黄土的结构性损耗度

【目的】构建一个描述黄土结构性损耗的参数——结构性损耗度,探讨结构性损耗度的变化规律,并分析结构性损耗度与湿陷系数的关系。【方法】通过分析黄土在荷载和水共同作用下的结构性演化过程,构建结构性损耗度参数,并对甘肃兰州、陕西杨凌两地黄土进行不同含水率条件(5%,12%,18%,26%,33%)下的侧限压缩试验及湿陷性试验,计算结构性损耗度和湿陷度。【结果】土体结构性损耗度大小变化为0~1。结构性损耗度与湿陷系数呈负相关,湿陷度与湿陷系数之间呈正相关。兰州黄土的湿陷度变化为0.003~0.043,杨凌黄土的湿陷度变化为0.001~0.039。【结论】黄土的结构性损耗度随含水率的增大而增大,湿陷系数与结构性损耗度呈负相关。     

湿载条件下黄土结构性损伤演化特性研究

【目的】分析压缩和增湿条件下黄土结构性损伤的演化规律,为黄土地区的工程建设提供参考。【方法】对含水率为2%,5%,10%,18%,21%,25%的原状土及重塑饱和土(含水率为44%)进行侧限压缩试验,测定并分析不同含水率条件下黄土的孔隙比与压缩应力的关系。【结果】基于对试验结果的分析,当湿度较小时,原状黄土仍具有较高的结构强度,曲线比较平缓;反之,当压缩应力大于结构强度时,黄土的结构已经被破坏,压缩变形逐渐增大。基于应力分担的概念,建立了一个描述湿载条件下黄土结构性损伤演化特性的参数,并进一步分析了湿载条件下黄土结构性损伤的演化规律,表明随着湿载作用的增强,黄土结构性逐渐减弱,宏观上表现为抗力的减小。【结论】损伤演化规律能为黄土地区工程的设计和施工提供一定的参考,在工程设计和施工中,应充分考虑黄土结构的特殊性并提出相应的防护措施。     

湿压剪条件下黄土结构性演化特性研究

【目的】分析增湿及剪切条件下黄土结构性的演化发展特性。【方法】在初始含水率为10%,15%,18%,22%,44%(饱和)以及固结围压为50,100,200,300kPa条件下对黄土进行三轴剪切试验,测定并分析应力结构性参数、应力比结构性参数与综合应变的关系。【结果】黄土应力结构性参数和应力比结构性参数均能够反映出在整个应力加载过程中压剪作用对土结构性渐变演化特性的影响。但是在初始剪切阶段应力结构性参数的变化规律受试验条件的影响相对较大,在低固结围压、低含水率情况下,应力结构性参数随着综合应变的增加总体呈现出先上升后下降,之后趋于稳定的变化趋势;在固结围压及含水率较高的情况下,应力结构性参数随着综合应变的增加而逐渐减小。在增湿及剪切条件下,应力比结构性参数随综合应变的增加呈现单调衰减的趋势,且二者之间的关系曲线光滑,规律性较强;应力比结构性参数与综合应变之间呈指数函数关系。【结论】与应力结构性参数相比,应力比结构性参数能有效且完整地描述增湿和压剪应力作用下黄土结构性演化的整个过程。     

三轴状态原状结构性黄土基质吸力特性研究

【目的】研究三轴应力条件下原状结构性黄土的基质吸力特性,为黄土的工程应用提供参考。【方法】通过常规三轴试验,研究采自陕西西安、甘肃定西、新疆石河子的黄土1、黄土2和黄土3 3种原状结构性黄土的构度指标,分析构度指标随含水率的变化关系及基质吸力随构度指标的变化关系。在不同湿度、不同围压条件下,通过非饱和土三轴仪对原状结构性黄土进行控制气压力的常含水率试验,分析饱和度、围压对基质吸力的影响,并揭示常含水率剪切过程中基质吸力的变化规律。【结果】原状结构性黄土的基质吸力和构度指标均随含水率的增大而降低,基质吸力随构度指标的升高而增大,表明黄土的结构性越强,基质吸力相对越大;在固结过程中,试样基质吸力随着围压的增大而逐渐降低;在试样剪切过程中,不同含水率试样基质吸力随轴向应变的增长表现出不同的变化规律,3种供试黄土含水率(w)小于塑限含水率(即黄土1w=13%,15%,黄土2w=15%,18%,黄土3w=11%,13%)时,试样基质吸力随着轴向应变的增加而增大,当含水率大于等于塑限含水率(即黄土1w=18%,23%,黄土2w=21%,24%,黄土3w=16%,20%)时,试样基质吸力随着轴向应变的增加而减小。在初始含水率引起的饱和度变化及试样剪切过程中引起的饱和度变化两种情况下,试样的基质吸力有着不同的变化规律,前者呈单调下降趋势,后者在含水率小于塑限时呈单调上升趋势,在含水率大于等于塑限时呈单调下降趋势。【结论】结构性黄土基质吸力特性与湿度、构度、围压、饱和度等多种因素相关;土样含水率在大于等于塑限与小于塑限时基质吸力有着不同的变化趋势。     

清水和渗滤液对2种黄土垫层的渗透对比试验

[目的]探讨清水和渗滤液各自的渗透性能以及对入渗的影响。[方法]以马兰黄土、垃圾渗滤液、自来水为试验材料,对清水和渗滤液通过变水头渗透试验和一维垂直连续渗透土柱模拟对比试验,分别测定了清水、渗滤液在2种黄土垫层中的非饱和入渗率和饱和渗透系数。[结果]清水和渗滤液在非饱和黄土中的入渗率随着时间变化与温度大致呈同步性变化。对最优含水率16．2％,最大干密度为1．76×10^3kg/m^3的轻型击实黄土样品,进行饱和变水头渗透试验,清水与渗滤液在渗透系数出现稳定的时间上相差较大。后者天数是前者的2倍。饱和与非饱和渗透时,清水的渗透系数和入渗率都大于渗滤液的。[结论]最优含水率下的击实马兰黄土可以作为填埋场人工防渗膜下的保护层。     

含水率和密度对伊犁黄土湿陷系数的影响

【目的】研究不同干密度和含水率对伊犁黄土湿陷性的影响,为类似黄土区填土工程设计提供试验数据。【方法】以伊犁黄土为研究对象,利用YS-I高压固结仪对5种含水率(6.6%,12.5%,14.1%,18.2%,21.0%)和5种干密度(1.24,1.31,1.39,1.47,1.55g/cm~3)的黄土试样进行完全正交湿陷试验,选用双线法测定不同含水率和干密度下黄土的湿陷系数,研究压缩变形和湿陷变形占总变形的比例以及湿陷系数的变化,并与西安、兰州地区黄土的湿陷性进行比较。【结果】在干密度相同的条件下,伊犁黄土压缩变形占总变形的比例随着压力增大表现出的变化趋势不尽相同,在高压力(400kPa以上)时逐渐增大,是变形的主导因素;在低含水率(6.6%)和低压力(200kPa以下)条件下,湿陷系数随着干密度的增加而减小,但在高含水率和高压力条件下,湿陷系数随着干密度的增加呈现出先减小后增大再减小的趋势。随着含水率的增加,湿陷变形占总变形的比例逐渐降低,湿陷系数的敏感性降低;当干密度大于1.47g/cm~3且上覆压力小于100kPa时,可认为该黄土几乎不发生湿陷。与西安、兰州地区黄土相比,伊犁地区黄土的湿陷性更强。【结论】含水率和干密度对伊犁黄土的湿陷系数具有大的影响,在填筑时尽量提高其压实度,以减弱黄土的湿陷性。     

非饱和黄土最大动弹性模量试验研究

在山西太原黄土动力试验的基础上,对非饱和黄土的最大动弹性模量进行了分析。结果表明,非饱和黄土的最大动弹性模量随周围压力的增大而增大,在相同的周围压力下,含水率越低对应的最大动弹性模量越大,在相同的含水率条件下,周围压力越大对应的最大动弹性模量也越大;含水率≥10%时,非饱和黄土最大动弹性模量关于周围压力随含水率的归一化效果较明显,而低含水率（5%）条件下归一化效果不明显。     

原状黄土的地区湿陷特性及其潜在湿陷率

对 3个典型黄土地区的原状黄土样在不同湿度状态下的湿陷特性进行了研究 ,探讨了含水率、干密度、压力对黄土湿陷性的影响规律 ,着重从结构性的角度解释了不同地区间黄土湿陷特性的差异。基于不同地区间黄土湿陷特性的差异这一事实 ,提出了黄土潜在湿陷率的概念。结果表明 ,这一概念可用于对黄土湿陷性的分析 ,并能较好地反映不同黄土种类的结构特性。     

考虑黄土结构性的修正邓肯-张模型研究

【目的】对基于重塑土建立的邓肯-张非线性模型进行修正,使其能够应用到具有结构性的天然原状黄土应力应变计算中。【方法】基于综合结构势对结构性的研究和常规三轴试验,分析了原状黄土的力学特性和应力比结构性参数与应变的关系,利用应力比结构性参数对原状黄土的应力应变曲线进行校正。将应力比结构性参数引入邓肯-张模型中对其进行修正,使其能够满足原状结构性黄土的应力应变计算。【结果】应力比结构性参数具有较好的变化规律,经过应力比结构性参数校正后的天然原状黄土应力应变曲线由软化或弱软化型曲线变成硬化型曲线。【结论】修正后的原状黄土应力应变曲线完全可以应用邓肯-张模型进行计算,模型参数合理有效,为邓肯-张模型在原状结构性黄土中的应用提供了一种新的方法和途径。     

Cr3+污染黄土压缩变形特性试验研究

【目的】研究受Cr~(3+)污染黄土的压缩变形特性,为黄土衬垫应用提供依据。【方法】采用陕西省杨凌区Q3黄土作为研究对象,在土中掺入不同质量的九水合硝酸铬,人工制备Cr~(3+)质量分数分别为0%(CK),0.1%,0.2%,0.5%和1.0%,含水率分别为14%,18%,22%的Cr~(3+)污染黄土,对其进行压缩固结试验,分析Cr~(3+)含量和含水率对污染黄土的压缩曲线、压缩模量和应力-应变曲线的影响。【结果】Cr~(3+)污染黄土的压缩曲线随Cr~(3+)污染程度的加剧出现变化,压缩模量较未污染黄土(CK)增大,压缩竖向变形量较未污染黄土减小,并且随着Cr~(3+)污染程度的加重呈减小趋势。在描述应力-应变关系时,幂函数比双曲线函数更能准确地反映Cr~(3+)污染黄土的变形特性。含水率变化对未污染黄土的压缩变形影响较大,对Cr~(3+)污染黄土的压缩变形影响随污染程度的加剧而呈减小趋势。【结论】随着Cr~(3+)污染程度的增大,污染黄土的压缩性较未污染黄土降低,压缩变形减小,且应力-应变曲线符合幂函数模型。     

淤泥水泥土和填筑黄土的物理力学特性试验研究

全过程采用水泥砂浆试验设备和方法,研究了水灰比、水泥掺量、养护龄期对水泥固化淤泥土和填筑黄土试块的物理力学特性影响。结果表明,随水灰比和水泥掺量的增加,淤泥水泥土密度变化不大,而填筑黄土密度降低;淤泥水泥土随水泥掺量的增大,其无侧限抗压强度和抗剪强度明显增大;填筑黄土水泥土随水泥掺量的增大,无侧限抗压强度和抗剪强度值出现波动现象。随龄期的增加,2种水泥土抗压强度都在增长,且规律比较接近。研究还表明,掺加水泥后,2种土渗透性能改善比较显著。     

干密度和含水量影响下非饱和黄土正冻结过程研究

通过自制的冻结与监测装置,进行了不同干密度和含水量条件下非饱和黄土的温度变化试验。试验结果显示,当干密度增大,土壤的导热能力将被削弱,随着冻结过程的不断进行该影响因素的作用不断增强。含水量对冻结中土体温度的变化也存在显著影响;含水量较高的土体降温更为剧烈,稳定状态时的温度也更低。通过对试验数据的分析,进一步得到了不同干密度与含水量的土体温度与温度梯度同冻结位置和时间的分段函数关系。回归结果表明：冻结初期,含水量是影响土体温度与温度梯度的主要因素,含水量越大降温越剧烈;而在冻结的后续阶段,温度与温度梯度的变化则受干密度与含水量的共同影响,随二者的增大土体降温程度逐渐减弱。     

非饱和黄土的结构强度及其作用

用快剪法测定非饱和黄土的结构强度。结果表明,非饱和黄土的结构强度可用其原始结构破坏后所丧失的强度衡量,结构强度与初始含水量间具有显著的幂函数关系,非饱和黄土的抗剪强度可用其结构强度描述。文中还给出了非饱和黄土结构强度终止含水量的概念。     

含水量对非饱和黄土强度的影响

试验和分析表明，在较大的含水量变化范围内，非饱和黄土的粘聚力和含水量之间呈幂函数关系。依据库伦－摩尔强度准则，非饱和黄土的抗剪强度随外部压力和含水量的变化规律可用强度曲面描述，提出了非饱和黄土强度的临界含水量计算式。     

灌溉条件下黄土层的水盐效应研究

通过灌溉试验配合施尿素,钻探采取土样并对岩土浸提液电导率进行测定,研究了灌溉和施肥条件下非饱和黄土层的水流入渗规律和盐分变化特征。结果表明,黄土层中非饱和水入渗具有明显的含水量峰值带,其运移速度在0～6m的埋深带约为15～17cm/d,同时存在快速的超渗导管流;含盐量为615.82和815.07mg/L的灌溉水配合施尿素454.6和378.8kg/hm2的宽畦漫灌,可使上部6m黄土层电导率显著增加,最大点电导率增幅在黄土原区为2.12倍,在阶地区达4倍以上,表明灌溉水中的盐分、化肥的离解和灌溉入渗水流对黄土层的溶滤与淋洗作用,会显著影响黄土超根层盐分分布、运移和氮沉降。     

非饱和土实用化研究中的参数选择分析

 考虑吸力的非饱和土研究较为精确,但吸力量测起来比较困难。以含水率或饱和度作为参数的非饱和土实用化研究更有利于工程的实际应用。然而以含水率或饱和度作参数也有其自身的不足,基于细观理想球体颗粒模型,保持颗粒间水环体积不变,通过考察土体颗粒间相对位置发生变化时,各状态参数的变化情况来评价非饱和土实用化研究中状态参数选择的合理性,分析了在相同几何条件下,接触角变化对非饱和土中吸力的影响,提出了用湿密比作为状态参数代替传统的含水率或饱和度作参数法,并证明了湿密比在非饱和土实用化研究中作为状态参数的优越性。     

晋西黄土区刺槐林地土壤水分对降雨的响应

通过野外坡面降雨试验,对晋西黄土区刺槐林地内土壤水分进行连续定位观测,以揭示晋西黄土区坡面土壤水分对降雨的响应,旨在为黄土高原区水土流失治理提供一定的理论依据。结果表明:1）坡面土壤含水率受植被密度影响较明显,密度较高的刺槐林地相对于密度较低的林地或裸地而言,其林地内坡面土壤水分对降雨的响应较平缓。2）垂直方向上,0~20 cm土层土壤含水率对降雨的响应最为直接和迅速。植被密度不同,各测点次表层（10~20 cm土层）土壤含水率的上升有先后之分,与表层（0~10 cm土层）相比,次表层的土壤含水率变化有一定的滞后和延长,体现出土壤水分入渗的先后过程。深层（20~150 cm土层）土壤含水率对降雨几乎无响应过程。3）坡面上表层土壤含水率对降雨的响应受降雨强度和植被密度影响,当降雨强度较小时,土壤含水率变化会出现上升期和退水期;当降雨强度较大时,土壤含水率变化则分为上升期、平台期和退水期,各期到达时间会因植被密度增加而出现相应的滞后现象。      

夯实水泥黄土压缩性试验研究

为了探索夯实水泥土桩在黄土地区的适宜性及可靠性,通过压缩试验分析了不同影响因素对夯实水泥黄土压缩性的影响。研究表明:夯实水泥黄土的压缩性较原状黄土大大降低;夯实水泥黄土的压缩系数随着初始含水量的增大先降低后增大,在最优含水量附近达到最小值;压缩系数随着掺入比和夯实功的增大均呈减小的趋势。