黄土填方边坡物理模拟过程中微结构变形破坏特征研究

在黑方台地区,常年发生大量的黄土滑坡,对黄土滑坡破坏特征的研究有利于黄土滑坡的预测预报。通过物理模拟实验再现了这类滑坡的破坏过程,利用电镜扫描并借助图像处理软件分析了坡体破坏过程中的土体微结构变化特征,并结合直剪试验研究了土体强度变化特征。得到了以下结论,破坏前黄土颗粒的孔隙率在20%-22%之间,破坏后的黄土颗粒孔隙率13%左右。破坏后的黄土强度低于破坏前,内聚力C、内摩擦角Φ均降低。黄土破坏时,颗粒结构重新排列,颗粒间胶结物肢解分散,是孔隙率降低的主要原因。黄土破坏时颗粒结构的改变导致孔隙水压力突增,与宏观变形破坏特征具有一致性,这说明微结构变形破坏特征具有突发性。     

湿陷性黄土的微结构参数

针对西安原状黄土进行了湿陷性试验,并对湿陷前后的试样进行电镜扫描(SEM),获取湿陷前、后黄土试样的微结构照片,进而抽取相应条件下的SEM照片的简单微结构参数。利用统计学原理中的相关分析,研究了简单微结构参数之间的相关关系。研究表明,黄土的部分微结构参数之间存在显著的相关关系,利用这些参数描述黄土的微结构特征时,存在着明显的信息重叠。这一结论为进一步构建低维合成微结构参数奠定基础。     

非饱和黄土湿陷微结构特征的谱系聚类分析

黄土的湿陷性与其微结构之间存在必然联系,为了定量研究黄土湿陷前后的微结构特征,基于谱系聚类原理,定义了类平均距离和重心距离,给出了基于类平均距离和重心距离的微结构参数间的距离递推公式和微结构参数聚类过程,建立了非饱和黄土在湿陷前后其微结构参数评价的聚类方法。研究表明,黄土湿陷前后的微结构具有明显的聚类特征。在建立黄土湿陷变形的本构模型时,可考虑引入类平均距离或重心距离作为合成微结构参数,因其较全面地反映了黄土微结构特征对黄土湿陷性的影响。     

基于湿陷性和震陷性的黄土微结构

试验通过对原状及湿陷和震陷土样的微结构SEM图像的观测和分析,定量研究力和水两个外因作用下黄土的孔隙大小,数量及其分布规律的变化,通过不同外因的作用效果分析黄土结构特性.结果表明黄土震陷后孔隙较湿陷后大,认为胶结作用极易因浸水而软化破坏,胶结作用愈强,黄土发生湿陷的可能性愈大;但是胶结作用可以抵御外力作用,使黄土不容易...     

重塑黄土的湿陷性与微观试验研究

黄土广泛分布于中国西北地区。随着人类社会的发展,越来越多的工程项目需要在黄土地区展开。黄土的特殊性质导致其具有水敏感性,这种水敏感性的典型表现便是湿陷;而黄土的湿陷与其微结构的变形过程紧密相关。以重塑黄土为研究对象,在反复湿陷试验的基础上,对不同含水量、不同湿陷次数的重塑黄土试样进行CT扫描与电镜扫描等微观试验,结合IPP图像处理软件对微观试验结果进行定性与定量分析,得到重塑黄土湿陷性与其微结构的关系。认为:(1)黄土的自重湿陷系数主要受其含水量的影响,即含水量越小,越容易湿陷;且当含水量为6%时试样具有二次湿陷性;不同含水量的试样随着湿陷次数的增加,湿陷系数逐渐减小,且经过3次湿陷后其自重湿陷系数均趋于一个稳定的值;(2)随着湿陷次数的增加,土体中大的团粒与大孔隙逐渐消失,土体密度逐渐均匀,颗粒丰度逐渐变大,孔隙颗粒面积比逐渐减小,颗粒定向角度逐渐趋于水平;(3)黄土发生湿陷的主要原因是水的浸润或溶滤作用导致其结构强度的弱化,使大的团粒逐渐崩解成小颗粒填充到孔隙中造成土体压密。     

科尔沁沙地放牧干扰恢复过程中植被组成和生物结皮微生物数量的变化

通过对科尔沁沙地禁牧10年后自然恢复状况的调查和实验分析,得出以下结论:(1)不同放牧强度自然恢复过程中,样地维管植物明显呈现出由一年生植物组成向多年生植物组成过渡的特点,盖度表现为轻牧恢复区(L)、中牧恢复区(M)、重牧恢复区(H)的盖度显著高于对照恢复区(C)、未围封放牧区(N)(P＜0.05);各处理样地生物结皮中苔藓植物和藻类植物的组成变化不大,但盖度表现为:苔藓结皮 L＞M＞H＞C＞N 区,藻结皮C＞H＞M＞L＞N区.(2)围封各恢复区(L、M、H)和未围封放牧区(N)藓结皮的含水量、结皮厚度及有机质含量方面显著高于藻结皮的(P＜0.05),而pH值却低于藻结皮的.(3)围封各恢复区微生物的数量显著高于未围封放牧区的(P＜0.05),在围封各恢复区内不论是藻结皮还是藓结皮,细菌、自身固氮菌和放线菌的数量在中度放牧恢复区数值最大,重度放牧恢复区的数量最少,两者差异达到显著水平(P＜0.05).(4)藻结皮、藓结皮微生物数量都随土壤深度的增加而呈降低的趋势,0～3 cm层的与3～5、5～10、10～20 cm三层的有显著差异(P＜0.05),藓结皮层及下层土壤微生物的数量要明显高于藻结皮层及下层土壤的.     

库布齐沙漠蓝藻结皮早期发育过程净光合速率变化特征及其影响因素

将具鞘微鞘藻和爪哇伪枝藻进行原种培养和大量培养,野外接种蓝藻培养物于沙漠地表形成蓝藻结皮,每天测定蓝藻结皮生物量(用叶绿素a表示)以及结皮净光合速率的变化,并每隔2 h测定结皮净光合速率的日进程变化.结果表明,早期发育过程中蓝藻结皮生物量与结皮净光合速率均呈现同步波动性变化,且二者之间呈极显著性相关(r=0.92,P<0.0001),降雨有利于结皮生物量和净光合速率的显著提高.蓝藻结皮净光合速率的日变化进程为双峰型,最大净光合速率为3.78 mg.mg-1.h-1,最小净光合速率为-4.16 mg.mg-1.h-1.相关分析表明,对蓝藻结皮净光合速率日变化影响最大的生态因子是光合有效辐射,其次是结皮表面温度.     

降雨因素对土壤表面结皮发育的影响

为研究降雨因素在土壤表面结皮发育过程中的作用,结合物理模型实验方法和基于物理概念的水文响应数值模拟,以土壤表面的饱和水力传导系数Ks值作为评价指标,研究分析了雨强和累积降雨量两个降雨因素对结皮发育程度的影响。结果显示:Ks值随累积降雨量的增加而减小,且在累积降雨量较小时,Ks的减小速度更快,约为后期速度的23倍;最终累积降雨量近似的情况下,雨强较大时Ks更容易达到一稳定值;在降雨过程中,雨强与Ks的关系前后不一致。研究结果表明:降雨过程中结皮发育是个复杂的动态变化过程。     

高寒草甸沙化过程中生物结皮藻类组成及其分布变化的研究

以时空替代法对高寒草甸生物结皮中藻类种类组成及分布的变化进行了基础性研究,为进一步的生物结皮理论研究和沙化治理提供了基础资料。本研究通过对甘肃省玛曲县草原沙化地区生物结皮的野外考察、采样、实验室培养、种类鉴定,首次对该地区藻类的种类组成、生态分布等特征作了初步的调查研究。结果表明：高寒草甸生物结皮中确实有藻类存在,垂直分布从上层到下层呈现减少趋势。     

黄土的湿陷性与显微结构特征研究——以咸阳市区为例

对咸阳市区黄土湿陷性与微结构的系统研究,发现咸阳市区黄土的湿陷性与微结构特征随地貌单元有不同的变化.渭河三级阶地黄土地层厚度大,湿陷性较强,黄土微结构以支架大孔半胶结结构为主;二级阶地湿陷性次之,黄土微结构以支架大孔-镶嵌微孔半胶结结构为主;一级阶地湿陷性最弱,黄土微结构较为致密,以镶嵌微孔胶结结构和絮凝胶结结构为主.黄土的湿陷性与微结构特征关系密切,支架大孔半胶结结构的黄土湿陷性较强,镶嵌微孔半胶结结构的黄土湿陷性较弱,镶嵌微孔胶结结构和絮凝胶结结构的黄土不具湿陷性.     

岩土体显微组构与力学性能关系研究现状与展望

岩土体的显微组构特征是岩土体的重要特征之一，在很大程度上决定其物理力学性能，但岩土体显微组构和力学性能关系的研究还是一个尚待开发的新领域。综述了岩土体显微组构与力学性能关系的研究现状、研究方法和基本理论、研究目的和意义以及存在的问题，同时，突出强调了岩土体显微组构对岩土体力学性能的控制作用。侧重讨论了岩土体显微组构、力学性能以及二者关系研究的有关问题，提出了今后的研究方向。     

湿陷性黄土钻孔和探井土样天然重度指标的试验分析

通过对山西省晋中地区的湿陷性黄土进行的钻孔、探井对此勘察试验,用相关性分析方法,得到了钻孔、探井土样天然重度的回归方程,解决了钻孔天然重度资料的合理使用问题。     

震后击实黄土和原状黄土的液化试验研究

在饱和黄土动三轴试验的基础上,结合黄土微观结构特征研究和粒度组成分析,讨论了等效循环荷载作用下震后击实黄土和原状黄土的孔压比一应变关系,并从微观结构特征参数和粒度组成方面阐述了黄土孔压发展规律差异的原因．试验结果表明：击实黄土在液化过程中孔压发展较原状黄土慢,主要原因在于原状黄土大中孔隙较击实黄土含量多;震后黄土的粘粒含量较震前均有一定程度的增加,粉粒相应减少,砂粒变化较小,液化应力比随着粘粒含量的增加而增大,抗液化能力降低．     

黄土中爆炸振动波的力学参数研究

炸药装药的土中爆炸波的传播和衰减规律是个很复杂的问题。由于土壤介质的复杂性和多样性,很难有统一的方法来预测其力学参数,如爆炸振动波的传播速度、土壤的动态力学特性和土中弹道的介质特性等;但这些力学参数在爆炸波衰减、破坏区域和土中弹道计算中,却是非常重要的;因此有必要给出它们的分析方法。针对我国渭河滩黄土土壤,研究爆炸波引起的土壤振动传播规律及力学参数的问题,以便为相关工作提供理论参考。     

黄土路基毛细水上升规律试验模拟研究

针对黄土地区高等级公路路基有害毛细水问题,使用改进后的竖管法对压实度大于90%黄土土柱毛细水上升规律进行了试验研究,得到了毛细水上升高度与干密度的关系.使用滤纸法和水平入渗法测量土样的基质吸力、土水扩散系数与含水率的关系,并用Geostudio软件对毛细水上升进行模拟.试验和模拟结果表明:基质吸力的确定应该同时考虑含水量和密度2种因素;土壤的压实可以有效减缓土壤非饱和水分的运动速度;随着压实度的增加,毛细水上升速度变小;压实度为98%、95%和93%的黄土土柱,在105 d后毛细上升高度分别为74 cm、80 cm和94 cm.Geostudio软件可以用于路基毛细水运动的模拟.     

磷石膏对黄壤镁吸附解吸特性的影响

土壤的镁素吸附解吸行为与生态、农作物间的平衡发展密切相关,对维持土壤正常的生态效应具有重要意义。磷石膏用作土壤改良剂可改变土壤的理化性质,进而影响土壤镁的吸附解吸行为。以磷石膏和黄壤为原料,研究磷石膏掺量对黄壤镁吸附解吸特性的影响。结果表明：磷石膏基本不影响黄壤的镁吸附行为,适量磷石膏可促进黄壤对镁的吸附作用,培养时间对磷石膏促进或抑制黄壤镁吸附能力作用的影响不显著;原土和混合土样的镁等温吸附过程均符合Langmuir等温吸附方程,磷石膏几乎不影响其对镁的吸附热力学特性;原土和混合土样的镁吸附动力学过程满足准二级动力学方程,磷石膏没有改变黄壤对镁的吸附动力学行为;适量磷石膏可促进黄壤对镁的解吸作用,掺量过多促进解吸的作用会减弱,甚至可能抑制黄壤对镁的解吸作用。     

增(减)湿时黄土的压缩变形特性分析

分别采用单线法和双线法对原状Q3黄土进行了增、减湿情况下的单轴压缩试验.根据试验结果,总结出了黄土的压缩变形随饱和度变化的规律,发现无论单线法还是双线法,黄土的压缩性均随增湿而提高,随减湿而降低.由两种方法得到的黄土的压缩性规律虽然基本相同,但还存在一定差异:初始含水量较低时,单线法的压缩性小于双线法;当初始含水量达到某个值时,两者的压缩曲线表现出交叉现象;当初始含水量超过该值时,单线法的压缩性逐渐大于双线法.这种现象是由黄土本身的特殊结构性所决定的.对同一种黄土而言,不论增(减)湿后试样的初始含水量如何,采用的方法是否相同,浸水后试样的压缩性相差不大.图8,表1,参12.     

黄土沟壑区小流域水土保持减水效益分析

在实测资料的基础上借助流域水沙耦合模型中的产流模式,将水土保持减水型措施和植被型措施在减流中的作用定量分割开来,为区域水土流失综合治理提供基础数据．结果显示,高度综合治理的插财主沟和杨家沟小流域平均减水分别为66．2％和58．7％．其中减水型措施分别减水42．0％和19．8％,植被型措施分别为24．2％和38．9％．与未治理小流域相比,综合治理使小流域拦蓄水程度明显提高,减水型措施拦蓄径流作用显高于植被型措施．     

土壤初始含水量对黄土坡地水分运动与转化特征的影响

通过室内模拟降雨试验,研究了水蚀条件下初始含水量分别为1.3%、5.7%、9.7%、14.2%和18.9%时黄土坡地水分的迁移特征。结果表明随着土壤初始含水量的增加,坡面产流开始时间提前,坡地平均径流系数和径流量呈线性增加趋势;坡面径流含沙量与土壤初始含水量呈抛物线关系,在9.7%含水量左右存在最小值;土壤初始含水量越高,坡地累计入渗量越小,雨水转化为土壤水分的比率越小。在土壤初始含水量较高的雨季,建议采取保护性耕作措施,增加雨水入渗率,减少水土流失量。     

客运专线黄土路基填料石灰改良试验研究

基于高速铁路对路基强度和工后沉降的严格要求,路基填料改良已成为黄土地区修建客运专线必须解决的关键技术问题。通过大量土工试验及理论分析,研究不同配合比下石灰改良黄土的物理力学性质、击实特性、压缩特性、强度特性及主要影响因素,确定出最佳石灰配合比,为黄土地区客运专线路基填料的选择和应用提供了参考依据。