是不适于造林的地区。     

非饱和黄土结构特性变化的主要影响因素

黄土是一种典型的结构性土,对黄土结构性的研究是土结构性研究的重要组成部分,有助于土结构性研究的进一步深入和向实用转化。通过非饱和黄土(原状黄土和人工结构性黄土)的侧限压缩试验资料,探讨了土结构性的各主要因素对非饱和黄土结构特性变化的影响。分析结果表明,随着垂直压力、含水率和密实程度的增长,非饱和黄土的结构性表现出逐渐减弱的趋势;水泥含量的增加对黄土的结构性起到了一定的加强作用;黏粒含量对黄土结构性的影响不是单一的,黏粒含量过高或过低都难以得到较强的结构性。     

不同类型层状土壤持水能力的研究

为了了解不同类型层状土柱持水能力,利用砂土和砂黄土2种土壤,设置3种不同厚度分层土柱(11.25、22.5、45 cm)和2种匀质对照土柱,测定了土柱自初始饱和条件下的排水过程;同时利用匀质土柱测定结果标定2种土壤水力参数,通过Hydrus-1D模型对不同类型层状土柱排水过程进行模拟分析,获得了不同类型层状土柱的田间持水量。结果表明,层状土柱持水能力随着分层厚度的减小而增加,当分层厚度减小到一定程度时土柱持水能力不再随着分层厚度的减小而增加,该临界厚度取决于下层粗质土壤对上层细质土的吸力与上层细质土壤进气吸力之间的相对大小。本试验所用2种土壤分层临界厚度大约在5 cm左右;土柱失水主要来自下层较粗质地土壤,由饱和时的0.385 cm~3/cm~3减小到0.04 cm~3/cm~3。上层细质土壤含水量随着分层厚度的减小而增加。研究结果可为干旱半干旱地区矿区恢复和污染物填埋提供理论指导。     

降雨入渗对黄土斜坡土体含水率时空分布特性的影响

为了对降雨入渗引起黄土斜坡土体含水率的变化有较深入的了解,在陕西省延安市宝塔山选取了一个典型的黄土自然斜坡进行土体含水率和降雨联合监测。监测结果表明,斜坡土体中的含水率对降雨入渗的响应具有时间上的滞后性与空间上的差异性。当日降雨量达到10mm或10d累计降雨量达到70mm时,降雨入渗对土体含水率的影响深度小于1.0m;当日降雨量达到50mm或10d累计降雨量达到140mm时,降雨入渗对土体含水率的影响深度小于2.0m。同时,当小时降雨量达到10.4mm时,降雨入渗至0.2m的入渗速率为0.04m/h,由0.2m入渗至1.0m的入渗速率为0.033m/h,降雨入渗速率随着土层深度的增加而减小。     

黄土丘陵区人工林草地的土壤水分生态环境

黄土丘陵区的土壤水分状况属蒸发自成型水分状况,伴随有土层的干燥。在人工林草植被作用下,土层将会进一步向干燥化方向发展,从而形成“复合干层”或“重叠干层”。土壤水分的短期或长期补偿,都难以使其土壤湿度恢复到田间持水量状态。草原地带应以建造适应性强的灌木为主,森林草原地带着重建造防护-薪炭互补的防护林体系。改撂荒地为人工草地,是经济利用土壤水分资源、提高土地生产率的优化措施。     

黄土沟壑高填方分层沉降监测与深层浸水试验

[目的]研究黄土沟壑地区高填方工程在填方完成后填筑体内部的变形状态,为后续相关研究提供基础依据。[方法]在某原始沟壑地形在进行高填方工程后,在填方场地内布设3组深层监测井,对填筑体内部土体的分层沉降、土压力以及体积含水率进行了持续12个月的监测。[结果]工后12个月时间里,沟壑高填方内部的主要变形量集中在填筑体与原始地基交接的位置,沟壑中心地下18—27m以及原始陡坡部位土层出现明显的张拉变形。在原始沟壑地形的影响下,填筑体内部表现出明显的土拱效应。地下18m以下不同部位土压力差异明显,中心部位土压力较小,不利于中央部位填土的自重压密。[结论]在黄土沟壑地形中进行高填方工程后,填筑体内部出现了对地下水上升表现敏感的区域,当地下水位上升时局部的湿化变形可能产生工程土洞、地面塌陷。     

初始含水率对土壤垂直线源入渗特征的影响

为解决现有渗灌系统在深根系植物应用中存在的问题,该文设计了一种垂直线源灌水器,并通过室内土箱试验研究了不同初始含水率条件下砂黄土和塿土的垂直线源入渗特征。结果表明：Philip入渗公式的形式能够较好地描述2种土壤的三维入渗过程;入渗时间一定时,砂黄土和塿土的累积入渗量均与初始含水率之间呈二次函数递减关系;2种土壤入渗的最大径向距离、最大垂向距离、宽深比均与初始含水率之间呈二次函数抛物线关系;2种土壤相比,偏砂性的砂黄土累积入渗量在低初始含水率下较塿土大,但随着初始含水率的增加其减小速度较塿土快,偏黏重的塿土入渗临界初始含水率较砂黄土大,但其入渗范围较砂黄土小。这些结果可为不同土壤条件下的垂直线源灌水技术发展提供参考。     

黄土丘陵区不同植被群落土壤水分研究

在自然条件最为严酷的黄土高原半干旱丘陵沟壑区,土壤水分是植物生长的主要限制因子,而环境因子对土壤水分的影响是一个综合作用的过程,不同的地理区域其相关的影响差异较大,但就其某一具体地区而言存在着重点尺度和主控因子。对黄土丘陵区纸坊沟流域乔、灌、草植被群落的土壤水分进行了分析研究,结果表明:坡位、坡向、海拔是影响该区域土壤水分含量的主控因子;而植被群落也会影响到土壤水分含量的变化,但不能确定其为主控因子,并且可以说明林龄不是影响该区水分含量的因素。     

黄土丘陵沟壑区退耕地植被恢复中的土壤水分变化研究

选择了黄土高原安塞县境内的纸坊沟、县南沟、西沟、郭阳湾等不同流域,对黄土丘陵沟壑区退耕地植被恢复过程中的土壤水分变化规律进行了研究.研究结果表明,随着退耕年限的增长,60 cm以下土层的土壤水分含量逐渐减少;对于不同地形条件的土壤含水量,阴坡＞半阴坡＞阳坡,坡下＞坡中＞坡上,并且随着坡度的增大,土壤含水量减小;不同的植被类型土壤水分含量也不同,在选择的草地、灌木地、林地3种植被类型中,以草地的土壤含水量最高,林地最小,灌木地介于两者之间;从恢复方式看,自然恢复的土壤水分含量相对较高,人工恢复的土壤水分含量相对较低,自然+人工恢复介于两者之间.另外,对于同一种植被类型,生物量越大,土壤水分含量越小.