饱和黄土液化的孔隙微结构特征
第七章、黄土的液化
第七章黄土的液化
2黄土液化的影响因素
3髓机地I!荷栽作用下黄土的液化特性
4液化的危書性分析及评价
1黄土地JR液化灾害问题
运动特征：运动液化
2国内外研究现状
3基本概念
=cr f tan0+c，=（b—呪）tan0+c f
二、黄土液化的影响因素
［土性筛
2初始应力条件3动荷載条件4排水条件
随着动荷载幅值的逐级增大，残余孔隙水压力逐渐增大
不考虑单级荷载作用卞孔压的微小变化和增减，只计每级荷载作用完毕时的残余孔隙压力,则
有效持时对孔压比的増长速率影响
Y2»t2=10s/t2=30s/t2=30s,
随机披作用下黄土孔压増长模型
残余孔压增虽最直接的决主因素为孔隙的压缩虽，旻控于残余应变1液化条件指标
2如何根据室内试验判别场地液化与否地基液化的危害等级？3液化对建筑物的危害
4地基液化的处理方法。
黄土-古土壤饱和渗透性与孔隙分布特征关系研究
黄土-古土壤饱和渗透性与孔隙分布特征关系研究赵枝艳;张常亮;沈伟;秦涛;李萍;李同录【期刊名称】《水文地质工程地质》【年(卷),期】2024(51)1【摘要】由于沉积环境的差异,古土壤较上覆黄土致密,其饱和渗透系数应低于黄土,但试验结果却显示二者的饱和渗透系数相近。
为揭示这一现象的机理,在陕西泾阳南黄土塬开挖33m的探井,沿井壁按1m间距取黄土和古土壤原状试样,进行变水头渗透试验,测定试样的饱和渗透系数。
同时用压汞试验(mercury intrusion porosimetry,MIP)及扫描电镜(scanning electron microscope,SEM)测试分别获取试样的孔隙分布曲线和微观结构图像,以分析黄土-古土壤饱和渗透性与孔隙分布特征的关系。
结果表明:(1)黄土-古土壤地层的饱和渗透系数整体上沿深度方向规律性减小,但相邻黄土和古土壤层的饱和渗透系数无明显差异;(2)MIP及SEM测试结果表明,黄土结构均匀、孔隙大小较为一致,而古土壤具有不均匀的团块-裂隙结构,虽然团块内部较黄土致密,但团块间存在裂隙;(3)饱和渗透系数的大小取决于透水孔隙的体积分数,其中黄土的透水孔隙主要为较大孔隙(孔径>2μm),而古土壤的透水孔隙主要为团块间的微裂隙,虽然二者渗透系数相近,但渗透机理完全不同。
为研究黄土与古土壤的孔隙分布特性和解决黄土区工程建设中的问题提供了理论依据。
【总页数】10页(P47-56)【作者】赵枝艳;张常亮;沈伟;秦涛;李萍;李同录【作者单位】长安大学地质工程与测绘学院;黄土高原水循环与地质环境教育部野外科学观测研究站【正文语种】中文【中图分类】P642.131【相关文献】1.压缩过程中饱和原状和饱和重塑黄土孔隙分布变化特征2.不同干密度压实黄土的非饱和渗透性曲线特征及其与孔隙分布的关系3.马兰黄土孔隙分形特征与渗透性关系4.根系对浅表层土大孔隙分布特征及饱和渗透性的影响因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
饱和兰州黄土液化特性的试验研究
地 下水
Ｇ ｒ ｏ ｕ ｎ ｄ ｗａ ｔ ｅ ｒ
Ｊ ｕ １ ． ， ２ ０１ ３
Ｖｏ Ｌ ３ ５ Ｎ０ ． ４
第３ ５卷
第 ４期
饱 和 兰 州 黄 土 液 化 特 性 的试 验 研 究
冯 立。 葛 瑞华 ， 郭 康， 刘 亚 明
（ 西 北 大学 地质 系 ， 陕西 西安 ７ １ ０ ０ ６ ９） ［ 摘 要］ 以甘 肃省 兰 州的 Ｑ 黄 土为研 究对 象， 通过 室 内饱 和 原状 黄 土 的液 化 试 验 ， 研 究动 荷 栽作 用 下饱 和
ＦＥＮＧ Ｌｉ ， ＧＥ Ｒｕ ｉ —ｈ ｕ ａ， Ｇ ＵＯ Ｋａ ｎ ｇ， ＬＩ Ｕ Ｙａ—ｍ ｉ ｎ ｇ
（ Ｄ ｅ ｐ ａ ｒ ｔ ｍ ｅ ｎ ｔ ｏ ｆ Ｇ ｅ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ， Ｎ ｏ ｒ ｔ ｈ ｗ ｅ ｓ ｔ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ， Ｘ ｉ ’ ａ ｎ ，Ｓ ｈ ａ ａ ｎ ｘ ｉ ７ １ ０ ０ ６ ９ ，Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
ａ ｎ ｄ ｓ ｔ ｒ ｅ ｓ ｓ ｅ ｓ ｏ ｎ ｓ ａ ｔ ｕ ｒ ａ ｔ ｅ ｄ ｏ ｉ ｒ ｇ ｉ ｎ ａ ｌ ｌ ｏ ｅ ｓ ｓ ｕ ｎ ｄ ｅ ｒ ｄ ｙ ｎ ａ ｍｉ ｃ ｌ ｏ ａ ｄ，ｌ ｉ ｑ ｕ ｅ ｆ ａ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｃ ｈ ａ ｒ ａ ｃ ｔ ｅ ｉ ｒ ｓ ｔ ｉ ｃ ｓ ｏ ｆ ｓ ａ ｔ ｕ ｒ ａ ｔ ｅ ｄ ｏ ｉｇ ｒ ｉ ｎ ａ ｌ ｌ ｏ ｅ ｓ ｓ ａ ｎ ｄ ｃ ｈ ａ ｎ ｇ ｅ ｓ ｏ ｆ ｐ ｏ ｒ ｅ ｐ ｒ ｅ ｓ ｓ ｕ ｒ ｅ ｉ ｎ ｌ ｉ ｑ ｕ ｅ ｆ ａ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ．Ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｓ ｈ ｏ ｗｓ ｔ ｈ ａ ｔ ｕ ｎ ｄ ｅ ｒ ｉ ｓ ｏ ｔ ｏｐ ｒ ｉ ｅ ｃ ｏ ｎ ｓ ｏ ｌ ｉ ｄ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ ｐ ｏ ｒ ｅ ｐ ｒ ｅ ｓ ｓ ｕ ｒ ｅ ｗｉ ｌ ｌ ｒ ｅ ａ ｃ ｈ ｔ ｈ ｅ ｅ ｆ ｆ ｅ ｃ ｔ ｉ ｖ ｅ
黄土的工程特性
黄土的酸碱特征
• 黄土的酸碱特征以水土比为1:5的悬液PH值表示， PH值取决于粘粒所吸附的离子类型和黄土所含的 可溶盐成分。黄土的PH值在6.0-9.2之间，平均7.8， 大多数在7.5以下，一般干旱地区PH值大，湿润地 区PH值小。 PH值高的湿陷性强。
离子交换
黏土矿物和有机质是黄土中胶体颗粒的组成部分， 胶体物质都有离子交换的特征，胶体表面吸附着一 定量的阳离子，由于胶粒表面电荷不平衡便引起交 换现象。 黄土中的阳离子交换量随矿物类型、含量和有机 物含量不同而不同，交换量定义为介质PH值等于7 时，每100g土样中所吸附阳离子的当量数。黄土的 阳离子交换量为8.1-27.61毫克当量每100g土，主要 矿物为伊利石。
有机质
黄土中有机质含量在0.02-2%之间，平均0.64%， 在各级粒组中的含量随粒径减小而增多。有机物持 水性强，表面能大，常能于二价钙离子结合而产生 凝聚现象，多凝聚在大孔壁上，也有分散于粘粒中， 当呈分散分布时，则成为土中的胶结成分，受水浸 湿时会吸收大量水分而崩解。
黄土的力学性质
• 湿陷性黄土的力学性质包括： 压缩性 湿陷性 抗剪强度 透水性
s
非湿陷性黄土
轻微湿陷性黄土 中等湿陷性黄土
强湿陷性黄土
• 黄土的性质 物理性质
化学性质
力学性质
黄土由固、液、气三相组成，由以下指表示黄土的物理性质： 颗粒组成，土粒比重，含水量，重度，孔隙比，饱和度，液限， 塑性指数 1、颗粒组成：以粉粒为主，细粉粒（0.005~0.01mm）占7~9%， 粗粉粒（0.01~0.05mm）占45~65%。 2、土的比重和天然重度
黄土 的工程特性
（特殊性土的工程地质特征） 基础工程
摘要
• • • • • 一、黄土的概念 二、黄土的特性 三、黄土的成因及分类 四、黄土的湿陷性判别 五、湿陷性黄土的性质 物理性质 化学性质 力学性质
浅议黄土的湿陷、震陷与液化
浅议黄土的湿陷、震陷与液化1、引言黄土是第四纪沉淀物，具有一系列内部物质成分和外部形态的特征，不同于同时期的其他沉淀物。
黄土在我国分布较广，覆盖面积约为64万平方公里，占国土总面积的6.6%,有较厚的黄土覆盖层，其最厚可达400多米，而且主要分布在多地震的中西部地区。
在黄河中游地区，西起贺兰山，东到太行山，北起长城，南到秦岭几乎全部都被黄土覆盖，这里黄土发育最好，地层全、厚度大、分布连续，是我国黄土主要分布地区。
其中湿陷性黄土约占黄土总面积的60%[1][2]。
黄土地区的主要地震灾害有地震滑坡、液化和震陷。
黄土高原地区发育有南北地震带、华北地震带和祁连地震带, 该地区曾发生过许多中、强地震。
因此, 研究黄土的地震灾害及抗震措施, 无论是对社会稳定还是对经济发展, 都具有极其重要的意义。
2、湿陷、震陷与液化的概念黄土在上覆压力或在自重压力与建筑物荷载的共同作用下，受水浸湿后土的结构迅速破坏，产生显著的附加下沉，其强度也随之明显降低，黄土的这种性质称为湿陷性。
湿陷性黄土又分为自重湿陷性黄土和非自重湿陷性黄土。
震陷主要是指地基土由于地震而引起的附加残余变形。
震陷的宏观现象是地震引起的地面沉陷。
不仅软粘土（包括黄土）会发生震陷，砂土也可能发生震陷。
液化是在人类的生活和生产实践中对土体突然丧失承载能力和强度，并发生流动现象的认识过程中产生的。
黄土液化与砂土液化的定义相同, 即饱和黄土在动荷载(如地震)作用下产生超孔隙水压力, 同时土中的有效应力降低, 当土中的超孔隙水压力大约升至总应力的70%(此时与砂土液化有差异) 时, 土中的有效应力降为零, 即可发生液化[3]3、产生机理湿陷性黄土发生湿陷的原因是很复杂的，其湿陷过程是一个复杂的物理化学过程。
产生湿陷的原因必须从内因和外因来分析[4]~[6]。
湿陷性黄土只所以能够产生湿陷，首先是因为它含约60%的粉粒，组织结构是粉粒点式接触大孔性结构和粉粒叠盖式多孔结构，空隙比较大，这为产生湿陷提供了充足的空间条件；其次是湿陷性黄土富含水溶盐，颗粒间存在加固凝聚力，它遇水后降低或消失，这为湿陷时的黄土颗粒运移创造了必要的条件；最后是湿陷性黄土含有适量的粘粒，其遇水有膨胀性，体积增大，能够使湿陷性黄土颗粒移动，并能使土的抗剪强度明显降低。
饱和黄土液化标准的试验研究
Ｌ ｎ ｈ ｕＵ ｉ ｒｉ ， ａ ｚ ｏ ３ ０ ０ ｈｎ ） ａ ｚ ｏ ｎｖ ｓｙ Ｌ ｎ ｈ ｕ ７ ０ ０ ， ｉａ ｅ ｔ Ｃ
Ａｂ ｔ ａ ｔ ｓ ｒ ｃ ：Ｂａ ｅ ｎ ｔ ｅ ｒ ｓ ｌ ｏ ａｕ ａ ｅ ｏ ｓ ｎ ｄ ｎ ｍｉ ｒａ ｉｌｔ ｓ ｈ ％ ａ ｉｌ ｓｒ ｉ ｓ ｐ ｔｆ ｒ ｒ ｓ ｔ ｅ ｋ ｙ ｓ ｄ ｏ ｈ ｅ ｕ ｔ ｆ ｓ ｔ ｒ ｔ ｄ ｌ ｅ ｓ ｉ ｙ ａ ｃ ｔ ｘ ａ ｅ ｔ ｔ ｅ ３ ｉ ｘ ａ ｔａｎ ｉ ｕ ｏ ｗａ ｄ ａ ｈ ｅ
性士 相混 淆 。在 一定条 什 卜，半干 旱气候 条件 下 风 成黄 土 具有较 大 的液化 势 。１２ 宁夏海 原 的 ８ ５ ９０年 ． 级大 地震 以及 １８ 塔 吉克发 生 的 ５ ９９年 ．５级地 震 ，
收稿 日期 ：２ １－３２ ０ １０ ．２ 摹金 项 目：国家 自然 科学 基金 （０７ ２ ９； 围地 震局 兰 州地震 研究 所论 著编 号 ：Ｌ ２ １０ ０ ５ ３８ ３） ￣ Ｃ ０ １３
作者 简介 ：孙海 妹（９ ３） 女 ，博 上研 究 生 ，工程 师 ，主要 从事 黄土 动力 学 的试验 研 究． １７ 一 ，
２０ ０
西
北
地
震
学
报
２１ ０ １钲
要。
２ １ 均 压 固结下 的孔压 、应变特 性 ． 本 组 试 验 是将 原状 黄 土 试 样饱 和 、 均 压 Ｉ 结
土 中 的黏土成 份延 缓 了孔 压 的发展 过程 ，在所 有 的 试验 中， １％的轴应 变 多发 生 于 “ 始液 化 ”前 。 ０ 初 Ｉ ｉａａ （ ９ ０ ｊ 对 由 １ ８ ｓ ｈ ｒ １ ９ ）｜ ｈ Ｊ 针 ９ ９年塔 吉克 ５ ．５级地
不同地区饱和黄土液化特性
， 在一定强度的地震动作用
下， 饱和黄土可发生液化， 甚至高含水率的黄土也具有 很大的液化势和流态破坏势 。 随着中西部大开发的进 一步深入， 黄土地区的基础设施建设规模越来越大， 为 了确定动荷载作用 下 建 筑 物 及 其 地 基 的 抗 震 稳 定 性， 预防建（ 构） 筑物在地震时 的 变 形 超 过 允 许 值， 对该地 区的防震减灾工作提 出 了 更 高 的 要 求， 所以在工程建 筑中对黄土液化判别及评价的研究也越来越重要 。 本文统一试验方法和液化破坏判别标准， 对我国不 同地区的饱和原状黄土进行了黄土液化特性的试验研 究，并对试验资 料 进行了对比分析 。 对 不 同 地 区 饱 和
， 魏
明
4
（ 1. 中国地震局兰州地震研究所， 兰州
730000 ； 2. 中国地震局黄土地震工程开放实验室， 兰州 730000 ； 4. 西北师范大学地理与环境科学学院， 兰州
730000 ； 730070 ）
3. 甘肃省岩土防灾工程技术研究中心， 兰州
摘要： 利用动三轴试验系统， 对兰州 、 固原 、 潼关地区饱和原状黄土进行了液化试验 。 通 过 对 饱 和 黄 土 液 化 的 动 应 力 、 动 应变和动孔压发展特点等问题的对比和分析， 研究了我国不同地区饱和 原 状 黄 土 的 液 化 特 性 。 研 究 表 明： （ 1 ） 黄 土 液 化 有其自身的特点， 一旦发生液化， 抗液化强度将迅速丧失； （ 2 ） 黄土的 区 域 性 结 构 特 性 对 黄 土 液 化 的 影 响 非 常 明 显 ， 表现 不同结构的黄土， 其液化强度是不同的 。 而不同地区间黄土的干密度等物性指标对黄土液化 的 影 响 远 小 于 为不同地区 、 给出了饱和黄土的液化破坏应变标准 。 区域性结构特性的影响； （ 3 ） 基于黄土的结构破坏特性和液化特性， 关键词： 原状黄土； 液化； 饱和； 动三轴试验
黄土液化
黄土液化灾害处理或地基处理摘要：针对“黄土液化”这一问题，参考二十篇国内相关论文以，分别理清作者思路与研究方法，就黄土的理论研究，实际应用等方面进行梳理总结，探求黄土液化的作用机理与影响因素，清楚黄土液化的危害，了解解决黄土液化的工程措施，并在此基础上，总结黄土液化的研究方向与现有成果。
关键词: 黄土液化; 动荷载; 超孔压; 机理; 滑坡一、概述液化是在人类的生活和生产实践中对于土体突然丧失承载能力和强度，并发生流动现象的认识过程中产生的。
黄土液化与砂土液化的定义基本相同，即饱和黄土在动荷载（如地震）作用下产生超孔隙水压力，同时土中的有效应力降低。
当土中的超孔隙水压力，同时土中的有效应力降低。
当土中的超孔隙水压力大约升至总应力的70%（此时与砂土液化有差异）时，土中的有效应力降为零，即可发生液化。
黄土液化不同于黄土湿陷。
黄土在上覆压力或在自重压力与建筑物荷载的共同作用下，受水浸湿后土的结构迅速破坏，产生显著地附加下沉，其强度也随之明显降低，黄土的这种性质成为湿陷性。
同时，黄土震陷也与黄土液化有明显区别。
震陷主要是指地基土由于地震而引起的附加残余变形。
震陷的宏观现象时地震引起的地面沉降，不仅软粘土（包括黄土）也会发生震陷，砂土也可能发生震陷。
二、黄土及其地震灾害概述我国的黄土具有分布面积最广、层厚最大、成因类型最复杂等特点, 包括黄土类土在内, 其分布面积达64 万km 2, 约占我国陆地面积的7% , 其中厚层典型黄土的覆盖面积达27. 3 万km 2 , 其主要成分为粉粒, 塑性指数在10 附近, 属于弱粉土和强粉质粘土类。
黄土地貌的基本类型有黄土高原和黄土盆地两大类, 其主要形态有塬、梁、峁三种。
下更新统古黄土(Q 1) 多位于厚层黄土的底部, 直接出露地表的很少; 中更新统老黄土(Q 2) 一般整合或假整合于Q 1 黄土之上, 位于整个黄土层的中上部,直接出露地表的也不多; 上更新统新黄土(Q 3) 相当于刘东生等[1 ]划分的马兰黄土, 厚度较大, 在兰州地区最大厚度可达34 m , 其分布面积广且直接出露于地表, 具有孔隙大、结构疏松、垂直节理发育和湿陷性强等特性, 当遭遇地震时, 常产生不均匀震陷和液化、斜坡失稳引起的崩塌和滑坡以及局部地区震害加重等现象; 全新统近代黄土(Q 4 ) 多分布于大河谷地, 构成河谷É、Ê 级阶地的表层, 或覆盖于新洪积扇的表面, 多系次生黄土, 厚度不大, 一般在10 m 以内, 其分布面积较小, 但都具有湿陷性, 且随着含水量的增大, 在遭遇地震时将产生震陷、液化等灾害现象。
黄土液化微细观特性试验研究
第40卷第4期2018年8月地震工程学报C H I N A E A R T H Q U A K EE N G I N E E R I N GJ O U R N A L V o l.40 N o.4A u g.,2018安亮,邓津,王兰民.黄土液化微细观特性试验研究[J].地震工程学报,2018,40(4):752-758.d o i:10.3969/j.i s s n.1000-0844. 2018.04.752A NL i a n g,D E N GJ i n,WA N GL a n m i n.E x p e r i m e n t a l I n v e s t i g a t i o n o fM i c r o-m e s o s c o p i c F e a t u r e s o f L o e s sL i q u e f a c t i o n[J].C h i n a E a r t h q u a k eE n g i n e e r i n g J o u r n a l,2018,40(4):752-758.d o i:10.3969/j.i s s n.1000-0844.2018.04.752黄土液化微细观特性试验研究安亮1,邓津1,2,3,王兰民1,2,3(1.中国地震局兰州地震研究所,黄土地震工程重点实验室,甘肃兰州730000;2.中国地震局兰州地震研究所,中国地震局地震预测研究所兰州创新基地,甘肃兰州730000;3.甘肃省岩土防灾工程技术研究中心,甘肃兰州730000)摘要:黄土液化演化过程的微观机理分析是液化防御的科学问题之一㊂通过微细观及动力学试验探索黄土液化的本质和影响因素㊂首先用C T细观扫描实验探索黄土渗透液化的细观变化,研究表明土体液面上升的根本原因是弱碱性盐类胶结物的吸水作用导致土样含水面整体上升;试样达到高饱和度,大孔隙周围颗粒间胶结物质破坏后有效应力为零,土层液化㊂粉土的孔隙尺寸和特殊的胶结物质导致高饱和度㊂土样微观结构的差异也会影响土的液面上升和破坏强度㊂针对低黏性粉土㊁粉质砂土及粉质黏土的三类黄土液化实验分析表明,低黏性粉土动荷加载时间更短,更易于液化,即低粘性粉土液化最为严重,粉质砂土为中等液化,粉质黏土相比其他黄土类别不易液化㊂电镜扫描土样微观结构参数分析表明,土颗粒周围胶结物质的化学元素比值(C a/F e),以及土颗粒粒径分布和孔隙尺寸(孔隙与颗粒比)均影响液化等级,可初步判断液化的强弱㊂关键词:黄土;黄土液化;微观结构;C T裂隙扫描;微结构参数中图分类号:P315.9文献标志码:A 文章编号:1000-0844(2018)04-0752-07D O I:10.3969/j.i s s n.1000-0844.2018.04.752E x p e r i m e n t a l I n v e s t i g a t i o no fM i c r o-m e s o s c o p i cF e a t u r e s o fL o e s sL i q u e f a c t i o nA N L i a n g1,D E N GJ i n1,2,3,WA N GL a n m i n1,2,3(1.E a r t h q u a k eA g e n c y o f G a n s uP r o v i n c e(K e y L a b o r a t o r y o f L o e s sE a r t h q u a k eE n g i n e e r i n g,C E A),L a n z h o u730000,G a n s u,C h i n a;2.L a n z h o uI n s t i t u t e o f S e i s m o l o g y,C E A,L a n z h o u730000,G a n s u,C h i n a;3.G e o t e c h n i c a lD i s a s t e rP r e v e n t i o nE n g i n e e r i n g T e c h n o l o g y R e s e a r c hC e n t e r o f G a n s uP r o v i n c e,L a n z h o u730000,G a n s u,C h i n a)A b s t r a c t:N o w a d a y s,t h em i c r o s c o p i c a n a l y s i s o f t h e e v o l u t i o n p r o c e s sm e c h a n i s mo f l o e s s l i q u e-f a c t i o n i s ah o t t o p i c.I n t h i s s t u d y,w e a t t e m p t t o i n v e s t ig a t e th en a t u r e a n di n f l u e n c e f a c t o r s o fl o e s s l i q u e f a c t i o n t h r o u g hd y n a m i c t e s t s.W eu s e t h eC Ts c a n n i n g t e s t t os t u d y t h em a c r o s c o p i cc h a n g e o f l o e s s l i q u e f a c t i o n.T h e r e s u l t s s h o wt h a t t h e p r i m a r y c a u s e o f l i q u id le v e l r i s e i s t h ew a-t e r a b s o r p t i o no f a l k a l e s c e n t s a l t c e m e n t.W h e ns p e c i m e n sb e c o m eh i g h l y s a t u r a t e d,t h e c e m e n-t i n g m a t e r i a l b e t w e e n t h e p a r t i c l e s s u r r o u n d i n g t h e s o i lm a c r o p o r e s i s d e s t r o y e d.T h e n,t h e e f f e c-t i v e s t r e s s i s z e r o a n d t h e s o i l i s l i q u e f i e d.T h e d i f f e r e n c e i n t h em i c r o s t r u c t u r e o f s o i l c a n a l s o i n-收稿日期:2016-08-20基金项目:国家自然科学基金面上项目(51578518)第一作者简介:安亮(1993-),男,甘肃定西人,硕士研究生,研究方向为岩土地震工程㊂E-m a i l:1596955860@q q.c o m㊂通信作者:邓津(1970-),女,副研究员,主要从事黄土微观结构及土动力学研究㊂E-m a i l:d e n g j i n@g s d z j.g o v.c n㊂f l u e n c e t h e i n c r e a s e i nl i q u i dl e v e la n dt h ef a i l u r es t r e ng t ho fs o i l .L i qu e f a c t i o nt e s t so nt h r e e k i n d s o f l o e s s (l o w -c o h e s i v e s i l t ,s i l t y s a n d ,a n d s i l t y c l a y )i n d i c a t e t h a t t h e d y n a m i c l o a d i n gt i m e o f t h e l o w -c o h e s i v es i l t i st h es h o r t e s t .I no t h e rw o r d s ,t h e l i qu e f a c t i o no f l o w -c o h e s i v es i l t i s m o s t s e v e r e a n d t h e s i l t y s a n d i s i nm e d i u ml i q u e f a c t i o n ;b y c o m p a r i s o n ,t h e s i l t y c l a yi s d i f f i c u l t t o l i q u e f y .T h e a n a l y s i s o f s o i lm i c r o s t r u c t u r e p a r a m e t e r sw i t h s c a n n i n g el e c t r o nm i c r o s c o p e i n d i -c a t e d t h a t t h e c h e m i c a l e l e m e n t (C a /F e )r a t i o s o f t h e c e m e n t s a r o u n d t h e s o i l p a r t i c l e s ,a n d t h e p a r t i c l e s i z e d i s t r i b u t i o na n d p o r e s i z e o f t h e s o i l p a r t i c l e s a f f e c t t h e d e g r e e o f l i qu e f a c t i o n .K e yw o r d s :l o e s s ;l o e s s l i q u e f a c t i o n ;m i c r o s t r u c t u r e ;C T f r a c t u r e s c a n n i n g ;m i c r o s t r u c t u r e p a r a m e t e r s 0 引言土的液化是指在渗透作用㊁静力剪切㊁动力作用下土体瞬间丧失结构强度,有效应力等于零的物理现象㊂黄土在一定震动条件下极易发生液化,液化后呈现泥流状,并不再具备承载力,导致周围建筑地基严重失稳[1]㊂我国西部黄土高原为地震地质灾害频发区域,地震前后曾发生多起由于地震动荷载持续作用引起的地下水面上升,黄土层液化㊂如1920年海原地震导致的宁夏固原石碑塬黄土液化[2],2008年汶川8.0级大地震后的甘肃清水田川黄土液化[3]㊂如图1所示,海原地震中宁夏固原石碑塬产生大面积的黄土层液化滑移,大范围 流滑 滑移距达2000m ,死亡200余人,滑体至今仍清晰可见㊂因此地震作用下高烈度黄土区域液化问题成为重要的地震工程问题之一[4-7]㊂图1 宁夏固原市石碑塬黄土液化滑移(2005年)F i g .1 S l i p c a u s e db y l o e s s l i q u e f a c t i o n i nS h i b e i t a b l e l a n d ,G u y u a n c i t y ,N i n gx i a p r o v i n c e (i n2005) 随着黄土地区高速公路及高铁㊁地铁等重大工程建设的开展,黄土液化动力特性机理和微观结构研究及评价成为重要的研究课题㊂黄土结构特性对黄土液化的影响非常明显[8]㊂郑西高速铁路路段的液化黄土孔隙微结构具有分形特征[9]㊂石碑塬原状黄土试验表明,黏粒含量低及黄土粒间胶结物质状态等导致液化应力比降低[10]㊂但关于黄土液化的微细观机理分析较少㊂此外黄土与砂土在液化机理㊁孔压增长模型以及体积压缩及渗透系数方面均有差异,由于黄土中含有易溶盐,液化具有孔压增长快㊁消散慢和沉降大的特性[11]㊂通过应力控制不排水三轴试验,对比分析黄土与砂土静力液化特性以及饱和黄土液化流滑,发现黄土的液化危险程度比砂土更大[12],但原因还需要深入分析㊂黄土在工程上主要分为三类:低黏性粉土㊁砂黄土(砂质粉土)及黏黄土(粉质黏土)㊂其中低黏性黄土具有架空孔隙㊁胶结物质强度低㊁粉粒颗粒占多数等微观结构特征,因此具有更强的液化破坏性㊂本文从三类土的微细观角度并结合化学元素及液化实验深入探索黄土液化的本质特征㊂1 黄土液化实验分析循环动荷载作用下陇西地区的黄土液化对比实验表明[13],黄土在孔隙水压力系数达到0.3左右时饱和度可达到90%以上;但砂土孔隙水压力系数在0.3时饱和度仅为75%㊂因此黄土比砂土更倾向于吸水和被水饱和,其通常在孔隙水压力很低时就达到饱和,能更快地达到高饱和度(90%~95%),孔隙水压力上升后导致试样有效应力为0,产生液化㊂黄土如何更容易产生高饱和度的吸力的?是天然裂隙的虹吸现象还是土体本身的吸力引起的?分析黄土吸力的产生有两种可能:(1)液化是天然裂隙脆弱点先期吸水,黄土中天然裂隙在动力作用下形357第40卷第4期 安 亮,等:黄土液化微细观特性试验研究成吸力中心,先形成多个脆弱点,水压上升导致脆弱点破坏直到周围土体塌陷,即天然裂隙吸水-裂隙支点破坏-整体液化;(2)液化是由于液面首先整体上升,之后在裂隙中形成破坏点,然后整体液化,即整体吸水-裂隙点破坏-完全液化㊂由于黄土液化通常分为渗透液化㊁静力液化以及动力液化三种方式,要研究这两种观点哪个正确,下面首先分析无受力作用下黄土渗透液化现象㊂1.1 黄土渗透液化C T 扫描实验为分析黄土渗透进水时孔隙水是如何上升的,以及黄土胶结物在短时间内如何丧失结构强度,设计静态黄土样品吸水的C T 扫描试验㊂将原状粉土样品(兰州粉质黄土)放置于广口大烧杯中,在烧杯中倒入约十分之一的纯净水,放入样品槽中,每间隔1s 进行C T 图像扫描,观察水面的上升情况㊂(1)渗透液化的第一阶段:微孔隙吸水图2(a )㊁(b )为土样吸水后的C T 照片,它们分别显示出43'30.01ᵡ㊁43'31.02ᵡ的含水面高度㊂从含水面与土样中的圆圈位置可观察到液面是整体上升的,并不会在大裂隙处产生特殊的虹吸现象,液面上升速度为1.5c m /s ㊂因此土样细观裂隙不是导致含水层液面提高的直接原因㊂图2 兰州粉黄土渗透液化的C T 扫描F i g .2 C Ts c a no fL a n z h o u p o w d e r l o e s s l i qu e f a c t i o n (2)渗透液化的第二阶段:含水层天然孔洞塌陷图2(c )㊁(d )分别为浸水持续时间43'32.94ᵡ,43'33.28ᵡ的图像㊂此时水在土体吸力的作用下上升到一定高度,在某一高度的土层孔隙及孔洞周围的胶结物质在水的作用下发生强烈的水合反应,颗粒周围胶结物质溶解破坏,孔洞进一步扩大[图2(c)]㊂液面上升之后进入液化的第二阶段,大孔隙孔洞周围盐类融化,形成一定尺寸的孔隙孔洞,水不断进入孔洞,在孔隙达到一定孔径后被崩解破坏[图2(d)]㊂(3)液化的第三阶段:液面上升含水层液化第三阶段,破损的小孔洞会继续吸水[图2(e )],持续时间到43'33.44ᵡ,孔隙进一步扩大,孔径达到一定尺寸后继续塌陷㊂吸水 孔洞扩大 孔洞塌陷的循环过程是逐渐进行的,液面上升后土颗粒中的胶结物质溶化并重新结晶,分散在颗粒周围,大颗粒在动应力作用下重新排列㊂在此过程中随着土样吸水量进一步增大,达到一定饱和度土层流化加剧,土体整体塌陷㊂分析发现土体液面上升的根本原因是粉土的孔隙尺寸和特殊的胶结物质导致强烈吸水,试样达到高饱和度,颗粒间有效应力破坏后土层液化㊂为研究微观结构的差异是否会影响土的液面上升和破坏强度,即不同类别土样液化强度是否存在差异,下面结合水面上升细观表象,进行动力液化实验和微观参数的分析对比㊂1.2 动荷载加载液化试验试样采用三种原状黄土样品:固原黄土(G Y ,457 地 震 工 程 学 报 2018年6m )㊁兰州粉土(L Z ,5m )㊁陕西黄土(S X ,4m )土样进行液化实验㊂本文选择三类黄土的指标如表1所列,其塑性指数均在10左右,含水量接近为7%~9%,孔隙比分别为0.89㊁1.2及0.93,均为黄土粉土㊂表1 几种典型黄土的微结构量化参数T a b l e 1 Q u a n t i t a t i v e p a r a m e t e r s o fm i c r o s t r u c t u r e o f t h r e e t y pi c a l l o e s s 取土地点微观结构类型天然干密度/(g ㊃c m -3)含水量/%天然孔隙比塑性指数主要粒径范围U m/%25~505~25<5液化势/Ⅶ度模拟临界孔隙水压/k P a 加载时间/s 微结构量化参数C a /F e C a/M g K/A L K x/K L 兰州(低黏性粉土)粉粒松散堆积1.437.650.8968.450,45,5完全液化117.915.843.1661.90.75固原(砂质粉土)粉砂粒堆积1.248.961.2010.163,36,1中等液化148.364.174.03971.280.85陕西(黏质粉土)集粒堆积1.419.270.9339.753,40,7轻微液化150145.152.0912.60.430.614按照黄土各种颗粒范围(取自电镜照片)的相对含量来确定土的类型,颗粒包括砂粒(25~50μm )㊁粉粒(5~50μm )㊁黏粒(<5μm )㊂三种黄土颗粒含量分别为:兰州粉土(砂粒50%,粉粒48%,黏粒2%)㊁固原黄土(砂粒63%,粉粒36%,黏粒1%)及陕西黄土(砂粒50%,粉粒41%,黏粒9%)㊂其中固原黄土砂粒含量高,陕西黄土黏粒含量高,因此这三种黄土依次划分为低黏性粉土㊁砂质粉土和黏质粉土㊂选用试验仪器为W F 12440型空心圆柱扭剪仪(英国W F I 公司生产)进行动荷载作用下的黄土液化实验㊂试验采用等压固结,固结应力比K c =1.73;考虑围压大小的影响,围压分别采用100k P a ㊁150k P a 和200k P a,每一围压下完成一个试样的液化试验㊂由于饱和黄土具有很强的水敏性,为了避免发生湿陷性大变形,固结时间应控制在2h 为宜,当轴向应变小于5ɢ时即可认为固结完成㊂测试后绘制振动次数-孔压-体积变形曲线㊂试样尺寸为300mmˑ500mm ,振次数以100k P a 动应力震动100次/s ,固结围压为100k P a ,轴压为60k P a ㊂以W F 12440型空心圆柱扭剪仪进行试验,3%应变后应变大幅增加㊂3%残余应变是黄土稳定变形和大幅变形的临界点[14],因此本文以3%为液化大变形临界点㊂试验结果如表1和图3所示㊂以体变和孔隙水压力均出现拐点的时间为动荷载加载时间及对应的孔隙水压力㊂孔隙水压力变化的转折点可以当做液图3 黄土液化加载动孔隙水压力及体变形曲线F i g .3 D y n a m i c p o r ew a t e r p r e s s u r e a n dv o l u m e d e f o r m a t i o n c u r v e s o f l o e s su n d e r d yn a m i c l o a d 557第40卷第4期 安 亮,等:黄土液化微细观特性试验研究化变形的临界点,这一临界点指标包括临界孔隙水压力和临界加载时间,可作为不同土样液化强弱和等级的实验判定指标㊂兰州粉土(L Z )㊁固原黄土(G Y )及陕西黏土(S X )的临界孔隙压力和加载时间分别为117.9k P a ㊁15.84s ,148.3k P a ㊁64.17s 及150k P a ,145.15s㊂图3实验曲线表明,最先液化的土样为兰州粉土(L Z ),其动荷载加载时间临界点为15.84s;随着孔压的增长,在临界孔隙水压力达到117k P a 时达到饱和,体积变形达到3%,之后呈非线性增长㊂固原黄土(G Y )和陕西黄土(S X )在动荷载加载时间分别为64.17s 和145.15s 时才产生3%以上体积变形㊂2 黄土液化微观影响因素分析上述C T 扫描试验分析表明,黄土液化不是由于裂隙引起的,土样含水面上升的诱导因素是粉土内部物质产生的天然吸力㊂天然吸力的产生至少包括两个因素:胶结物质的特殊化学成分及颗粒尺寸㊂现分析如下:(1)影响因素一:化学元素比值由于原状土无机矿物质化学成分在干燥风化作用条件下多会形成碱性胶结化合物,如C a C O 3等,这些物质会产生很强的水合化学反应㊂采用微观结构能谱监测孔隙周围胶结物质的化学元素含量,测试C a ㊁M g ㊁F e 等化学元素的相对含量,计算C a /M g ㊁C a /F e ㊁K /A l 比值㊂其中C a /M g 比值表示,M g 的化合物遇水较为稳定,C a 含量越高越容易发生水合反应,因此越易液化㊂由于F e 含量高,酸性物质多,胶结强度大,不易吸水液化,而C a 的碱性物质更容易吸水,因此C a /F e 比值越高越易液化㊂K /A l 比值由于钾易溶而迁移,但铝沉积较为稳定,因此K /A l 值高表示土样易于吸水溶解㊂如表1所示,低黏性粉土的C a /F e ㊁C a /M g 分别为3.1和66,但其中的K /A L 达到1.9,即水溶性盐较多,更易吸水和溶解;而砂黄土的C a /F e ㊁C a /M g 分别为4.03及97,K /A l 值为1.28,虽然前两个数值高,但易于吸水的K 含量低;黏黄土的这三个值均很低,分别为2.09㊁12.6及0.43,仅为轻微液化㊂(2)影响因素二:微观结构类型及颗粒粒径参数黄土的孔隙和颗粒大小等微观因素也会影响土样的吸水强弱㊂本文分析孔隙及颗粒分布等微观指标差异对液化强弱的影响㊂选择试验土样分别来源于甘肃兰州(L Z )㊁宁夏固原(G Y )和陕西潼关(T G )等三个黄土地区㊂这三个地区黄土分别为砂黄土㊁低黏性粉土和黏黄土的代表,物性指标如表1㊂其干密度分别为1.43㊁1.24㊁1.41;天然孔隙比为0.896㊁1.2㊁0.933,塑性指数均小于10㊂图4所示为三类土样的微观结构,其微结构特点分别为低黏性粉土(Ⅰ类:粉粒松散堆积)[图4(a )]㊁砂黄土(Ⅱ类:粉砂粒颗粒堆积[图4(b )])㊁黏黄土(Ⅲ类:集粒密堆积)[图4(c)]㊂图4 三类天然黄土试样的微观结构F i g .4 M i c r o s t r u c t u r e o f s a m p l e s o f t h e t h e r e t y pe s of n a t u r a l l o e s s 将三种土样的孔隙和颗粒尺寸取值,采用孔隙与颗粒直径比值(K x /K L )作为判别指标㊂具体方法为采用K 2800型电子显微镜自带的测量软件,随机量出土样微观结构中孔隙与颗粒的直径,然后分别取均值后相除,即为K x /K L 数值,排序后绘制于图5中㊂由图5可知㊂兰州黄土(L Z )的颗粒粒径与孔隙直径两个曲线数值相近,即颗粒与孔隙尺寸相近,颗粒松散且密实度低㊂曲线数值相差最远的是陕西黄土(T G ),由于颗粒胶结强度大,形成的孔隙多为集合颗粒间的孔隙,孔隙比团状颗粒粒径小得多㊂位于两者中间的为固原砂黄土(G Y )㊂657 地 震 工 程 学 报 2018年图5三种土样的孔隙直径/颗粒粒径比的变化曲线F i g.5 P o r e d i a m e t e r/p a r t i c l e s i z e c u r v e s o f t h r e ek i n d s o f l o e s s s a m p l e s计算兰州黄土㊁固原黄土及陕西黄土取均值后的孔隙颗粒大小比值(K x/K L)分别为0.75㊁0.85㊁0.64,轻微液化的陕西黄土比值最低㊂K x/K L数值的大小表示孔隙与颗粒接近的程度,数值越小表明颗粒与孔隙越接近,颗粒越密集㊂如图5(a)所示,由于兰州粉土的颗粒和孔隙数值相近,颗粒之间松散地堆积,所以颗粒之间的孔隙很大(最大颗粒为30~70μm,孔隙30~60μm),加上碳酸钙等物质吸水性强,易于液化㊂图5(b)所示固原黄土的孔隙曲线和颗粒曲线相差甚远,其颗粒为20~50μm,孔隙为30~50μm,由于其颗粒粒径大,K x/K L为0.85,堆积密度大于兰州黄土(L Z),属中等液化㊂由图5(c)所示,陕西潼关黄土的孔隙曲线比颗粒曲线低很多,主要粒径为10~50μm,孔隙为10~30μm,孔隙相较对小,因此其仅为轻微液化㊂3结果与讨论(1)C T试验表明黄土液化在水压上升期的细观变化分为三个阶段:弱碱性盐类的吸水作用,产生水合化学反应,液面上升;之后进水层孔洞周围盐类融化,形成孔隙孔洞;大孔洞胶结物溶解破坏后塌陷产生土体变形㊂试验结果表明黄土液化是由于土体整体吸力导致的㊂分析液面上升的根本原因,很有757第40卷第4期安亮,等:黄土液化微细观特性试验研究可能是由于粉土的孔隙尺寸和特殊的胶结物质产生天然吸力(毛细现象),导致土样含水量上升,试样达到一定饱和度后,孔隙水压力上升导致胶结物破坏,有效应力为零,土层液化㊂分析土体液面上升的根本原因,是粉土的孔隙尺寸和特殊的胶结物质导致强烈吸水,试样达到高饱和度,颗粒间有效应力破坏后土层液化㊂(2)选择甘肃兰州(L Z)㊁宁夏固原(G Y)和陕西潼关(T G)三个区域的砂黄土㊁低黏性粉土和黏黄土进行液化试验后发现,低黏性黄土的液化临界点最低,能迅速达到液化的高饱和度,隐藏着严重的液化隐患;砂黄土为中等液化;黏黄土为轻微液化㊂(3)分析认为土样的孔隙尺寸和胶结物质是产生黄土液化的主要因素㊂实验确定与液化势强弱相关的黄土微结构量化参数为:化学元素比值(C a/ M g,C a/F e,K/A l)㊁孔隙与颗粒比(K x/K L)㊂这两个指标能初步判断液化的强弱趋势㊂参考文献(R e f e r e n c e s)[1]廖胜修,程菊红.黄土场地震动液化实例[J].西北地震学报,2007,29(1):54-57.L I A OS h e n g x i u,C H E N J u h o n g.S o m eI n s t a n c e so fV i b r a t i n g L i q u e f a c t i o no n L o e s s F i e l d[J].N o r t h w e s t e r n S e i s m o l o g i c a l J o u r n a l,2007,29(1):54-57.[2]白铭学,张苏民.高烈度地震时黄土地层的液化动移[J].工程勘察,1990(6):1-5.B A IM i n g x u e,Z H A N GS u m i n g.L i q u e f i e dS l i p o fL o e s sS t r a t aD u r i n g H i g hI n t e n s i t yE a r t h q u a k e[J].G e o t e c h n i c a l I n v e s t i g a-t i o n&S u r v e y i n g,1990(6):1-5.[3]王谦,王兰民,袁中夏,等.汶川地震中甘肃清水田川黄土液化的试验研究[J].水文地质工程地质,2012,39(2):116-120.WA N G Q i a n,WA N GL a n m i n,Y U A NZ h o n g x i a,e t a l.AS t u d y o fL o e s sL i q u e f a c t i o n I n d u c e db y t h eW e n c h u a n M S8.0E a 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饱和黄土地震液化特征与新型抗震处理方法
饱和黄土地震液化特征与新型抗震处理方法饱和黄土地震液化特征与新型抗震处理方法地震液化是地震灾害中一种常见的灾害形式，特别是在黄土地区。
黄土地区的土壤由于其特殊的物理和力学性质，在地震作用下容易发生液化现象。
而饱和黄土地震液化更是一种危险无比的现象，严重威胁着人们的生命和财产安全。
为了有效防止饱和黄土地震液化灾害，必须深入了解饱和黄土地震液化特征，并提出新的抗震处理方法，以确保黄土地区的人民生活安全。
饱和黄土地震液化的特征：1. 孔隙水压力增大：地震动力作用下，孔隙水压力迅速增大，从而导致土壤失去支撑力，形成液化现象。
2. 土体应力分布变化：黄土地区的土壤含水量较高，地震震动传递给土体后，土体的应力分布会发生明显变化。
3. 液化程度：饱和黄土地震液化的程度与地震动力、土体含水量、土壤水平应力等因素有关，液化程度一般会造成土体的沉降和坍塌现象。
4. 土体粒度分布：黄土颗粒较大，因此黄土地区的液化现象，往往伴随着颗粒流动现象。
面对饱和黄土地震液化的危害，可以采用以下新型抗震处理方法：1. 增加地基承载力：可以通过在地基中设置增强层，如钢丝网等，以增加地基的承载力，减轻液化现象对建筑物的影响。
2. 减小孔隙水压力：可以通过地下加压排水技术，即加压封堵井，以减小地震动力作用下孔隙水的增大，从而防止地基液化。
3. 控制液化现象：可采用振动压实法，即在地基中进行振动压实，增加土体的密实度，减小液化现象的发生概率。
4. 利用细粒土改良黄土地基：可以在黄土地基表面喷洒适量的细粒土进行覆盖，以增加土壤的稳定性，减轻液化现象对地基的影响。
5. 对建筑物进行加固：可以对建筑物进行钢筋混凝土加固等措施，以增加建筑物的抗震性能，减少地震液化对建筑物的影响。
综上所述，饱和黄土地震液化是一种危险且常见的灾害形式，在防止饱和黄土地震液化灾害中，应深入研究其特征，掌握液化机理，并在建筑设计和工程施工中采用新型抗震处理方法。
只有这样，才能有效保护黄土地区居民的身心安全，在地震中减少生命和财产的损失综上所述，饱和黄土地震液化是一种常见且危险的灾害形式。
浅谈大同地区饱和黄土的工程特性
浅谈大同地区饱和黄土的工程特性摘要：本文根据实际勘察成果总结了大同地区饱和黄土的工程特性。
回归了承载力与单轴抗压强度的相关方程。
关键词：饱和黄土工程特性一、饱和黄土的地质构成大同地区饱和黄土是指赋存于大同市周围河流阶地上，厚度一般为3～7m，地层主要为第四系上更新统及第四系全新统，成因为冲积层。
外观特征，一般为黄色、褐黄色，大孔隙明显，随深度加深孔隙变小。
含有云母及钙质菌丝，触变性强，灵敏度高。
保持原状结构时，能维持其原有形状，一经扰动，多呈流塑状态。
二、饱和黄土的物理力学性质（一）颗粒组成黄土的颗粒组成主要是粉粒（0.05～0.005mm），一般占总量的50％以上。
大同地区黄土颗粒组成是>0.05mm占20％，0.05～0.005mm占60％，<0.005mm占20％。
（二）物理指标大同地区的饱和黄土的天然含水量W=25～29％，天然容重γ=18.2～19.2kN/m3，饱和度Sr=80～95％，天然孔隙比e=0.80～1.10，液限WL=22～27％，液性指数IL=0.96～1.1。
(三)力学性质笔者从对饱和黄土力学指标统计可知，大同地区的饱和黄土的压缩系数α1～2=0.25～0.32MPa-1，压缩模量ES=3.0～6.3MPa，单轴抗压强度qu=21～50kPa，粘聚力c=7～10kPa。
三、饱和黄土的工程特性饱和黄土虽然具有某些软土的特征，但与沿海、湖泊等软土的性质有着显著的区别，仅就饱和黄土的工程特性归纳如下：（一）灵敏度土的结构强度是反映黄土特性的一项综合指标，而构成结构强度的主要因素为土的固化凝聚力，用单轴抗压强度qu来表示土的结构强度，而用灵敏度St值来反映固化凝聚力的丧失程度的话，大同地区饱和黄土的单轴抗压强度qu=21～50kPa，灵敏度St=6.1～7.3，由指标可见该区饱和黄土的特性。
（二）塑性状态大同地区饱和黄土的液性指数IL值大多在1以上，属流塑状态。
反映土的塑性状态的液性指数值，是一个有条件性的土质指标。
饱和黄土液化的试验研究
饱和黄土液化的试验研究黄土是中国地质结构的主要类型之一，处于极限状态下的黄土可以由固态转变为液态，被称为液化。
为了更好地了解黄土液化的状态及其机理，本文就基于试验研究黄土液化这一问题展开讨论，以探寻其影响因素及其作用机理。
一、黄土液化的基本特性1.黄土液化是受压损坏形成的破坏现象，指在极限状态下因内部水分释放而使黄土发生可逆质变，变成较低的固体物理和力学性质。
2.黄土液化的影响因素主要有：黄土的物理性质、温度、湿度、压力、地下水的循环状态、水的渗透变化等等。
3.黄土液化后的损坏形态可以分为气泡型、液泡型和破裂型。
气泡型损坏是由于黄土中的气体过多形成的；液泡型损坏是由于黄土内部的水液释放而形成的；破裂型损坏是由于黄土内部的痉挛和水液释放过多而形成的。
二、试验研究方法为了更准确地掌握黄土液化的状态及其机理，本文就基于试验研究黄土液化这一问题展开讨论。
开展室内试验研究，以了解黄土液化的特性及其影响因素，实验用材料为松山黄土，实验方法如下：1.分析实验材料的物理性质，将实验材料分为液化前和液化后的样品，对两个样品的比表面积、比表观密度、比容重等物理性质进行比较，了解液化过程中各个物理性质的变化；2.采用加压液化法，在室内升温添加湿度，利用菲涅耳杆记录液化过程，采取光学显微镜做形态观察；3.利用X射线衍射仪分析实验材料的晶体结构，了解液化过程的主要结构变化；4.根据实验结果，采用回归方法，估算出液化的发生机理。
三、实验研究结果1.液化前、后的比表面积、比表观密度及比容重的结果表明，液化后，黄土的比表面积、比表观密度和比容重分别减少了2.6%、0.6%和5.5%；2.加压液化实验中，黄土处于稳定状态时，表面释放出大量水液，而液化后破坏形态以气泡和液泡型为主，室内压力及温度提升时，外部起裂现象；3.X射线衍射仪检测结果显示，液化前黄土中晶粒尺寸较为稳定，液化后晶粒尺寸发生变化，结构更加疏松，晶粒更分散；4.根据实验结果，建立了液化发生的参数模型，将液化参数分为温度、压力及湿度，由此可以推断，黄土液化的发生机理与温度、压力、湿度的变化有关。
饱和黄土液化的试验研究
饱和黄土液化的试验研究1引言饱和黄土液化（Satured loess liquefaction）是一种极其复杂的动态现象，属于地质变化的重要类别。
它在历史上就一直有报道，是致使地面沉降的重要原因，也是我国交通及石油开采等大规模的建设发生的威胁，是水土保持和地面沉降中起重要作用的一类地质现象。
因此，为了探究饱和黄土液化的机制，研究的结果对于了解其形成的原因及其对环境的影响非常有利。
近来，研究者重点关注饱和黄土液化的试验研究，取得了一些重要结果。
本文将针对饱和黄土液化的试验研究进行一番综述和分析。
2试验研究许多研究者近几十年来一直在进行饱和黄土液化的试验研究，通过不同密度模拟饱和黄土液化。
早期的试验包括胡庆进研究小尺寸模型试验、陈丹瑞研究黄土液化的特性试验、汤文昌等人研究大尺寸模型试验，这些试验主要是针对饱和黄土液化的开裂性质进行研究，并得出了相关结果。
近几年来，随着试验研究技术及相关设备的进步，发展出多种模型试验技术，如：唐鸿林等人研究的大型模型试研究，胡守松的薄板试验，施林的渗流模型试验和大刘的视频技术，都有此类试验的研究成果。
以上在饱和黄土液化试验研究方面都有出色的贡献。
3研究结果经过以上试验研究，研究者们均发现，不同于软土，饱和黄土液化没有明显的向心流动，而是出现局部开裂，表现为散在各处小裂隙，甚至大型裂缝。
造成这种状况的原因可能是由黄土本身的特点决定的，比如，黄土抗应力较强，弹性模量、渗透率和粘度较小，也可能是由制备试件时所造成的饱和度失衡导致的。
另外，有关研究者也研究了振动引起的饱和黄土液化破坏，以及浅滩坡面的滑动破坏，进一步掌握了饱和黄土的液化破坏机理。
4结论饱和黄土液化是一种极为复杂的动态现象，影响广泛。
近年来，研究者们对饱和黄土液化的试验研究取得了一定的成果，进步了饱和黄土液化的认识。
通过仿真试验研究，发现饱和黄土液化没有明显的向心流动，而是出现局部开裂，表现为散在各处小裂隙，甚至大型裂缝；另外，还针对振动、土坡滑动等情况，做出了较详细的分析和阐述，为深入地探明饱和黄土液化的特性及机理提供了充足的依据。
饱和兰州黄土液化特性的试验研究
饱和兰州黄土液化特性的试验研究冯立;葛瑞华;郭康;刘亚明【摘要】以甘肃省兰州的Q3黄土为研究对象,通过室内饱和原状黄土的液化试验,研究动荷载作用下饱和原状黄土的应力、应变的发展规律,考察了饱和原状黄土的液化特性,探讨饱和黄土在液化过程中的孔压的发展规律.研究表明:均压固结条件下,兰州饱和原状黄土,在动荷载作用下,孔压可以达到有效固结围压,产生黄土液化；同时黄土振动液化过程中应力-应变的滞回特性随着振动次数的增加发生变化以及黄土的轴向应变与孔隙水压力存在一定的关系,小轴向应变增长对应着大幅增加的孔隙水压,而在曲线发展的后期,应变大幅增加,但是孔隙水压却基本保持不变.【期刊名称】《地下水》【年(卷),期】2013(035)004【总页数】3页(P5-7)【关键词】饱和黄土;振动液化;应变控制【作者】冯立;葛瑞华;郭康;刘亚明【作者单位】西北大学地质系,陕西西安710069;西北大学地质系,陕西西安710069;西北大学地质系,陕西西安710069;西北大学地质系,陕西西安710069【正文语种】中文【中图分类】P552008年5·12特大地震中，位于甘肃省清水县郭川乡的田川村发生了饱和黄土的液化滑移灾害，给人们及国家造成了巨大的损失［1］。
震害实例调查和室内试验研究表明:饱和原状黄土以及高含水量的黄土具有较大的液化势和流动破坏势［2］。
一旦地震来临，必有可能加重其震害。
对此国内外许多学者进行了研究，Ivsic［3］以每个循环的孔压增量与土性、循环荷载及初始应力状态之间的关系为基础，建立了孔隙水压力模型。
王炳辉等［4］在不同相对密度、不同固结比条件下将均等固结的孔压增量模型拓展为适用于不同相对密度、均等和非均等固结条件的孔压增量模型。
李兰等［5］研究了黏粒含量对黄土抗液化能力的影响。
杨振茂等［2］对黄土液化的试验方法、液化机理、液化判别标准、液化影响因素、孔压发展特点等开展了大量研究工作，取得很多有意义的成果。
饱和兰州黄土液化过程中孔压和应变发展的试验研究
有效固结围压为 130 kPa、频率为 1 Hz、等压 固结、循环应力比为 0.1 的条件下的动孔压、偏应 力、应变的发展曲线如图４所示，其中循环应力比 是动剪应力与有效固结压力的比值；偏应力是轴向 应力和围压的差值。以下讨论没有特殊说明，均以 该试验条件为准。
（1）动孔压的变化 由图 4 可知，在振动初始阶段，动孔压上升缓 慢，达到第 8 个循环周期后，动孔压上升速率加快。 到 12 周期时动孔压上升到初始有效围压，与此同 时，偏应力明显衰减，轴应变也达到 3%。12 周期 后，动孔压曲线出现负值，即动孔压在瞬时减少，
近几十年来，研究者在黄土液化的机制和液化 标准方面做了大量的工作。在液化机制方面，
收稿日期：2009-08-12 基金项目：中国地震局地震预测研究所基本科研业务费专项（No. 2009A22）资助。 第一作者简介：孙海妹，女，1973 年生，硕士，工程师，主要从事黄土动力学试验方面的研究。E-mail: sunhaimei@
出现在初始液化前；接近液化时偏应力为负值时的有效应力大于正值时的有效应力。
关 键 词：黄土；液化；孔压；应变；试验研究
中图分类号：TU 435
文献标识码：A
Experimental study of development of strain and pore water pressure during liquefaction of saturated Lanzhou loess
3466
岩土力学
2010 年
研究。在试验的基础上，本次运用反压法对黄土试 样进行饱和，对其在不排水条件下的液化特性进行 研究。反压饱和法是通过分阶段提高围压和反压， 即把孔压提高到一定程度，把土样中的残余空气溶 解在水中来实现土样的饱和，如图 3 所示，当增加 围压时，孔压(反压)也同时增加，对土样保持一个 固定的有效围压，然后通过计算孔压系数 B 值来检查 饱和度。试验中，综合参考了英、美和我国的试验规 范[13－16]。试验的规律性较好，成功率高，一般可在 2～ 3 h 内使原状黄土试样的饱和度达到 95%左右，图 3 中的孔压系数 B 值检测为 0.97。
饱和黄土场地原位试验及液化势评价
饱和黄土场地原位试验及液化势评价Dong Lin;Yan Wujian;Xia Kun;Li Shaohua;Liu Kun【摘要】目前,主要依靠室内动力试验对黄土液化势进行评价.由于黄土特殊的结构性,室内试验对其饱和的过程较为复杂,且与实际场地饱和黄土差异明显,导致室内黄土液化试验结果并不能代表现场饱和黄土的抗液化强度.本文选取兰州市西固区寺儿沟村某饱和黄土场地进行钻孔测试,现场实施了标准贯入试验、静力触探试验以及剪切波速测试.应用Robertson的土类指数分类图对该场地不同含水率黄土的土类进行了界定,确定了饱和黄土属于类砂土,有液化势.应用NCEER推荐方法,计算了3组原位试验数据的饱和黄土循环抗力比(CRR),通过与1976年唐山地震和1999年集集地震液化土CRR对比,得出了饱和黄土抗液化强度很低的结论.【期刊名称】《震灾防御技术》【年(卷),期】2018(013)004【总页数】9页(P950-958)【关键词】黄土;CPT;土类指数;原位试验;循环抗力比【作者】Dong Lin;Yan Wujian;Xia Kun;Li Shaohua;Liu Kun【作者单位】【正文语种】中文引言饱和黄土甚至高含水率的黄土在地震作用下会发生液化，该结论已在室内动力试验和古地震的调查中得到了证实（王兰民等，2003）。
然而，古地震黄土液化实例较少，且基本都是黄土液化与边坡滑坡的耦合效应，液化与滑坡相互影响、相互促进，孰先孰后实难查明（王家鼎等，2001）。
廖胜修等（2007）报道了一些强夯、打桩施工过程造成的饱和黄土液化现象，但是只对现象进行了描述，没有评价液化势的实际数据。
因此，现阶段对黄土液化势的评价只能依靠室内动力试验。
然而，由于黄土特殊的结构性，其饱和过程较为复杂（王谦等，2013）。
并且，室内饱和过程只加20kPa的围压，与现场饱和过程差异显著，现场较大的上覆压力会使黄土首先发生湿陷，改变其原有微结构。
黄土液化
黄土液化灾害处理或地基处理摘要：针对“黄土液化”这一问题，参考二十篇国内相关论文以，分别理清作者思路与研究方法，就黄土的理论研究，实际应用等方面进行梳理总结，探求黄土液化的作用机理与影响因素，清楚黄土液化的危害，了解解决黄土液化的工程措施，并在此基础上，总结黄土液化的研究方向与现有成果。
关键词: 黄土液化; 动荷载; 超孔压; 机理; 滑坡一、概述液化是在人类的生活和生产实践中对于土体突然丧失承载能力和强度，并发生流动现象的认识过程中产生的。
黄土液化与砂土液化的定义基本相同，即饱和黄土在动荷载（如地震）作用下产生超孔隙水压力，同时土中的有效应力降低。
当土中的超孔隙水压力，同时土中的有效应力降低。
当土中的超孔隙水压力大约升至总应力的70%（此时与砂土液化有差异）时，土中的有效应力降为零，即可发生液化。
黄土液化不同于黄土湿陷。
黄土在上覆压力或在自重压力与建筑物荷载的共同作用下，受水浸湿后土的结构迅速破坏，产生显著地附加下沉，其强度也随之明显降低，黄土的这种性质成为湿陷性。
同时，黄土震陷也与黄土液化有明显区别。
震陷主要是指地基土由于地震而引起的附加残余变形。
震陷的宏观现象时地震引起的地面沉降，不仅软粘土（包括黄土）也会发生震陷，砂土也可能发生震陷。
二、黄土及其地震灾害概述我国的黄土具有分布面积最广、层厚最大、成因类型最复杂等特点, 包括黄土类土在内, 其分布面积达64 万km 2, 约占我国陆地面积的7% , 其中厚层典型黄土的覆盖面积达27. 3 万km 2 , 其主要成分为粉粒, 塑性指数在10 附近, 属于弱粉土和强粉质粘土类。
黄土地貌的基本类型有黄土高原和黄土盆地两大类, 其主要形态有塬、梁、峁三种。
下更新统古黄土(Q 1) 多位于厚层黄土的底部, 直接出露地表的很少; 中更新统老黄土(Q 2) 一般整合或假整合于Q 1 黄土之上, 位于整个黄土层的中上部,直接出露地表的也不多; 上更新统新黄土(Q 3) 相当于刘东生等[1 ]划分的马兰黄土, 厚度较大, 在兰州地区最大厚度可达34 m , 其分布面积广且直接出露于地表, 具有孔隙大、结构疏松、垂直节理发育和湿陷性强等特性, 当遭遇地震时, 常产生不均匀震陷和液化、斜坡失稳引起的崩塌和滑坡以及局部地区震害加重等现象; 全新统近代黄土(Q 4 ) 多分布于大河谷地, 构成河谷É、Ê 级阶地的表层, 或覆盖于新洪积扇的表面, 多系次生黄土, 厚度不大, 一般在10 m 以内, 其分布面积较小, 但都具有湿陷性, 且随着含水量的增大, 在遭遇地震时将产生震陷、液化等灾害现象。
基于CT扫描的黄土孔隙结构特征研究
基于CT扫描的黄土孔隙结构特征研究郑佳;庄建琦;孔嘉旭;付玉婷;牟家琦;王杰【期刊名称】《地质科技通报》【年(卷),期】2022(41)6【摘要】孔隙特征作为反映黄土微观结构的重要特征之一,直接影响黄土的水敏性、渗透性和强度等物理力学性质。
为了研究水力耦合作用下黄土微观孔隙结构特征,使用CT技术对天然原状、原状饱和与重塑黄土的初始结构以及不固结不排水剪切试验后的土体结构进行了扫描,通过建立黄土三维结构模型,分析了剪切试验前后孔隙结构的演变特征。
结果表明:饱和与重塑作用使天然原状黄土的大孔隙减少,剪切作用使天然原状黄土和重塑黄土发生剪切破坏,原状饱和黄土发生压缩破坏,局部孔隙率增加。
天然原状黄土与原状饱和黄土在剪切前后均表现为微孔和小孔数量较多,其孔隙倾角主要分布在50°~90°之间,解释了黄土亚稳态结构形成的主要原因。
扰动作用使重塑黄土的孔隙尺寸分布均匀,且重塑黄土与原状饱和黄土在水力作用下更易失稳屈服。
揭示了黄土剪切变形破坏的微观结构主要表现为粒间胶结物的溶解、孔隙的坍塌与填充以及颗粒旋转、破碎和滑移。
试验结果可为黄土剪切强度降低和湿陷机理研究提供依据。
【总页数】12页(P211-222)【作者】郑佳;庄建琦;孔嘉旭;付玉婷;牟家琦;王杰【作者单位】长安大学地质工程与测绘学院;长安大学西部矿产资源与地质工程教育部重点实验室【正文语种】中文【中图分类】P642.13【相关文献】1.基于CT扫描研究青海湖流域高寒草甸不同坡位土壤大孔隙结构特征2.基于全直径岩心CT扫描技术的三元复合驱后微观孔隙结构特征3.基于CT扫描试验的珊瑚骨架灰岩孔隙结构特征研究4.基于医学CT和工业CT扫描研究土壤大孔隙结构特征的区别5.基于工业CT扫描研究喀斯特地区土壤大孔隙结构特征因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
饱和黄土地质说明表
三、水文地质：
地下水为第四系潜水，水位埋深一般3～4m，分布于灌溉区地段，由大气降水及灌溉水补给。
四、不良地质及特殊岩土：
工点处无不良地质现象；
特殊岩土为湿陷性黄土，场地湿陷类型为自重，湿陷等级为Ⅱ级，湿陷土层厚度约3~4m。
饱和黄土，埋深2~4m，厚度3~7m，承载力低，手搓不易成条，轻拍有水自然析出，为液化层。
2、粉砂(Q4al+pl)：分布于黄土层下，厚度大于10m。呈灰黄色，成分以石英、长石为主，砂质不纯，含少量黏粒，饱和，稍密，Ⅰ级松土，σ0=100kPa。
3、新黄土(Q3eol):分布于黄土梁区，呈浅黄色、黄色，成分以粉粒为主，孔隙发育，稍密，Ⅱ级普通土，σ0=120kPa。
三、水文地质：
地下水为第四系潜水，水位埋深一般1～3m，分布于灌溉区地段，由大气降水、泉水及灌溉水补给。
路基地质说明表
顺号
里程段落
工程地质特征
工程措施建议
2
K42+050
～
K42+720
一、地形地貌：
属冲洪积地貌，期间有黄土梁峁分布，浅谷区地势较开阔，植被发育，多为农田耕地。
二、地层岩性：
浅谷区出露地层为第四系全新统冲洪积地层，地层由上而下详述如下：
1、新黄土(Q4al+pl)：分布浅谷区，厚度约10～16.5m。呈浅黄色、黄色，成分以粉粒为主，孔隙和植物根系发育，稍密，Ⅱ级普通土，表层黄土稍湿，有1～3m的硬壳，σ0=100kPa；硬壳以下很湿，手搓不易成条，轻拍有水自然析出，呈软塑至流塑状，厚度10~15m，σ0=60kPa。
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解 ， 得中 、 使 大孔 隙 结 构 强 度 降低 而 崩 溃 ， 粒 物 质 散 离 ， 向这 些 孔 隙 中． 此 过 程 中 ， 方 面 粉 落 在 一 孔 隙体 积 减 小 ， 隙水 来 不 及 排 出而 导 致 孔 压 上 升 ， 用 于 土骨 架 的有 效 应 力 急 剧 降 低 ， 的 孔 作 土 强 度 大 幅 度 丧 失 ， 变 急 剧 增 大 ． 一 方 面 ， 着 孔 压 的 继 续 升 高 ， 来 未 充 水 的 小 孔 隙 和 微 孔 应 另 随 原 隙 由 于孔 壁 隔 水 物 质 和 胶 结 物 溶解 而 充 水 ， 在 一 定 程 度 上 消 散 了原 先 充 水 的 大 、 、 孔 隙 这 中 小 中 的水 压 力 ， 孔 压 上 升 受 到 一 定 的制 约 而 达 不 到 有 效 围压 ． 使
础 上 ， 立 了孔 隙微 结 构 特征 与 黄 土 液 化 势 的 定量 关 系 ， 孔 隙微 结 构 角度 对 中 国不 建 从
同 地 区 黄 土 液 化 势 进 行 了评 价 ．
主 题 词 ： 土 ；微 结 构 ；液 化 机 理 黄
中 图 分 类 号 ： ６ ２ １ １ Ｐ ４． ３
刘 红 玫 ，王 兰 民
（ 国地 震 局 兰 州地 震 研 究 所 ， 肃 兰 州 ７０ ０ ） 中 甘 ３ ０ ０
摘要 ： 过 对 黄 土 中各 类 孔 隙含 量 的 定 量 测 试 及 数 理 分 析 ， 绍 了黄 土 孔 隙微 结 构 的 通 介 计 算 机 图像 处理 分析 方 法 ， 从 孔 隙微 结 构 的 角度 研 究 了饱 和 黄 土 液 化 机 理 ． 此 基 并 在
１ 问 题 的 提 出
黄 土 液 化 具 有 许 多 不 同 于 砂 土 液 化 的特 征 ． 量 的动 三 轴 试 验 研 究 已经 证 明 ， 土液 化 时 大 黄 其 孔 压 比不 能 上 升 到接 近 １的 程 度 ， 随黄 土 种 类 的 不 同 浮 动 范 围 大 体 在 ０ ３ ０ ８之 间． 土 ．～ ． 黄 所 特 有 的 孔 隙 微 结 构 是 否 是 导 致 这 一 差 异 的 主要 原 因 之 一 呢 ？ 理 论 分 析 认 为 口 ： 当黄 土 浸 水 处 于饱 和 状 态 时 ， 和 度 一 般 为 ８ ～ ９ ｏ 试 验 结 果 ） 通 常 低 于砂 土 的 饱 和 度 ． 时 中 、 饱 ｏ ５Ｏ （ Ｚ ， 此 大 孔 隙 中充 满 了水 ， 部 分 小 孔 隙 和 绝 大 多数 微 孔 隙 未 充 水 ． 一 定 强 度 的 动 荷 载 作 用 下 ， 始 而 在 开
收 稿 口期 ：０ １Ｏ — ７ ２ ０ 一 ３２ 基 金 项 目 ： 国 地 震 局 兰 州 地 震 研 究 所 青 年 基 金 资 助 项 目 （ ９ ３ ） 科 技 部 社 会 公 益 研 究 专 项 资 助 （ ５ ２ ０ ） 中 国 地 中 ９ ２２ ； ３ — ００ ； 震局 兰州 地震 研究所 论著 编号 ：Ｃ ０２０ Ｌ ２ ００ ５ 作者 简介 ： 红玫 （９ １ ）女 （ 族 ） 甘肃敦煌 人 ， 程 师 ， 要从事 黄土 地震 工程研 究． 刘 Ｉ７ 一 ， 汉 ， 工 主
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第 ２ ４卷
第 ２期
西
北
地
震
学
报
Ｖｏ ． ４ ＮＯ ： １２ ．！
２０ ０ ２年 ６月
ＮＯＲＴ ＨＷ ＥＳ ＴＥＲＮ ＳＥＩ Ｍ ＯＬＯＧ Ｉ Ｓ ＣＡＬ ｊ ｏＵＲＮＡ Ｌ
Ｊ ｎｅ ２ ２ ｕ ００
饱 和 黄 土 液 化 的 孔 隙 微 结 构 特 征
２ 黄 土 孔 隙 微 结 构 的 计 算 机 图 像 处 理 分 析 方 法
使 用 黄 土 孔 隙微 结 构 的计 算 机 图像 处 理 分 析 方 法 ， 液化 前后 的 样 品进 行 测 量 分 析 ， 对 以直 方 图 的形 式 表 征 液 化 前 后 试 样 中各 类 孔 隙含 量 的变 化 ； 将 分 析 结 果 与 室 内 液 化 试 验 结 果 进 并
文献 标识 码 ： Ａ
文 章 编 号 ：０ ０ ０ ４ （０ ２ ０ — ０ ３ — ０ ｉ０ — ８４ ２０ ）２ １５ ５
０ 前 言
饱 和 黄 土 的 液化 是 黄 土地 区潜 在 的 地 震 岩 土 灾 害 之一 ， 学 合 理 地 对 其 进 行 分 析 评 价 ， 科 是
一
项 重 要 课 题 ． 土作 为 一 种 多 孔 隙 、 胶 结 的粘 性 土体 ， 物 质 组 成 和存 在 方 式 十 分 复 杂 ． 黄 弱 其 一
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西
北
地
震
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第 ２ ４卷
为 了对 以上 分 析 进 行 验 证 ， 们 开 发 了黄 土 孔 隙微 结 构 定 量 分 析 的计 算 机 处 理 方 法 ］ 利 我 ． 用 电子 显 微 镜 和 计 算 机 图像 处 理 系 统 对 黄 土孔 隙微 结 构 进 行 定 量 的分 析 研 究 。
般 由颗 粒 的形 态 、 列 组 合 方 式 、 隙 性 和 接 触 关 系 等 四 部 分 特 征 加 以 概 化 ， 程 实 践 表 明 这 排 孔 工 些 要 素能 完 全 反 映 结 构 状 态 的 性质 和 功 能 ． 对 黄 土 液 化 这 一 具 体 的地 震 工 程 地 质 问题 而 言 ， 但 用一 、 个 结 构 参 数 对 微 结 构 形 态 加 以刻 划 ， 过 室 内试 验 与 理 论 分 析 ， 能 够 提 示 出二 者 （ 二 通 是 微 结 构 与黄 土 液 化 ） 间 的 内在 联 系 的 ． 之