干湿循环对重塑膨胀土强度的影响研究

为研究干湿过程中含水率及干湿循环次数对重塑膨胀土抗剪强度的影响,以河北地区膨胀土为对象,进行含水率为35%、25%、15%的不固结不排水三轴剪切试验。结果表明,含水率保持一致时,随着干湿循环次数的增多,重塑膨胀土的抗剪强度随之减弱;干湿循环次数一定时,随着含水率的增大,重塑膨胀土的抗剪强度指标随之降低,抗剪强度随之减弱。采用多元线性拟合方法对试验结果进行分析,对比试验值与预测值,得到了可靠性较强的重塑膨胀土抗剪强度随含水率及干湿循环次数变化的拟合关系式,为河北地区重塑膨胀土施工提供理论支持。     

干湿循环与固化剂耦合影响下的黄土强度与持水供水特性研究

文章通过对不同干湿循环次数、固化剂掺量条件下的固化黄土进行直剪、离心试验,测量了固化黄土的抗剪强度指标及持水性指标,基于试验数据分析了抗剪强度指标、持水性、供水能力同干湿循环次数与固化剂掺量间的关系。分析表明:（1）黄土的抗剪强度指标随着固化剂掺量的增加不断增大,随着干湿循环次数的增加不断减小;（2）随着固化剂的掺量增加,重塑黄土的持水能力逐渐降低,随着干湿循环次数增加,持水能力逐渐增强;（3）干湿循环会提高黄土的供水能力,固化剂的加入会降低黄土的供水能力;（4）文中试验所用固化剂固化黄土的最经济掺量为 0．1％,超过该掺量后,单位固化剂掺量对黄土的加固效果减弱。     

干湿循环作用下原状黄土渗透性及其对土-水特征曲线的影响

为评估干湿循环作用对原状黄土水力特性的劣化效应,对甘肃Q₃黄土进行了4组不同干湿循环路径下的饱和渗透试验与土-水特征测试,分析土体饱和渗透系数和土-水特征曲线随干湿循环次数、循环幅度和下限含水率的变化规律。结果表明：原状黄土饱和渗透系数劣化度与干湿循环次数间关系可采用双曲线函数进行描述,6次循环后劣化度变化趋于稳定;土体饱和渗透系数劣化度随循环幅度增大而线性增大,随下限含水率增大而线性减小。V-G模型对干湿循环下黄土的土-水特征曲线拟合效果良好,模型参数θ_s、α、n变化幅度较小,而参数θ_r随循环次数增加呈指数下降趋势。依据试验结果建立了考虑干湿循环3参数的饱和渗透系数劣化模型与土-水特征曲线模型,并对土体非饱和渗透系数进行了预测分析。     

干湿循环对非饱和黄土渗透系数的影响研究

针对不同干密度的重塑非饱和黄土,利用GCTS压力仪研究非饱和黄土在干湿循环条件下的土－水特征曲线,选用van Genuchten模型拟合体积含水量与基质吸力的关系,结合Childs & Collis-Geroge模型预测黄土的非饱和渗透系数,进而分析干湿循环作用及干密度对非饱和渗透系数的影响。研究结果表明：试验地区非饱和黄土的土－水特征曲线拟合相关度高达0.97以上,有良好的适用性;黄土的非饱和渗透系数与干湿循环次数及干密度之间均符合指数函数关系;相同基质吸力条件下,干密度大的黄土非饱和渗透系数大,基质吸力较小时,干密度为1.74 g/cm³的黄土比干密度为1.56 g/cm³的黄土非饱和渗透系数大10²数量级;当干密度保持不变时,随着干湿循环次数的增加,渗透系数逐渐增大,其增幅随体积含水量的增大而增大,随基质吸力的增大而减小;当非饱和黄土试样的体积含水量接近残余含水量时,土体的渗透系数趋于稳定。     

干湿循环条件下黄土边坡变形特性研究

黄土边坡在遭受反复降雨-日照作用时,边坡坡表会发生剥落滑塌,导致坡体稳定性降低,且坡率不同对稳定性影响也不同.以不同坡率非对称黄土边坡为研究对象,采用模型试验方法模拟了干湿循环条件下边坡的变形破坏过程,探究了干湿循环下非对称边坡的变形响应特征及破坏模式.研究结果表明:非对称边坡在干湿循环累积效应下呈现不同的变形特征.缓...     

干湿循环对膨胀土强度特性的影响

为探讨干湿循环和压实度以及不同压实条件下干湿循环对膨胀土强度特性的影响,文中对不同压实度和干湿循环次数的膨胀土进行直接剪切试验。结果表明,随干湿循环次数增大,膨胀土抗剪强度越低;随压实度增大,干湿循环后抗剪强度下降越明显;膨胀土摩尔-库伦抗剪强度参数随压实度增大而增大,随干湿循环次数增大而减小。     

基于深度学习的黄土干湿循环损伤分析

为研究干湿循环条件下黄土的微观结构变化规律,以西安市黄土为例,先基于灰度共生矩阵提取黄土灰度图像纹理特征,计算土壤的微观裂纹和孔隙面积占比,然后通过深度学习时序回归预测模型建立起灰度纹理特征和微观裂纹与孔隙面积占比之间的联系,计算土壤干湿循环损伤因子判断土壤干湿循环损伤程度。研究表明：在2次干湿循环内,土壤团粒边缘结构破坏,微观裂纹和孔隙急剧增加;在5次干湿循环内,土壤结构纹理化走向逐渐明显,趋近于平行水分迁移方向;经历4次干湿循环后,土壤的干湿循环损伤破坏比例达到93.10%;经过6次干湿循环后,土壤的干湿循环损伤已不再增大,即土壤微观结构纹理化已经趋于稳定。     

干湿循环效应对风化砂改良膨胀土抗剪强度影响研究

将风化砂按10%,20%,30%,40%,50%比例掺入膨胀土中,分别进行0~5次干湿循环,然后采用四联直剪仪进行直剪试验,研究干湿循环作用对风化砂改良膨胀土抗剪强度的影响。试验结果表明:①内摩擦角在第1次干湿循环之后有小幅度的提高,随着干湿循环次数的继续增大,内摩擦角逐渐减小,最后趋于稳定;黏聚力随干湿循环次数的增加,呈二次函数形式衰减;②抗剪强度随着干湿循环次数的增加而衰减,且在第2、第3次循环过程中,衰减幅度最大,之后逐渐减小最后趋于稳定。综合考虑干湿循环次数以及掺砂比例对抗剪强度指标的影响,当掺砂比例为30%时,膨胀土抗剪强度最高,且可有效抑制膨胀土由于干湿循环效应所导致的抗剪强度的衰减,能够达到路基填筑用土的标准,更重要的是降低改良后土体对季节气候变化的敏感性,抑制其在干湿循环效应下抗剪强度的降低,确保工程建设的安全。     

干湿循环对非饱和土特性影响研究现状与展望

近十几年来国内外学者对非饱和土在干湿循环作用下的特性进行了大量的试验研究,为了梳理国内外研究思路及成果,对目前有关非饱和土干湿循环的试验研究成果进行了归纳,分别从土-水特征曲线、强度、变形、渗透性以及干湿循环对改良土和边坡、路基的影响等多个方面阐述了当前的研究现状。最后分析了试验方法和标准不统一等当前研究中存在的问题,并对今后的研究进行了展望。     

干湿循环作用下压实黄土三轴剪切特性试验研究

为研究干湿循环引起的压实黄土结构损伤对其应力-应变特征及三轴剪切强度的影响,对最优含水率条件下压实到干密度为1.7 g/cm³的黄土试样进行不同路径的干湿循环试验和三轴剪切试验。结果表明:干湿循环对压实黄土的三轴剪切特性影响显著,随着干湿循环次数的增加,压实黄土的应力-应变曲线先急剧下移,再逐渐上移,最后趋于稳定;干湿循环对压实黄土三轴剪切强度具有劣化作用,存在临界干湿循环次数n_c,当干湿循环次数小于临界干湿循环次数时强度指标急剧减小,等于临界干湿循环次数时强度指标最小,大于临界干湿循环次数时强度指标逐渐增大并趋于稳定;分段函数能够较好反映三轴剪切强度指标的劣化规律和劣化过程;受干湿循环幅度影响,压实黄土存在干湿循环最劣含水率w_w,可以根据压实完成后黄土的瞬时含水率是否接近或等于最劣含水率来评价干湿循环对三轴剪切强度的劣化程度。     

增湿情况重塑黄土非饱和渗透系数的测定方法研究

对浸润锋前进法、Boltzmann变换法和瞬态剖面法3种直接方法在确定增湿情况下重塑黄土非饱和渗透系数的适宜性进行了研究,并对其进行了改进。首先应用重塑黄土进行了一维水平入渗试验,对前2种方法进行了改进,检验了改进后的效果,比较了这2种改进方法、瞬态剖面法和间接法所得非饱和渗透系数的差异,然后应用Hydrus软件对一维入渗试验进行了数值模拟,获得了采用不同方法所得非饱和渗透参数时预测浸润锋迁移距离和时间关系的准确性,分析了前2种方法所采用假定的合理性并对瞬态剖面法测点布置进行了改进和效果检验。室内试验结果表明浸润锋前进法采用改进的水力梯度计算公式后,不同吸力下渗透系数波动的现象减少;Boltzmann变换法采用新的变量λ*后,各测点λ*-θ关系的统一性增加;由于测点间距较大,瞬态剖面法偏离其他方法所得渗透系数很大。数值模拟结果表明采用2种改进方法所得的非饱和渗透参数均能较好地预测浸润锋迁移距离和时间的关系;浸润锋前进法采用的水分剖面平行移动假定以及Boltzmann变换方法采用的Boltzmann变量与体积含水率关系唯一假定,均需要在入渗一定距离后才能得到基本满足;采用改进后的测点布置位置和间距后,瞬态剖面法所得不同吸力下的非饱和渗透系数与前2种改进方法所得的差距减少,但仍不如前2种改进方法更接近于输入值。     

主应力方向角对重塑黄土各向异性的影响研究

为探究主应力轴循环后不同主应力方向角对青海重塑黄土各向异性的影响,对取自青海西宁地区的黄土进行了主应力循环后的定向剪切试验.试验结果表明:主应力方向角对重塑黄土各向异性具有显著影响,不同主应力方向角下重塑黄土的八面体剪应力-应变曲线和偏应力-主应变曲线均表现出很大差异,且不同主应力方向角下土体归一化强度不同;当主应力方...     

饱和重塑黄土的动力特性

基于饱和重塑黄土的静、动力三轴试验结果,探讨了饱和重塑黄土的静、动力特性。分析了静力试验中饱和重塑黄土的应力-应变关系。根据动力试验结果研究了饱和重塑黄土轴向应变、动强度、有效应力路径和滞回圈的变化规律:轴向应变随着振动次数的增加逐渐增大,且变化曲线存在着明显转折点,在较低围压时,εa分为先平缓上升和后陡升至破坏两个阶段,在较高围压时,εa分为振动初期存在陡升然后平缓上升最后又陡升至破坏三个阶段。有效应力路径逐渐向左发展,且移动幅度逐渐加大。每一个振次的有效应力路径形成一个封闭的区域,试验过程中封闭区域的面积逐渐增大。随着振动次数逐渐增大,滞回圈的面积和倾斜度均逐渐增大。通过动弹模试验结果发现饱和重塑黄土在不同围压下1/Ed均随着εa的增大而增大,确定出不同围压下1/Ed~εa关系中的a、b值和最大动弹模Edmax;阻尼比λ随动应变εa的增大逐渐增大,且最终趋于稳定,给出不同围压下阻尼比λ的建议值,从而为指导工程实践提供参考。     

重塑非饱和黄土浸水入渗规律的模型试验研究

为了研究非饱和黄土的浸水入渗规律,开展了重塑黄土的浸水入渗模型试验,分析了浸水过程中不同位置的体积含水率变化及湿润锋面发展过程,研究了入渗水分在水平和径向的发展变化规律,并通过考虑空气压力的Green-Ampt模型计算得到不同时间的入渗深度,与实测值进行对比分析。研究表明:不同测点的体积含水率变化趋势基本一致,都会经历稳定-快速增长-到达峰值-快速减小-再次增长-维持稳定6个阶段;浸水入渗过程受入渗深度、渗流路径、沿程黏滞阻力和空气压力的共同影响,入渗深度越深、距离中心轴位置越远、湿润锋发展越滞后,入渗速率越小。深度从0 cm增加至100 cm时,入渗速率从14.93 cm/h减小至1.67 cm/h。对不同位置的竖向入渗速率与入渗深度的关系进行拟合发现:竖向入渗速率与入渗深度呈二次方关系,且拟合度达到0.9以上;径向水分运移是该深度水分径向扩散和上部水分竖向入渗综合作用的结果,故相比于竖向入渗较快;模型计算结果中湿润锋面发展趋势与实测竖向入渗情况一致,但入渗后期的入渗深度计算值比实测偏大。研究结果可为黄土地基浸水入渗研究提供参考。     

重塑非饱和黄土中水-气两相运移规律研究

黄土区水分入渗的实质是水、气两相运移共同作用。长时间强降水影响下,水分入渗更易在远离边坡的土层底部形成封闭条件,而在靠近边坡区域形成开放条件。为深入剖析黄土中水-气运移规律,分别在封闭和开放条件下进行了重塑土柱试验,并统计分析了土柱内实测的含水率和气压数据。结果表明:在开放和封闭条件下,湿润锋运移速度初始时最大;体积含水率均为先增大后减小,封闭条件下含水率减小后趋于稳定,而开放条件下含水率仍存在小幅波动;开放条件下气压差先增大后减小,最后在0附近振荡,而封闭条件下浅层气压差波动上升,深层气压差振荡后减小趋于稳定。因此,在滑坡治理过程中应同时考虑水、气两相共同的影响,制定更为全面、高效的防治措施。     

非饱和黄土的结构强度与抗剪强度

本文分析了非饱和黄土强度的组成和结构强度的来源，给出了结构强度的确定方法，研究了结构强度的变化规律，结果表明：非饱和黄土的结构强度可用其天然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幂函数关系；结构强度与不稳定凝聚力具有良好的线性关系；提出了非饱和黄土结构强度终止含水量的概念；给出了非饱和黄土抗剪强度的计算公式。     

干湿循环作用下原状黄土宏-微观参数关系研究

为探明不同干湿循环条件对原状Q₂黄土宏观力学性能与微观结构的影响,明确宏观力学参数与微观结构参数的定量关系,开展了干湿循环试验、三轴压缩试验和扫描电镜试验,分析了干湿循环过程中原状黄土宏观强度和微观结构的变化规律,基于综合结构势思想,利用宏观力学参数定义了原状黄土可变性参数表达式,推导了用以描述黄土微观孔隙结构特征的孔隙特征参数,建立了原状黄土宏-微观参数关系表达式。结果表明：干湿循环作用下,原状黄土孔隙面积比和分形维数呈增长趋势,黄土峰值偏应力和黏聚力持续减小,干湿循环幅度越大,下限含水率越高,黄土孔隙结构的扩张和宏观强度的衰减越快,但内摩擦角变化不大;原状黄土的可变性可用宏观峰值偏应力与土体黏聚力的比值表征,即可变性参数,随着干湿循环次数的增加,原状黄土可变性参数整体呈非单调增长趋势变化;原状黄土的微观孔隙结构特征可用孔隙面积比和孔隙分形维数的乘积表征,即孔隙特征参数,其与可变性参数的变化关系和三角函数接近;原状黄土峰值偏应力与孔隙特征参数的比值随黏聚力的变化规律服从指数函数关系,经验证,该函数关系可较为合理地描述原状黄土宏观和微观参数间的数量关系。     

重塑黄土核磁共振T2谱的定量分析与应用

核磁共振技术(NMR)凭借其便捷性、低成本、无损伤的优势被广泛应用于黄土孔隙空间研究领域中。但目前对于重塑黄土核磁共振T2谱的分析应用成果过于单一,从而造成了一定程度上的数据浪费。有鉴于此,基于核磁共振技术,利用数学分析手段对不同干密度重塑黄土的T2谱开展了定量分析;将分析得到的数学参数应用于石油领域中的SDR模型,并构建了重塑黄土的渗透率计算模型。结果表明：(1)不同干密度重塑黄土的核磁共振T2谱在数学分析参数(均值、几何均值、标准差以及峰度)中存在不同程度的差异,反映到物理意义上,则是重塑黄土干密度会对土体内部孔隙大小、分布及分选特征产生影响。相比传统的方法仅获取土体孔隙体积,数学统计方法获得的数学参数对孔隙的描述更全面也更精确。(2)借助于构建的重塑黄土的SDR模型,求解了试验黄土的渗透率,计算的最小渗透率约为0.3 mD,计算结果与前人总结的规律接近。(3)干密度会影响多个土体微观空间特征,从而引起土体渗透特性的改变。(4)从相关关系方面的分析来看,T2谱的均值和几何均值对土体渗透率影响较大。研究成果在一定程度上可为核磁共振技术在黄土领域中的应用提供新的思路,可为黄土渗透性的预测提供新的方法,也可为了解土体渗透机制提供新的思考。