砂质黄土的结构性与增湿变形特性研究
洛川剖面黄土的结构性及其力学特征研究
洛川剖面黄土的结构性及其力学特征研究一、研究背景黄土这种自然界的伟大创造，自古以来就以其独特的魅力和神奇的力量，让人们为之倾倒。
它既是大自然的馈赠，也是人类文明的摇篮。
然而随着社会的发展和人口的增长，黄土的生态环境正在遭受严重的破坏。
为了保护这片神奇的土地，我们有必要深入研究其结构性和力学特征，以便更好地利用和保护这一宝贵的资源。
洛川剖面位于陕西省洛川县境内，是黄土高原的一个重要剖面。
这里地势平坦，地貌类型丰富多样，黄土层厚薄不一，结构复杂多变。
因此对于洛川剖面黄土的结构性和力学特征的研究，具有很高的科学价值和实际意义。
在过去的几十年里，我国的黄土研究取得了显著的成果，为我们提供了丰富的理论依据和实践经验。
然而由于各种原因，我们在黄土领域的研究仍然存在一些不足之处。
例如对于黄土的微观结构和力学特性的研究还不够深入，对于黄土在不同环境条件下的变形规律和稳定性分析还有待完善。
因此开展洛川剖面黄土的结构性及其力学特征研究，对于提高我国黄土研究的水平，促进黄土资源的可持续利用具有重要的现实意义。
1. 黄土在人类历史和现代社会中的重要性；黄土这种看似普通却又无比重要的自然物质，自古以来就在人类的生活中扮演着重要角色。
它不仅是我们祖先生活的基础，也是我们现代社会的重要资源。
黄土的广泛分布和丰富储量，使其在农业、建筑、环保等领域都有着不可替代的作用。
然而黄土的特殊结构性和力学特征，使得它在人类历史和现代社会中的重要性更加凸显。
黄土不仅承载着我们的记忆，更是塑造了我们的文明。
从古代的长城、秦始皇兵马俑，到现代的高速公路、高楼大厦，黄土都在其中扮演着关键的角色。
每一块砖石、每一粒沙砾，都是黄土的结晶，都是历史的见证。
黄土的存在，让我们有了生活的依托，也让我们有了追求进步的动力。
黄土的力学特征也是其独特魅力的一部分，它的强度和稳定性，使得它能够在各种恶劣环境中屹立不倒。
无论是风吹雨打，还是地震洪水，黄土都能坚守自己的岗位，保护着我们的家园。
黄土的物理力学性质
黄土的物理力学性质§2-1 黄土的物理性质试验用黄土采用甘肃兰（州）海（石湾）高速公路工程现场扰动土，其物理性质主要由它的物理性质指标来体现，其物理性质指标主要有：孔隙率、天然含水量、容重和液塑限等。
由于黄土的生成与存在条件比较特殊，它的孔隙率比普通土的孔隙率要大。
一般黄土中存在肉眼易见的孔隙，这些孔隙多为铅直圆孔，这类孔隙通称为大孔隙。
大孔隙比例的多少在一定程度上决定了黄土湿陷性的大小，大孔隙多的黄土湿陷程度大；反之则小。
试验所用黄土的天然含水量很低，一般在10％以下。
含水量在剖面上的变化与黄土层的厚度和埋藏深度没有直接关系。
黄土的容重、比重取决于黄土的矿物成分、结构和含水量，而黄土的颗粒分散度、矿物成分、形状和弹性在一定程度上决定了黄土的液塑性。
黄土的物理性质随成岩时代、成岩地区的不同而表现出一定的差异。
为了得到该黄土的物理性质，我们根据《公路土工试验规程》（JTJ 051-93）的要求，分别采用联合液塑限仪、烘箱和重型击实等方法进行了有关指标的测定，测定结果如表2-1所示。
一．主要成分分析组成黄土的矿物约有60种，其中轻矿物（d﹤0.005mm）含量占粗矿物（d ﹥0.005mm）总量的90%以上。
黄土中粘土矿物（d﹤0.005mm）以不同的方式同水和孔隙中的水溶液相互作用，显示出不同的亲水性，故粘土矿物的成分和比例，在某种程度上体现了黄土的湿陷性。
水溶盐的种类和含量与黄土的湿化、收缩和透水性关系密切，直接影响着黄土的工程性质。
水溶盐包括易溶盐、中溶盐和难溶盐三种。
易溶盐（氧化物，硫酸镁和碳酸钠）极易溶于水或与水发生作用。
它的含量直接影响到黄土的湿陷性。
中溶盐（石膏为主）的存在状态决定其与水的作用情况。
以固体结晶形态存在时，溶解性小，但当以次生结晶细粒分布于孔隙中时，易溶解，在这种情况下，会对黄土的湿陷性有一定的影响。
难溶盐（碳酸钙为主）在黄土中既起骨架作用，又起胶结作用，这取决于其赋存的状态。
黄土压缩特性试验分析
黄土压缩特性试验分析摘要：基于非饱和土力学理论，并考虑黄土结构性的影响，本文通过三轴剪切试验取得了原状黄土的压缩性随含水量的增加而增加的结论，确定了土体割线模量与含水量之间的定量关系。
关键词：非饱和土；湿陷性黄土；三轴剪切试验；割线模量；含水量中图分类号：c33 文献标识码：a 文章编号：1引言黄土属于粘性土类，但又与一般的粘性土有所不同。
黄土的变形是力与水对上共同作用的结果，其大小与应力状态和含水量密切相关。
本章对陕西西安原状黄土进行了增湿情况下的三轴压缩试验，通过对试验结果进行对比分析，总结出了黄土增湿过程中压缩性，也就是含水量与土体压缩模量之间的关系。
2试验用土的基本性质试验用的黄土，取自陕西西安市区，属于典型的q3黄土。
取土深度为1.5m~5.0 m，土体呈褐黄色，可塑状态，天然含水量为13.6% ~30.5%，天然密度为1.38~1.76g/cm3天然孔隙比为0.91~1.28，针状孔隙及大孔隙发育，含白色钙质条纹及个别小姜石。
27%＜wl＜34.7%, wp =18.2%，在天然含水量下，试验用土的孔隙比e＞1.0。
3试验内容本章对几组不同含水量的土样进行了固结压缩试验，对试验的结果进行了分析对比。
试验仪器：应变控制式三轴仪。
试样尺寸：三轴试样为直径39.1mm，高度为80mm。
试验准备阶段：选择合适量程的测力计；保证孔隙水压力测量系统内部的气泡完全排出；检查管路，保证无漏水、漏气现象发生；保证橡皮膜弹性状态完好，且并无破损。
4 试验成果分析4.1不同含水量下的压缩模量比较土的压缩模量是体现土体压缩特性的量化指标，它的定义是“土体在完全侧限条件下的竖向附加应力与相应的应变增量之比”。
但是，想要得到压缩试验结果的方法只有通过曲线或者曲线才行，而这两种方法均要受到土体初始孔隙比的影响。
因此，本文参考刘保健和张军丽通过对大量对比试验资料的分析，提出的割线模量es0的概念，并对其进行量化分析。
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
黄土结构强度与湿陷变形的各向异性研究
目录目录1绪论 (1)1.1研究背景 (1)1.2国内外研究现状 (2)1.2.1黄土的各向异性研究现状 (2)1.2.2黄土的结构性研究现状 (4)1.2.3黄土的湿陷性研究现状 (5)1.3本文研究的意义及主要内容 (5)1.3.1本文研究的意义 (5)1.3.2本文研究的主要内容 (6)2试验方案 (7)2.1概述 (7)2.2试验黄土的基本物理性质 (7)2.3试样的制备 (8)2.3.1原状样的制备 (8)2.3.1重塑样的制备 (9)2.4无侧限抗压强度试验 (10)2.4.1仪器介绍 (10)2.4.2试验方案及步骤 (11)2.5湿陷试验 (12)2.5.1仪器介绍 (12)2.5.2试验方案及步骤 (12)3原状黄土强度及结构各向异性研究 (14)3.1概述 (14)3.2原状黄土的试验结果 (14)3.2.1不同含水率下原状黄土的应力-应变关系曲线 (14)3.2.2原状黄土的应力-应变各向异性分析 (16)3.3破坏面与沉积面/压实面的关系 (17)3.4重塑黄土的试验结果 (18)3.4.1不同含水率下重塑黄土的应力-应变关系曲线 (18)3.4.2重塑黄土的应力-应变关系曲线的各向异性分析 (20)3.5不同取样角度下黄土结构强度分析 (21)3.6黄土结构强度的各向异性分析 (23)3.6.1结构性参数的分析 (23)I西安理工大学硕士学位论文II 3.6.2不同取样角度θ下扰动及浸水结构性分析 (24)3.7本章小结 (27)4原状黄土变形各向异性研究 (28)4.1概述 (28)4.2压缩应力-应变的各向异性分析 (28)4.2.1应力-应变关系曲线 (28)4.2.2应变各向异性分析 (30)4.3压缩模量Es各向异性分析 (30)4.3.1初始压缩模量各向异性分析 (30)4.3.2最后一级荷载时压缩模量的各向异性分析 (33)4.3.3竖向固结压力对压缩模量的各向异性的影响 (35)4.3.4压缩系数a1-2的各向异性分析 (35)4.3.5压缩系数a2-3的各向异性分析 (37)4.4原状黄土湿陷变形的各向异性分析 (38)4.4.1不同含水率及取样角度下湿陷系数与压力关系 (38)4.4.2自重湿陷系数的各向异性分析 (43)4.4.3固结压力为200kPa时湿陷系数的各向异性分析 (45)4.4.4固结压力为300kPa时湿陷系数的各向异性分析 (47)4.5本章小结 (48)5复合幂指数模型在各向异性中的应用 (50)5.1概述 (50)5.2复合幂指数模型 (50)5.2.1复合幂指数模型的提出 (50)5.2.2复合幂指数模型参数的确定 (50)5.3模型分析 (53)5.3.1三轴试验结果的模型分析 (53)5.4本章小结 (57)6结论与展望 (59)6.1结论 (59)6.1.1黄土强度及结构性的各向异性规律 (59)6.1.2原状黄土变形的各向异性规律 (59)6.1.3复合幂指数模型在各向异性上的规律 (60)6.2展望 (60)致谢 (61)参考文献 (62)1绪论1绪论1.1研究背景黄土是在特殊的干旱半干旱条件下形成的第四纪松散堆积物，因其特殊的形成条件使其具有特殊的物理力学性质，在工程建设中占有重要的地位。
黄土的结构性试验研究
４１ ．
下面 对试 验结果 进行分 析 ： （ ） １ ２分别 是在 围压 为 １ ０ Ｐ １图 、 ０ ｋ ａ时不 同含水 量 下的原 状 土 、 重塑 土的应 力 ～应 变关 系 曲线 。
① 图 １ 以看 出 ： 状 土 在 围 压为 １ ０ Ｐ 可 原 ０ ｋ ａ下 ，
原状 土样 、 塑 土样 的三 轴 排 水 固结抗 剪 强度 重
试 验结果 如 图 １ ～３所示 ：
度 和含 水量 的条件 下 ， 过 三 轴 仪 上 配套 的击 实 器 通 分 层击 实制备 。
表 １ 试 验 黄 土 物 理 力学 指 标 天 然含水量天 然干重度 液 限 塑 限 粘聚力 内摩擦角 湿陷系数
塑土样 和浸水 饱和 土样在剪 切过 程 中的 主应力 差 。 ２ １三轴试 验结 果分析 ．
样 和 重 塑 土 样 的 含 水 量 分 别 为 ４ 、 、 ３ ％ ９ １ ％、
１ 、 ９ ， 状 土采 用 切 土器 削 样 制 作 的 方 法 ， ６ １ 原 制 样 时严 格控 制 土样 的尺 寸 ， 塑 土 样 采用 制 备 原 状 重 土样后 所用 的扰 动土在 控制 和原 状土样 相 同的 干密
数 ｍａ与影响 土结 构性 的 因素之 间的 变化规 律 ， 为黄土 的 水量 ； 黄 含 围压 ； 构性 ；结 构性损 失 系数 结 中图分 类号 ：Ｕ １ ． Ｔ ４ １７ 黄 土 的结 构性 是指 黄土 的骨 架颗粒 成份 、 态 、 形
轴剪 力仪 和三联 固结仪 ， 做常 规三 轴试验 ： 用三 轴仪 使原状 土样 和重 塑土样在 围压 为常 量 （ ６一常 量 ） 压
排 列方式 、 隙特 征 、 结 物种 类 以及 胶 结程 度 等 ， 空 胶 黄 土的结 构性 和欠压 密性 是黄 土湿 陷性 的一个 基本 的原 因 ， 也是黄 土一个 显著 的力 学 特性 。 ］ ［ 黄土 结 构 ３ 性 的不 同及其变 化 是其 发 生脆 性 破 坏 、 陷 的重 要 湿
黄土结构性研究的回顾2、基于综合结构势的研究3、黄土胶结强度与 ...
5
10
含水量 w=18%
15
20
ε 1（%）
围压50kPa 围压100kPa 围压200kPa 围压300kPa
5
10
15
20
ε 1（%）
2、基于综合结构势的研究
m fm w, 3c ,
2.4、引入结构性参数的应力应变曲线
已经确定的结构性参数考虑了含水量、初始固 结压力及剪切变形发展对于结构性变化的影响，将 其引入应力应变关系曲线，即将测试确定的不同应 变条件下的主应力差除以结构性参数，可以得到如 下的关系曲线。
15
20
ε 1（%）
围压50kPa 围压100kPa 围压200kPa 围压300kPa
15
20
ε 1（%）
2、基于综合结构势的研究
结 构 性 参 数 与 轴 向 应 变 的 关 系
mσ
mσ
60
40
20
0 0
60 40 20
0 0
含水量 w=15%
围压100kPa 围压200kPa 围压50kPa 围压300kPa
重塑土的三轴试验，以及不同固结围压的饱和原状土三
轴剪切试验。
2、基于综合结构势的研究
原 状 土 三 轴 剪 切 试 验 结 果
σ 1-σ 3（kPa）
σ 1-σ 3(kPa)
2000 1600 1200
800 400
0 0
1000 800 600 400 200 0 0
原状样w=2%
5
10
原状样 w=8.5%
10
12
14
16
ε 1（%）
2、基于综合结构势的研究
2.3、结构性参数的变化规律
黄土非饱和增湿变形特性研究
黄土非饱和增湿变形特性研究黄土非饱和增湿变形特性研究引言：黄土是一种常见的土壤类型，在土木工程中广泛应用。
然而，黄土是一种非饱和土，在存在水分变化时会表现出特殊的力学行为。
因此，研究黄土非饱和增湿变形特性对于土木工程设计和施工至关重要。
本文将重点探讨黄土非饱和状态下的增湿变形特性，为实际工程提供参考和指导。
一、黄土介绍黄土是一种以粘土矿物质为主要成分的沉积物，在地质历史漫长的过程中形成。
其颗粒较细，颜色多为黄色或棕色，黄土的物理特性和力学性质受到含水量的显著影响。
二、黄土非饱和状态下的力学行为1. 介观结构特征：黄土非饱和状态下，其微观结构会发生变化。
当水分含量低于饱和时，黄土中的粘土矿物质形成颗粒间的吸力作用，使其颗粒间距增大，导致土体稳定。
2. 薄弱面的生成：非饱和黄土中的水分含量变化会引起颗粒间接触力的变化，进而导致薄弱面的生成。
这些薄弱面在黄土工程实践中可能会导致土体的破坏和变形。
3. 液化变形风险：非饱和黄土在承受一定荷载时，由于水分变化可能会发生液化。
这种液化现象会导致土体的强度明显降低，从而对工程结构的安全性构成威胁。
三、黄土非饱和状态下的增湿变形特性1. 吸力-含水量关系：黄土在非饱和状态下的吸力与含水量之间存在一定的关系。
随着含水量的增加，吸力逐渐降低。
了解这种关系有助于预测土体的力学性质和变形行为。
2. 含水量变化对变形的影响：黄土在增湿过程中会发生压缩变形。
随着含水量的增加，土体的压缩变形逐渐减小。
这种变形行为对工程设计中的沉降预测和变形控制具有重要意义。
3. 液化抗性：黄土在增湿过程中，由于吸力的降低，液化抗性也随之提高。
这意味着在适当增湿条件下，黄土的液化风险可以降低。
四、黄土非饱和增湿变形特性的实验研究1. 荷载-变形试验：通过对不同黄土样品进行荷载-变形试验，可以得到在非饱和状态下黄土的力学响应和变形特性。
这些试验结果有助于理解黄土非饱和状态下的工程行为。
2. 吸力-含水量试验：通过测量不同含水量条件下的吸力值，可以得到吸力-含水量关系曲线，以更好地了解吸力对黄土力学性质的影响。
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。
黄土的三轴剪切吸力变化特性与结构性的分析
配制 ５ 种不同含水率的原状样 ，分别是 １ ０ ％、１ ５ ％、１ ９ ． ６ ％、２ ６ ％、饱和样 ． 对含水率低于天然含水率 的土样采用 自然风干法制备 ，达到 目标含水率后 ，将其放入养护缸中养护数天 ，待试样 内部水分均匀后即 可进 行试 验 ．对含 水 率大于 天 然含水 率 的土样 制备 采 用水膜 转移 法 ．用滴定 管将 所需 加入 的水量 均 匀缓慢 的滴入试样表面 ，然后在保湿缸中养护数天，让水分均匀分布于试样内部 ．饱和样采用抽气饱和法制备 ． 将原状土碾碎过 ０ ． ５ ｍｍ筛 ，控制干密度和含水率 ，用压样器分层压实制备成重塑样 ．制好后的试样 在保湿缸 中静置 ２ ４ ｈ 后 ，即可进行试验 ． 试验所用仪器为应变控制式非饱和土三轴仪 （ 江苏溧阳永 昌工程试验仪器厂，Ｆ Ｓ Ｙ ３ ０型） ．试验前 ， 检查陶土板饱和度， 并确定陶土板传压的滞后时间（ 经试验陶土板在加压阶段滞后时间约为 １ ｍ ｉ ｎ 左右） ． 安
＿
第１ 期
蔡东艳 ，等 ：黄土 的三轴剪切 吸力变化特性 与结构性 的分析
７ ７
初始吸力稳定后 ，压力室 中注水 ，加压 固结，固结时排气不排水 ．固结围压分别取 ５ ０ ｋ Ｐ ａ 、１ ０ ０ ｋ Ｐ ａ 、 ２ ０ ０ ｋ Ｐ ａ 、３ ０ ０ ｋ Ｐ ａ ．围压分级施加 ，每级压力 ５ ０ ｋ Ｐ ａ ，每级压力下体积变形稳定后施加下一级压力 ． 在 围压 下 固结稳 定后 ， 关 闭排气 排水 阀 门 ， 直 至 孔隙水 压 力和 孔 隙气压 力稳 定为 止 ， 然 后开 始剪切 ． 剪
黄 土 是 一种 典 型 的结 构性 土 ．人们 从 细观 考 察黄 土 的结构 虽 然对 认识 其成 因及结 构性 具 有 一 定 的作 用 ，但 是 ，由于 不能 定量 反 映黄土结 构 的力 学效应 ，使 其在 土 的变形 和强 度分析 中难 以应 用 ．也就 是说 ， 不能 综合表 征 黄土 结构性 在 排列 和胶 结两 方面 的指标 ，定量地 引入本构 关 系 的研 究ｕ Ｊ ．近 年来 ，人 们从 损
黄土的工程特性及湿陷性评价实例 张彩虹
黄土的工程特性及湿陷性评价实例张彩虹发表时间：2018-05-23T11:22:22.047Z 来源：《基层建设》2018年第7期作者：张彩虹[导读] 摘要：在我国西北地区，湿陷性黄土是一种常见的工程地质问题，它对整个工程地质的影响也是比较深远的，对它的有效分析和评价不仅能够了解西北地区的地质概况，而且还能够为西北地区工程的施工管理提供必要的理论依据。
河北冶金建设集团勘察设计有限公司河北省邯郸市 056000摘要：在我国西北地区，湿陷性黄土是一种常见的工程地质问题，它对整个工程地质的影响也是比较深远的，对它的有效分析和评价不仅能够了解西北地区的地质概况，而且还能够为西北地区工程的施工管理提供必要的理论依据。
文章重点就黄土的工程特性及湿陷性评价问题进行研究分析，以供参考和借鉴。
关键词：湿陷性黄土；工程特性；评价实例；研究引言黄土分布广泛，大约占陆地总面积的9.3％，我国的黄土分布面积约占世界黄土总面积的4.9％，黄土多分布于干旱和半干旱地区，这一地区气候干燥，年降水量在250～500mm之间。
由于黄土形成的这一特殊环境，所以黄土成为一种特殊土质，在一定压力作用下具有浸水湿陷性。
近年来，越来越多的项目在黄土地区开展，使得黄土的湿陷性评价逐渐成为一个对黄土区域工程至关重要的问题，因为对黄土地基湿陷性判断的准确程度，直接影响到整个工程在技术、经济上的合理性。
1黄土湿陷的特征及机理1.1黄土湿陷的特征分析黄土的湿陷变形是一种较特殊的塑性变形，它的特殊性不仅表现在它是力与水共同作用的结果，还表现在它密切依赖于几何应力状态、应力历史与湿度状态、增湿水平和增湿历史等。
大量试验结果及工程实践经验表明：湿陷性黄上的湿陷变形具有突变性、非连续性和不可逆性三大特征。
湿陷系数是目前用以判断黄土湿陷等级、评判黄土湿陷危害并预测湿陷量的常用指标，GB50025―2004《湿陷性黄土地区建筑规范》规定岩土工程勘察须作出湿陷性黄土层的厚度、湿陷系数、自重湿陷系数和湿陷起始压力随深度的变化等评价；通常的方法就是现场探井取样，做室内湿陷试验。
砂质黄土土-水特征曲线的试验研究
砂质黄土土-水特征曲线的试验研究
内容：本文通过室内湿度法实验研究了砂质黄土土-水特征曲线，目的在于探讨砂质
黄土及其水分性状，深入了解其水分状况及特点，以期提供依据，促进其在工程实践中运用。
首先，介绍了所使用的材料、试验方法和技术水平以及所选用的砂质黄土取自天津市
国家自然科学基金项目实验室，其水分由重量法进行检测，请查，使用湿板测定法进行分析，使用湿板定义湿度状态，以观察水分及其吸附能力，按照25℃、30℃、35℃三种温度分别进行测定，以揭示试件的水分平衡状态。
实验结果表明，随着温度的增加，黄土的有效容重减小，湿度敏感性增强。
试件的水
分容重随湿度变化十分明显，最大发生在25℃，从有效容重曲线中可以看出，当其容重低于20%时，试件会呈现出钝化状态，此时特征曲线最大；当湿度大于20%时，试件开始呈
现逆反状态，此时特征曲线最小，表明砂质黄土土-水特征曲线随湿度变化而变化。
研究结果表明，砂质黄土的水分状况因温度的变化有所改变。
研究结果表明，黄土有
效容重降低、湿度敏感性增加，而水分对试件的物质性状具有明显影响，此特性在砂质黄
土土-水特征曲线中体现出来。
本研究为深入了解砂质黄土特性及其运用提供了参考依据。
湿陷性黄土的增湿湿陷及渗透变形特性试验研究
分析每级增湿变形稳定及渗透作用变形稳定后土的体应变、轴应变及剪切应变变化规律。进而探究黄土地基湿陷变形稳定后,在渗透力作用下是否会产生渗透剪切变形,并定量地分析浸水增湿、渗透剪切作用对黄土地基的影响。
2、通过三轴等应力比增湿试验,揭示了原状黄土在不同等应力比、不同固结围压下,增湿到不同含水量时增湿变形特性以及饱和湿陷变形特性规律,并提出了相应的湿陷变形计算表达式。3、对三轴应力条件下的土样浸水饱和湿陷变形稳定后,进行了恒定水头作用下的渗透试验,初步探索了在不同应力状态下,湿陷稳定后黄土遭受渗透作用的体积变形和剪切变形规律,简称之为渗透剪切变形。
为了探究湿陷性黄土地基土层在复杂应力状态下遭遇不同程度的浸水增湿后ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ所表现出的强度、变形特性,以及饱水湿陷变形稳定后,在应力状态不变的条件下再遭遇一定的渗透水头作用时,地基土体是否会因渗透而产生剪切破坏。本文采用双室三轴仪器将原状黄土试样在不同等应力比、不同围压下进行固结,当变形稳定后维持应力条件不变,对其进行逐级增湿。
同时,为了与上述不同等应力比下的单线法增湿三轴试验作对比分析,进行了几组侧限压缩单线法增湿试验及常规三轴压压压缩强度特性试验。通过研究,本文主要成果如下:1、通过双室常规三轴压缩试验测试,得到了原状黄土在等向压缩及三轴剪切条件下的强度及变形规律,并简要分析了含水量、固结围压对原状黄土强度及变形的影响机理。
然后简要地提出了渗透剪切变形的计算表达式。
湿陷性黄土的增湿湿陷及渗透变形特性试验研究
水敏性是指黄土及次生黄土在天然湿度时具有较高强度、低压缩性,当遭遇浸水后强度骤降、变形突增的特性。黄土地区工程地基土的含水量发生改变时,会导致地基强度和变形发生改变,极易引发工程事故。
增(减)湿时黄土的压缩变形特性分析
摘
要： 分别采 用单线法和 双线法对原状 黄土进行 了增 、 湿情 况下的单轴压缩试验． 据试验结果 ， 减 根 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
沉积物 ， 由于特定 的生成环境 ， 使其具有一系列 内部
物质成分和外部形态特征 ， 结构特性非常独特 ， 同 不 于同时期的其它沉积物【Ｊ ． ２黄土是我 国西北地 区的主 要区域性土质 ， 它的变形特性对建造于该地区的各种 建筑物 的稳定性和安全性具有十分重要的意义 ， 因此 受到岩土工程界 的广泛重视【 ２ Ｊ ． 对一般土来说 ， 在一定 的压力作用下 ， 其变形大 体有 ４ 种形式 ： 弹性变形、 压密变形 、 塑性变形 和蠕变
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 差不大周 ８ 表 １ 参 １ ． ， ， ２
可分为两类 ： 即一般欠压密土和有结构强度的欠压密 土 ． 土 就 是一 种 有 结 构 强度 的欠 压 密 土． 土 在沉 黄 黄
积过 程 中 的物 理化 学 因素 促使 颗 粒相 互 接 触 处产 生
的差异． 而单线法的受力状态和湿陷过程 比较符合地 基的实际情况， 因此已经得到大家的认可嗍 、 ． 本文分别采用单线法和双线法对甘肃陇西原状 ９ 黄土进行 了增 、减湿情况下的单轴压缩试验． ， 通过 对试验结果进行对 比分析 ， 总结出了黄土增（ ） 减 湿过 程 中压缩变 形 的规律性 、
延安新区Q3原状与重塑黄土的湿载变形特性及结构性研究
延安新区Q3原状与重塑黄土的湿载变形特性及结构性研究延安新区Q3原状与重塑黄土的湿载变形特性及结构性研究引言黄土是中国特有的一种土壤，其在工程建设中广泛使用。
延安新区作为中国西部地区的重要发展区域，对黄土的研究具有重要意义。
本文主要从延安新区Q3黄土的原状和重塑态出发，研究其湿载变形特性和结构性，以期对工程建设中的黄土处理提供科学依据。
1. 延安新区Q3黄土的原状特性黄土是由风化作用下的岩石颗粒经多次沉积、氧化还原和水分作用等过程形成的一种特殊土壤。
延安新区的Q3黄土主要由粉砂质黄土和细砂质黄土组成。
在原状下，Q3黄土具有以下特性：1.1 颗粒组成及分布延安新区Q3黄土的颗粒主要由石英、长石、云母、伊利石等矿物组成。
其中，石英和长石颗粒占主导地位，并且粒径分布较广，从0.001 mm到0.1 mm不等。
1.2 孔隙结构Q3黄土中具有不同大小的孔隙，包括微孔、介孔和宏孔。
这些孔隙的存在对黄土的渗透性、压缩性和变形性能有重要影响。
1.3 含水性质黄土是一种含水量较高的土壤，其含水量随季节和气候的变化而变化。
延安新区Q3黄土的含水性质与地下水位、降雨等因素相关。
2. 延安新区Q3黄土的重塑特性重塑是指将原状黄土经水分调节后形成的可塑状态。
重塑态黄土在工程建设中具有较大的应用价值。
延安新区Q3黄土的重塑特性主要包括以下几个方面：2.1 吸水膨胀性重塑黄土在吸水过程中会发生蓬胀现象，随着含水量的增加，黄土体积会扩大。
这种吸水膨胀性对黄土的稳定性和工程建设中的处理过程有重大影响。
2.2 塑性指标塑性指标是评价重塑黄土可塑性及工程性质的重要指标之一。
延安新区Q3黄土具有较高的塑性指标，表明其适合进行一定程度的模塑和成土。
2.3 压缩性重塑黄土在受外力作用下会发生压缩变形，这种压缩性是黄土用于建筑物基础处理的重要考虑因素之一。
3. 延安新区Q3黄土的湿载变形特性湿载变形特性是指延安新区Q3黄土在水分作用下的变形行为。
工作大纲
黄土的湿陷特性与工程问题研究工作大纲一、本课题的研究目的和必要性黄土是一类结构疏松，具有大孔隙和湿陷性的黄色沉积土层的统称。
它是长期自然地质作用形成的地质体，在我省张家口等地广泛出露。
近年来黄土地区的高等级公路建设规模大幅增长，建设速度亦不断加快，而在具体的公路工程中，由于黄土特殊的结构性、欠压密性和湿陷性，在降雨条件下，常常发生黄土路基沉陷、边坡冲蚀、滑坍等工程病害，严重制约着高等级公路的建设质量和综合效益的发挥。
为此，黄土地区公路建设一般要对湿陷性黄土进行处理，并加强防排水设施。
目前工程上常以一定深度内黄土层的饱和浸水湿陷量为评价标准，来评价黄土地基的湿陷等级并确定相应的处理措施，但黄土的饱和浸水湿陷量并不等于其最大可能湿陷量，以此作为黄土地区湿陷等级的评价标准往往造成较大的浪费。
因此有必要对黄土路基的湿陷特性进行深入研究。
二、主要研究内容及技术路线1、区域黄土的基本性质研究结合张石公路张北至旧罗家洼段高速公路勘察设计任务，大量收集区域自然地理、气候气象、工程地质及水文地质等资料，采取黄土样进行室内基本物理力学性质试验，系统研究张家口区域性黄土的工程性质。
2、黄土的湿陷特性研究（1）进行压实黄土的湿陷试验，研究黄土在压实后不同含水量、不同干容重下的湿陷特性；（2）黄土的浸水入渗规律研究，对大量压实黄土和原状黄土在西安理工大学的非饱和土水气联合测定仪上进行试验，研究不同湿度、不同干容重黄土的入渗规律，得到描述黄土水分运移过程的数学模型；（3）对原状黄土做大量三轴应力情况不同应力状态和不同增减湿路径下的增湿和减湿试验，得到黄土在不同应力状态和不同含水量下的变形规律；（4）利用非饱和土力学的理论建立黄土的含水量变化的计算模型；（5）运用随机可靠度理论，建立黄土的可能湿陷变形计算模型。
3、黄土区公路工程的若干问题研究（1）进行室内模型试验研究，模拟自然降雨入渗条件下黄土体的强度、变形及抗冲蚀特性，提出黄土地区黄土边坡的合理防护措施；（2）定量评价黄土的差异变形对公路构筑物的影响，建立符合公路工程特点的黄土湿陷等级评价标准及评定方法，并根据该研究成果提出适用于高等级公路建设特点的黄土处治原则与处治技术；（3）初步拟定在L5标段,选取若干典型路段，对提出的黄土处治技术进行原位试验，并埋设监测仪器设备，进行原位观测；（4）利用原位观测资料，对提出的有关计算模型和黄土边坡、路基的处理措施进行分析评价，提出优化的综合处理方案。
基于不同试验手段对黄土的结构性研究
● — ———— — — ｒ—— － －－－ －－－ 一 — — — — — — － － － － — －
（） ２
１ 一
３
式 中 （ｒ 。 — 表示 天 然沉 积 黄 土 剪切 过 程 结 ｏ 一 ）—
黄土是 第 四纪 的产 物 ， 具有 不 同于 同期 的其 它 它
沉积 物 的一 系列 内部 物 质成 分 和外 部形 态 特 征 的土 。 这种 特殊 的结构直 接 影 响其 力 学 性状 和工 程 性 质 ， 土 的结构 性对 工 程 的 重 要 性 已成 为 共 识 ， 认 为 是 “ １ 被 ２
ｐ ｅ ｓ ｒ ｎ ｔ ｒｃ ｕ ｄ ｃ ｕ ｅ ｔ ｅ ｄ ｍａ ｅ ｔ ｈ ｏ ｓ ｔ ｃ ｕ ｅ，ｂ ｔｔ ａ ｇ ｅ ｅ ｓ ｄｆｅ ｅ ｔ ｒ ｓｕ ｅ ａ ｄ ｗａｅ ｏ ｌ ａ ｓ ｈ ａ ｇ ｏ ｔ ｅ ｌｅ ｓｓｒ ｔ ｒ ｕ ｕ ｈｅ ｄ ｍａ ｅ ｌｖ ｌｗａ ｉ ｒ ｎ ． ｆ Ｋｅ ｒ ｓ：ｉ ｔ ｃ ｏ ｓ ｙ ｗｏ ｄ ｎ ａ ｔｌ ｅ ｓ；ｄ ｓｕ ｂ ｄ ｌｅ ｓ；ｓｒ ｃ ｕ ｅ ｃ ａ ａ ｔｒｓｉ ｓ ｔ ｃｕ ａ ａ ａ ｔｒ ｉｔ ｒ ｅ ｏ ｓ ｔｕ ｔ ｒ ｈ ｒ ｃｅ ｉｔｃ ；ｓｒ ｔ ｒ ｌｐ ｒ ｍｅ ｅ ｕ
２１ ０ １年 ３月
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第 ３期 （ １０ 总 ５）
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文章 编号 ：０ ６— １６ ２ １ ）３— ０ ４— ８ １０ ２ ０ （０ １ ０ ０ ２ ０
黄土的结构强度和湿陷性之间的关系
Science and Technology &Innovation ┃科技与创新2020年第14期·75·文章编号：2095－6835（2020）14－0075－02黄土的结构强度和湿陷性之间的关系谢潇1，2，3，4，贾国龙5（1.陕西省土地工程建设集团有限责任公司，陕西西安710075；2.陕西地建土地工程技术研究院有限责任公司，陕西西安710075；3.自然资源部退化及未利用土地整治工程重点实验室，陕西西安710075；4.陕西省土地整治工程技术研究中心，西安710075；5.青海省有色第四地质勘查院，青海西宁810000）摘要：湿陷性是黄土的一大力学特性，黄土湿陷变形发生在其浸水后，发展较快，量也很大，对工程建设有严重的影响。
湿陷性的产生究其原因是黄土结构性突然破坏。
目前对于黄土的结构性和湿陷性的研究已取得了一定的进展。
阐述了黄土结构强度的概念，在以往研究成果的基础上将黄土的结构强度与湿陷性联系起来，从黄土的结构特性出发，对黄土的湿陷性和湿陷规律进行了分析。
关键词：黄土；湿陷性；结构强度；建筑破坏中图分类号：TU444文献标识码：ADOI ：10.15913/ki.kjycx.2020.14.0281引言中国湿陷性黄土的分布面积广泛，在湿陷性黄土地区由于黄土湿陷性而造成的建筑破坏和工程事故有很多，由此造成的损失巨大。
黄土的湿陷性是黄土在自重或者外荷作用下，浸水后结构迅速破坏发生突然沉陷的性质。
“湿陷性”一词一方面反映了该现象的主要表现，另一方面又说明了这种沉陷与与其他沉陷的不同之处——产生的原因是浸水。
从黄土的湿陷性的定义可以看出，黄土发生湿陷是其结构突然被破坏，因而从结构层面上来研究黄土的湿陷性是十分必要的。
2黄土的结构性和结构强度土的结构性是指构成土体骨架的颗粒及其集合体以及骨架颗粒之间孔隙的尺寸、形态、排列方式及联结等的综合特点[1]。
由此可以看出土的结构性包括土体骨架及其之间空间的几何特征，及考虑到土力学角度的颗粒之间的联结特征。
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砂质黄土的结构性与增湿变形特性研究
砂质黄土是一种常见的土壤类型，在地质工程和土力学领域有着重要的应用价值。
研究砂质黄土的结构性与增湿变形特性，可以更好地理解其力学行为和工程性质。
本文将从砂质黄土的结构性和增湿变形角度展开研究，以期对相关领域的读者有所帮助。
砂质黄土的结构性是指其微观结构组成及其对力学特性的影响。
砂质黄土中主要由石英砂粒、粘土矿物颗粒和孔隙组成。
石英砂颗粒是其主体，其之间由颗粒间空隙和粘土颗粒充填。
粘土颗粒起到颗粒间的胶结作用，增加整体的粘聚力。
孔隙是砂质黄土中颗粒间的空间，能够储存水分和气体。
其中，不排水孔隙和排水孔隙对砂质黄土的液态和固态性质有显著影响。
增湿变形特性是指当砂质黄土吸湿时，颗粒间的胶结作用以及孔隙中的水分填充所引起的砂质黄土体积变化。
当水分进入砂质黄土中时，颗粒之间的颗粒间胶结强度会发生改变。
湿润环境下，水分与粘土颗粒之间的物理吸附和化学吸附作用导致颗粒间连结紧密。
此外，水分的进入会改变砂质黄土的孔隙结构，使得孔隙变得更小而更均匀分布，其中大孔隙更多地被小孔隙填补。
因此，砂质黄土的体积水分含量增加，体积会发生相应的膨胀。
砂质黄土的结构性和增湿变形特性相互影响。
结构性对黄土的初次吸湿变形有重要影响。
以颗粒间隙空间密度为例，随着黄土膨胀过程的进行，黄土的孔隙结构会发生改变，从而使得颗粒间的空间密度减小。
而孔隙结构的变化也会影响到砂质黄土的增湿变形特性。
在吸湿过程中，孔隙结构的变化会导致黄土体积发生变化，主要表现为体积增加。
因此，研究砂质黄
土的结构性和增湿变形特性对于深入了解其力学行为具有重要意义。
需要注意的是，砂质黄土的结构性和增湿变形特性在不同地区和不同土层中可能存在差异。
文献中很多研究表明，不同地区和不同土层的砂质黄土具有不同的微观结构和增湿变形特性。
因此，在进行砂质黄土的结构性与增湿变形特性研究时，需要对具体的地质背景和土壤环境进行详细分析。
总之，砂质黄土的结构性和增湿变形特性对于理解其力学行为和工程性质具有重要意义。
研究表明，砂质黄土的结构性与增湿变形特性之间存在着相互影响关系。
通过深入研究砂质黄土的结构性和增湿变形特性，可以为土力学和地质工程领域的研究工作提供有价值的参考和指导。
然而，需要注意的是，不同地区和不同土层中砂质黄土的结构性与增湿变形特性可能存在差异，因此在进行具体研究时需要充分考虑地质背景和土壤环境的影响
综上所述，砂质黄土的结构性和增湿变形特性对于理解其力学行为和工程性质具有重要意义。
研究砂质黄土的结构性与增湿变形特性可以为土力学和地质工程领域的研究工作提供有价值的参考和指导。
然而，需要注意不同地区和不同土层中砂质黄土的特性可能存在差异，因此在具体研究时应综合考虑地质背景和土壤环境的影响。
这些研究成果对于工程设计和施工的可靠性和安全性具有重要意义。