湿陷系数与黄土宏观结构的关系研究

为探究湿陷系数与黄土宏观结构性的关系,对新疆区域内不同深度的原状黄土和重塑黄土进行了増(减)湿条件下的湿陷性试验,根据试验结果得出新疆黄土的湿陷曲线随初始含水率的变化特征,并从静力势能角度对湿陷系数和结构性关系进行解读:湿陷系数表征了单位厚度原含水率土体与饱和土体之间浸水饱和作用产生的宏观结构性差异。基于湿陷系数对黄土结构"可稳性"及"可变性"进行了探讨,并得出两者随初始含水率的变化规律。湿陷系数更适用于描述黄土结构性的改变,可以分析在不同工况下黄土结构稳定性和可变性的发展趋势。     

三门峡黄土湿陷特性及其与结构强度的关系

针对黄土湿陷性对大型输电线路塔基稳定产生不良影响的问题,对河南三门峡地区原状黄土开展了基本物理特性及湿陷性试验,获取了其湿陷系数与湿陷等级,分析了竖向压力和初始含水率对黄土湿陷性的影响规律,着重从结构强度的角度解释了黄土湿陷特性。结果表明:竖向压力与湿陷系数之间并非只是简单的单调增函数关系,而存在湿陷增强区间和湿陷减弱区间;塑限(18.6%)是黄土湿陷性强弱的分界点,当初始含水率小于塑限时,湿陷性较强,而当初始含水率接近或者大于塑限时,则湿陷性减弱;初始含水率与湿陷系数之间也并非只是简单的单调减函数关系,而在结构强度为200 kPa时(含水率为10%)附近出现明显的转折。     

黄土湿陷系数同初始含水率和上覆压力的关系研究

黄土湿陷变形使得工程造价变高,且工程事故引起的损失增大,湿陷性仍是值得研究和探索的问题。湿陷变形量的计算目前常用的方法有原位浸水试验和规范建议的湿陷系数法。原位浸水测试结果准确但成本高、耗时长,湿陷系数法更为常用,但计算结果和实际值差异很大,为此需对湿陷系数的影响因素进行研究。文章旨在探索湿陷系数与初始含水率和上覆压力的关系,在甘肃兰州和平镇取样进行基本物理力学性质的测试,取环刀样烘干后配置不同含水率的固结试验,双线法获得不同初始含水率和压力下的湿陷系数,分析其关系。结果表明:相同初始含水率下,湿陷系数随着压力的增大先快速增大后基本保持不变;相同压力下,初始含水率越高,湿陷系数越小。湿陷系数与初始含水率和上覆压力的关系可在三维空间中湿陷面表示,根据试验结果文章建立了该湿陷面的数学表达式。     

压实Q_3黄土的高压压缩与浸水变形特性研究

为揭示压实Q3黄土的高压压缩与浸水附加压缩变形特性,对陕北某黄土高填方工程的压实Q3黄土进行了不同压实系数、垂直压力和含水率下的高压固结和湿陷试验,采用多元线性回归分析方法,建立压实Q3黄土的浸水附加压缩变形与压实系数、垂直压力和含水率三个物理指标的经验关系式,并通过F检验和残差分析评价了经验关系式的预测效果。结果表明,提高压实黄土的干密度可显著减少压缩变形,压缩模量受土体含水率的影响显著;当压实系数≥0. 90(采用重型击实试验控制)时,压实黄土浸水后产生的附加压缩变形基本可以消除;经验关系式可用于预测依托工程压实Q3黄土的浸水附加压缩变形。研究成果可为黄土高填方工程中土方压实标准的制订提供参考。     

延安新区黄土压缩特性试验研究

为研究高填方体黄土在侧限压缩状态下的结构性变化及其变形特性,以延安新区某场地黄土为研究对象,开展原状、重塑黄土的高压固结试验,研究不同试验条件下原状、重塑黄土的压缩特性及结构性变化规律,探明黄土的初始结构性、结构屈服压力与压缩指数之间的关系,考虑黄土结构性参数建立了修正的黄土一维压缩模型,并结合试验结果进行了验证。试验结果表明：增减湿和压实度的变化直接影响黄土的初始结构性和压缩特性,含水率的增大导致结构屈服压力和初始结构性的减小及压缩指数的增大,初始结构性参数与结构屈服压力及压缩指数均呈线性变化关系;重塑黄土的压缩变形随压实度的增大而减小,压缩指数随结构屈服压力和初始结构性的增大而减小;在同一含水率下,原状黄土的初始结构性参数明显大于重塑黄土;在增湿作用下原状黄土初始结构性的削弱程度远大于重塑黄土的削弱程度;采用结构屈服压力和压缩指标表征了原状黄土和重塑黄土之间的初始结构性参数关系函数,计算模型显示,随着压实度的增大,含水率的变化对黄土压缩指数和初始结构性的影响逐渐减小,而对结构屈服压力的影响仍较为显著。     

冻融循环对新疆黄土结构的影响

为探究冻融循环作用对黄土结构的影响,选取新疆天山北麓黄土,采用室内试验的方法,对重塑黄土进行冻融循环试验和冻融循环后的湿陷试验,结果表明:黄土湿陷净变形随着冻融循环次数的增多先增大后趋于稳定;含水率低于塑限时黄土表现为冻缩,含水率高于塑限时黄土表现为冻胀;冻缩时冻融循环使黄土湿陷系数降低,冻胀时黄土湿陷系数增大,冻缩对黄土湿陷性起到弱化作用,冻胀使黄土湿陷性增强;含水率对黄土冻融循环后湿陷性的变化起主导作用。     

压实Ｑ3黄土的高压压缩与浸水变形特性研究

为揭示压实Ｑ₃黄土的高压压缩与浸水附加压缩变形特性,对陕北某黄土高填方工程的压实Ｑ₃黄土进行了不同压实系数、垂直压力和含水率下的高压固结和湿陷试验,采用多元线性回归分析方法,建立压实Ｑ₃黄土的浸水附加压缩变形与压实系数、垂直压力和含水率三个物理指标的经验关系式,并通过Ｆ检验和残差分析评价了经验关系式的预测效果。结果表明,提高压实黄土的干密度可显著减少压缩变形,压缩模量受土体含水率的影响显著;当压实系数≥0．90（采用重型击实试验控制）时,压实黄土浸水后产生的附加压缩变形基本可以消除;经验关系式可用于预测依托工程压实Ｑ₃黄土的浸水附加压缩变形。研究成果可为黄土高填方工程中土方压实标准的制订提供参考。     

制样含水率对压实黄土持水及变形特性影响试验研究

通过研究不同制样含水率（击实曲线干侧、最优含水率下和湿侧）且同一干密度的压实黄土,分析由制样含水率所引起结构性差异对压实黄土持水和变形特性的影响。结果显示,制样含水率不同引起的黄土结构性差异影响压实黄土的进气值、脱湿速率和残余含水率,进气值关系为:最优含水率＜击实曲线干侧＜击实曲线湿侧,脱湿速率关系为:击实曲线湿侧＜最优含水率＜击实曲线干侧,残余含水率关系为:击实曲线干侧＜最优含水率＜击实曲线湿侧。另一方面,干密度和试验含水率一定时,在最优含水率下制备的试样湿陷变形最大,在击实曲线干侧击实比在湿侧击实更能减小压实黄土的增湿变形。     

黄土湿陷性与其物理力学指标的关系及评价方法

根据黄土物理力学指标可快速评价其湿陷性,故很有必要对黄土湿陷性与其物理力学指标之间的关系进行研究。为探究该关系,在大量现场试坑浸水试验及相应的室内试验基础上,采用数理统计、理论分析和数据挖掘相结合的方法,针对郑西(郑州—西安)高速铁路沿线的Q₃大厚度湿陷性黄土,系统研究了马兰黄土湿陷系数与深度、含水率、干密度、孔隙比、塑性指数和压缩系数之间的关系,并提出工程中用单个或多个物理指标评价黄土湿陷性的新方法。研究结果表明黄土湿陷系数与其物理力学指标之间具有较好的相关性,其中湿陷系数与深度、含水率、干密度之间呈线性负相关性,与孔隙比呈线性正相关性;对于关中地区Q₃黄土,黄土是否具有湿陷性的界限含水率为20%,界限干密度为1.4 g/cm³,界限孔隙比为0.9;相比而言,孔隙比对黄土湿陷系数影响最大,干密度和含水量次之,而后是塑性指数,压缩系数与湿陷系数的相关性较低。最后,基于数据挖掘技术,提出用多个物理指标综合评价黄土湿陷性的经验公式,可用于估算黄土的湿陷性。     

延安新区黄土结构性参数对无侧限抗压强度的影响规律

为研究高填方黄土的结构性在无侧限压缩状态下对其强度与变形特性的影响,以延安新区某高填方场地黄土为研究对象,开展不同试验条件下原状黄土与重塑黄土无侧限抗压强度试验,研究含水率与压实度对黄土结构性的变化规律及其力学特性的影响,并构建原状黄土和重塑黄土的初始结构参数与抗压强度关系的数学模型。结果表明：随着土样含水率的增大或压实度的减小,土体的应力-应变关系曲线由“陡峭”向“平缓”特征过渡,应力峰值减小且后移,结构性参数-应变关系曲线的峰值减小且前移;塑性指标可以作为影响初始结构性参数变化的临界值指标,含水率小于塑限值时,小应变会导致黄土结构性增强,反之则减弱;随着含水率的增大,初始结构性参数呈非线性减小,抗压强度呈线性减小;原状黄土结构性参数-应变关系曲线比相应的重塑黄土曲线分布“陡峭”,含水率增大对原状黄土初始结构性的削弱程度明显大于重塑黄土;初始结构性参数与抗压强度具有非线性关系,可较为精确地表征出原状黄土和重塑黄土基于抗压强度、饱和黄土抗压强度及初始结构性参数的双曲线函数模型。