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黄土作为一种特殊的颗粒材料,微观上颗粒组成的结构决定了其力学特性。原状及重塑黄土因结构的差异而具有不同的力学特性。针对黄土结构性如何影响其力学特征这一基本问题,开展基于电镜扫描获取细观颗粒信息,同时考虑颗粒形状、颗粒破碎可能性进行建模的离散单元法进行原状黄土和饱和重塑土在恒定应变速率双轴试验下的宏观力学和细观力学性能研究。研究结果显示:试样微观结构的差异对变形破坏过程产生显著影响。当轴向应力较低时原状黄土及重塑黄土力链多分布于大型骨架颗粒附近,随着轴向应力增加,原状黄土力链形成网状图案但仍具备主要传导区域,重塑黄土无明显主要传导区,呈现均匀网状。原状土及重塑土骨架颗粒簇周围多形成张拉裂隙,剪切裂隙多数形成于骨架颗粒簇内部,又以颗粒簇相互挤压接触时最为明显。使用该建模方法,可以有效反映原状及重塑黄土由于内部结构组成差异导致相同应力条件下产生的不同内部应力状态。基于以上研究结论,给出了黄土结构性对宏观强度影响的微观解释。研究成果可为黄土地区地质灾害防治提供一定依据。使用该建模方法,可以有效反映原状及重塑黄土由于内部结构组成差异导致相同应力条件下产生的不同内部应力状态。基于以上研究结论,给出了黄土结构性对宏观强度影响的微观解释。 相似文献
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通过室内试验模拟自然沉积作用下黄土中水的渗透性,发现黄土垂直节理是地表水入渗过程中形成的。根据室内模型试验,建立一理想颗粒排列模型,利用TEN-15型张力计实测的土-水特征曲线,计算从饱和到非饱和状态的变化过程中土颗粒的相互作用力的变化。结果表明:地表水在下渗过程中,初始沉积的黄土含水量发生变化,基质吸力和表面张力产生的粒间引力也发生变化;粒间引力会随着粒间距的减小而急剧增大,而且其随含水量的变化规律与粒间距的大小有很大关系;由于初始沉积的黄土粉粒结构疏松,粒间有极弱的支撑,改变含水量状态产生的粒间引力在较小的量级便会使土颗粒相互靠近,而颗粒间距减小,则粒间引力急剧增大,土体整体收缩导致局部拉裂形成垂向裂隙,即垂直节理。 相似文献
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黄土因饱水静态液化而发生突发性失稳破坏，易造成人员伤亡和财产损失。按照颗粒级配的不 同，中国黄土分为砂质、粉质和黏质黄土，不同区域的黄土具有不同的静态液化特性。利用 ＧＤＳ三 轴 试 验 系 统，对陕西神木砂质黄土区（Ｑ３ 黄 土）、甘 肃黑方台粉质黄土区（Ｑ３ 黄土）和陕西泾阳黏质黄土区（Ｑ２ 黄土）原状饱和黄土进行了等向固结不排水三轴剪切（ＩＣＵ）试验，研究了初始孔隙比和颗粒级配对原状黄土静态液化能力的影响。试 验 结 果 表 明:①３个地区的饱和原状土的应力－应变关系均为软化型，在中低围压下泾阳饱和原状黄土不发生液化，仅表现出弱软化现象；②中低围压下，初始孔隙比是影响原状黄土静态液化的主要因素，高围压下，初始孔隙比的影响逐渐减小，颗粒级配成为影响原状黄土静态液化的主要因素。 相似文献
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持续引水灌溉改变了马兰黄土的结构, 降低了土体的抗剪强度, 导致黑方台地区黄土滑坡频繁发生, 严重影响着当地居民生命和财产安全。为了明析马兰黄土的渗透过程, 取黑方台马兰黄土为研究对象, 分别开展核磁共振(NMR)试验及扫描电镜(SEM)试验, 以解释此类黄土在不同初始含水率及不同干密度下的渗透特性及结构损伤微观特征。研究结果表明: 入渗速率与土体初始含水率呈负相关关系, 土体初始含水率越高, 其充水微小孔隙增加速率越慢, 充水中大孔隙增加速率越快; 入渗速率与土体干密度呈负相关关系, 且会率先形成高含水率区域, 土体干密度越大, 其充水微小孔隙增加越慢, 充水中大孔隙增加越快。入渗前后对比发现, 试样初始含水率越高, 微小孔隙增加比例越小, 颗粒间接触方式变化越不明显; 干密度越大的试样不同孔隙体积基本按等量变化, 接触面积明显减少, 形成更多的架空孔隙, 连通性较好, 具有较好的储水能力。入渗后试样原本的致密结构丧失, 颗粒破碎严重, 部分细长状颗粒向似椭圆状颗粒演化, 颗粒间接触方式变为点边接触, 粒间胶结作用遭受损伤破坏, 甚至部分团粒中颗粒分离、脱落, 使得土体强度丧失, 最终导致滑坡发生。研究结果可为黄土滑坡的防治提供依据。 相似文献
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黄土的粒径对于反映古季风强度变化、物源区环境变迁和黄土沉积后改造作用等具有重要的意义。中国东部宁镇地区位于东亚冬、夏季风交汇地带,在晚第四纪普遍发育下蜀黄土,它是研究东亚气候及季风演化的良好载体。对南京周家山、镇江圌山典型下蜀黄土剖面进行了系统的粒度特征分析,结果表明下蜀黄土风尘沉积是由“近源”粗颗粒物质和“远源”细颗粒物质共同作用的产物。周家山剖面粒度组分含量变化记录指示了下蜀黄土所经历的古气候环境较之西北黄土更为暖湿,经历了较之更强的后期风化成壤作用,大致上经历了2次完整的干冷-暖湿气候旋回。 相似文献
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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。 相似文献
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选取豫南驻马店地区埋藏黄土样品进行了粒度、常量元素化学测试分析,探讨了其成因与物源.结果表明:驻马店黄土的粒级组分以粉砂为主,分选较差,峰态中等.粒径频率曲线以双峰为主,而且主峰突出;常量元素分析显示,驻马店黄土来源广泛并且经过了充分混合,化学风化作用处于中等风化阶段;沉积环境判别显示,驻马店黄土大部分为典型的风成成因,但部分层位可能受到古洪水带来的河流相物质的影响;结合黄土粒度与豫东地区风场模拟分析发现,驻马店与黄土高原黄土物源有所差异,驻马店黄土中的粗颗粒是近源风尘沉积物,主要来源于黄河下游泛滥造成的风沙带,受控于冬季豫东地区近地面盛行的东北风.豫南黄土是中国黄土的重要组成部分,深入了解该套沉积物的成因与物源对于研究该地区古环境具有重要意义. 相似文献
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高精度CT成像技术在致密油储层孔隙结构研究中的应用——以准噶尔盆地玛湖西斜坡风城组为例 总被引：1，自引：1，他引：0
《东北石油大学学报》2016,(6)
二叠系下统风城组为准噶尔盆地玛湖西斜坡致密油主力产层。基于CT成像的三维高精度储层表征、扫描电镜和压汞测试等方法,分析风城组致密油储层微观孔隙结构。选取并制备直径为65μm的CT实验样品进行纳米尺度扫描,构建纳米级孔隙三维结构模型,分析不同深度样品物性特征,以及孔喉大小、形态、空间分布和连通性。结果表明:在微米尺度下,实验样品孔喉大小差异大,半径为2~50μm,呈孤立状或条带状分布于粒间或粒内,数量少但占孔隙体积大;在纳米尺度下,样品孔喉半径为0.05~0.30μm,纳米级孔隙数量增多,呈管状或球状分布于矿物颗粒(晶体)内部或表面,纳米级球状微孔连通性较差,三维空间呈孤立状,多作为储集空间;计算样品孔隙度与岩心分析孔隙度结果接近。该研究结果可为研究区致密油储层进一步勘探提供指导。 相似文献
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本文介绍了西安地区软黄土的物理力学性质,指出了以软黄土作地基土时所需要注意的主要工程地质问题,还介绍了如何识别软黄土的方法及软黄土在西安地区的分布规律。这对西安地区的工程地质勘察和对软黄土的研究具有一定的参考意义。 相似文献
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本文依据西宁地区黄土的大量实际资料,对影响黄土湿陷性的两个主要因素(黄土的天然孔隙比、含水量)与黄土湿陷系数的关系进行了综合分析与归纳,论述了这两个因素对湿陷性的影响;并在数理统计基础上,提出了黄土湿陷性的判别式。对西宁黄土区的工程地质评价,具有参考与实用价值。 相似文献
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李云峰 《地球科学与环境学报》1990,(4)
粘性土孔隙性定大量研究,仍是一薄弱环节,笔者首次使用微机测量系统取得了洛川黄土孔隙性的大量数据。本文用这些实测数据对洛川黄土孔隙性进行了模糊聚类分析,并把分类结果同实测的渗透系数做以对照讨论,最后提出了黄土孔隙性分类的定量指标。 相似文献
13.
李云峰 《地球科学与环境学报》1990,(1)
粘性土的透水性首先取决于孔隙的大小,其次是孔隙的多少。本文在对洛川塬黄土地层进行水银测孔试验和渗透试验的基础上,用曲线图分析法及逐步回归分析法对自变量进行筛选,找出了黄土地层透水的最小孔径大于5μm,并以此推算出黄土地层中结合水的厚度约是水分子直径的9000倍。文中还建立了描述渗透系数与透水孔隙孔容关系的随机数学模型,开辟了一条通过水银测孔取得粘性土渗透系数值的新途径。 相似文献
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李云峰 《地球科学与环境学报》1991,(2)
本文用逐步回归分析方法对洛川黄土孔隙性诸要素进行了变量筛选,选出了影响渗透系数的孔隙要素,并建立了随机数学模型,定量解决了影响渗透系数的孔隙多少和孔隙形状问题,初步确定出了洛川黄土地层透水性与孔隙性的关系。 相似文献
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黄土地貌属中国典型地貌之一,其分类体系是制图的基础。过去各种黄土地貌分类研究方案由于标准不统一,在实际应用中没有形成公认的地貌分类系统。本文将形态和成因有机地结合在一起,采用分层分级方法,借助于地理信息系统技术,分析并提出适用于遥感影像数据(LandsatTM和ETM)的1:100万黄土地貌分类体系,拟定出相应的编码体系,建立了典型地貌的遥感图谱。该研究为利用中高分辨率卫星遥感数据编制中国1:100万黄土地貌类型图奠定了坚实的基础,该分类方案可充分反映黄土地貌的特征,也能与全国数字地貌分类方案保持一致,同时该分层分级分类方案可满足地貌类型的扩充性。 相似文献
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根据古地磁、磁化率、粒度和重矿物分析及电镜扫描石英砂表面特征等测试手段的综合研究,西宁地区的黄土可分出从S_0至L_(17)的连续黄土——古土壤序列。它包括全新世黄土、马兰黄土、离石黄土和午城黄土,形成的时间为1.2MaB·P.。黄土粒度粗,且含有两个风成细砂分层。重矿物以不透明矿物、角闪石为主,次为绿泥石、锆石和金红石等。石英砂颗粒以次棱角状为主,其次为棱角状。石英砂表面机械结构中有众多的冰川作用痕迹和风力作用痕迹。本区黄土主要来源于青藏高原第四纪局部冰盖、冰川及其外围广大冰缘地区所产生的粉砂物质。西宁大墩岭黄土剖面详细地记录了1.2MaB·P.的环境变化信息。其中1.1MaB·P.形成的L_(15)顶部的细砂分层代表1.2Ma以来最为干冷的严酷时期。L_1和L_2是末次冰期和倒数第二次冰期的产物。倒数第二次冰期比末次冰期更为干冷,极盛时期为0.155MaB·P.。S_1S_3和S_4可能代表1.2Ma以来本区最为温暖湿润的时期。 相似文献
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Compacted loess is widely used as fills of road embankments in loess regions of northern China. Generally, densely-compacted loess can satisfy the requirements of embankment strength and post-construction deformation. I lowever, uneven subsidence, pavement cracks and other related damages can affect the integrity of loess subgrade after several years of operation, and even cause some hazards, especially in North China, where the strong freeze-thaw erosion occurs. In this study, cyclic freeze-thaw tests for both densely and loosely compacted loess samples were performed to determine the variation in engineering properties such as volume, void ratio, collapsible settlement, microstructure, and the related mechanisms were addressed. The experimental results showed that an obvious water migration and redistribution occurred within the samples during freeze-thaw cycles. Ice lenses and fissures could be identified in the upper frozen layers of the samples. After freeze-thaw cycles, the dry densities of the nipper layers of samples changed significantly due to strong freeze-thaw erosion. The dry densities decreased for the dense sample and increased for the loose sample. It can be found that dense samples become loose, while loose samples became dense with the increasing number of freeze-thaw cycles. Their related void ratios changed reversely. Both void ratios tended to fall into a certain range, which verified the concept of a residual void ratio proposed by Viklander. The loosening process of densely compacted samples involves the formation of large pores, volume increase and density reduction as well as the related changes in mechanical properties because freeze-thaw cycles may be important contribution to problems of loess road embankments. Adverse effects of freeze-thaw cycles, therefore, should be taken into account in selecting loess parameters for the stability evaluation of road embankment in seasonally frozen ground regions. 相似文献
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Effects of seasonal water-level fluctuation on soil pore structure in the Three Gorges Reservoir,China 总被引：2，自引：0，他引：2
ZHANG Shu-juan TANG Qiang BAO Yu-hai HE Xiu-bin TIAN Feng-xia Lü Fa-you WANG Ming-feng Raheel ANJUM 《山地科学学报》2018,15(10):2192-2206
Inundation of the Three Gorges Reservoir has created a 30-m water-level fluctuation zone with seasonal hydrological alternations of submergence and exposure, which may greatly affect soil properties and bank stability. The aim of this study was to investigate the response of soil pore structure to seasonal water-level fluctuation in the reservoir, and particularly, the hydrological change of wetting and drying cycles. Soil pore structure was visualized with industrial X-ray computed tomography and digital image analysis techniques. The results showed that soil total porosity(? 100 ?m), total pore number, total throat number, and mean throat surface area increased significantly under wetting and drying cycles. Soil porosity, pore number and throat numberwithin each size class increased in the course of wetting and drying cycles. The coordination number, degree of anisotropy and fractal dimension were indicating an increase. In contrast, the mean shape factor, pore-throat ratio, and Euler-Poincaré number decreased due to wetting and drying cycles. These illustrated that the wetting and drying cycles made soil pore structure become more porous, continuous, heterogeneous and complex. It can thus be deduced that the water-level fluctuation would modify soil porosity, pore size distribution, and pore morphology in the Three Gorges Reservoir, which may have profound implications for soil processes, soil functions, and bank stability. 相似文献