非饱和黄土

摘要： 在改进的压力板仪上,通过动态多步流动法试验,对不同干密度的非饱和黄土进行脱湿过程的土-水特征曲线测定,分析干密度对土-水特征曲线的影响。结果表明:利用改进后的压力板仪进行试验,结合非平衡状态下非饱和土的饱和度演化方程,能节省大量试验时间,并能降低试验误差;不同干密度非饱和黄土的土-水特征曲线存在差异,干密度越大,进气值和残余含水率越大,持水性也越强;不同干密度土样的土-水特征曲线存在一交点,该交点横坐标(含水率)与击实曲线最优含水率基本保持一致。

摘要： 采用颗粒流方法开展三轴压缩的离散元分析,研究软胶结接触模型在模拟黄土时其细观参数对力学特性的影响;依次改变需考察的参数取值,分组进行三轴压缩。结果表明:在模拟低含水率、结构性强的软化型黄土时有较好契合度;摩擦系数、胶结强度对应力-应变曲线软化类型及偏应力峰值影响较大,法向与切向刚度比,胶结抗拉强度等不改变软化类型,只影响应力-应变曲线的变化幅度。摩擦系数,软化系数等对体应变的影响表现为系数越大,体应变的增速越快。

摘要： 黄土结构疏松、水敏性强,在水力作用下,易导致强度骤降,水稳性减弱甚至丧失。黄土中水分以自由水、结合水等多种形式存在于土的孔隙中,孔隙的分布特征是决定土中水分存在和变化规律的主要因素。该文基于压力膜仪试验,结合孔径分布的计算理论,做出了土水特征曲线和孔径的分布曲线,并结合分形理论,以分形维数为孔隙分布规律的评价指标,建立不同工况下黄土的含水状态变化特性与细观孔隙分布特征间的关系。结果表明,土中孔隙越小,分形维数越大,土的含水状态变化越不明显;土的残余含水率与分形维数呈线性相关,残余含水率增高的同时,分形维数和土体的持水能力也增大;土的进气值与分形维数呈正相关,但不呈线性关系;土中的大孔隙越多,土的进气值就越大,分形维数越大。

摘要： 研究目的:降雨和蒸发反复交替循环作用下,浅层土体内的水气状态处于动态变化中,该过程会对土体力学特性产生不可逆转的影响。本文对不同干湿循环次数的重塑非饱和黄土进行SWCC曲线试验及三轴试验,研究干湿循环作用对非饱和黄土持水特性、强度及变形特性的影响。研究结论:(1)非饱和黄土的土水特征曲线具有明显的滞回效应,随着干湿循环次数的增大,该效应逐渐减弱;(2)VG模型对重塑非饱和黄土具有更好的适用性,继而建立了不同干湿循环次数下SWCC曲线的预测模型;(3)干湿循环使得其应力-应变曲线由应变硬化型转化为应变软化型,经干湿循环的试样初始剪切刚度较初始试样大,但破坏应力较小;(4)随着干湿循环次数的增加,黄土抗剪强度参数c′、Φ′及Φ^(b)均逐渐下降,相比之下,c′受干湿循环的影响最大,Φ^(b)次之,Φ′的影响最小;(5)本研究成果可为黄土地区边坡工程设计及加固中强度参数取值提供参考。

摘要： 通过对甘肃地区黄土进行电化学固结试验,探究同一酸性调节液在不同注浆位置条件下对黄土的电化学加固影响,并对其加固机理进行分析。文中以重塑黄土土样为研究对象,采用金属电极,进行电化学加固法试验,通过对加固过程中的电流、排水量、能量消耗的变化及电化学加固前后土体含水率和土体承载力分析,得出以下结论:电化学加固法可以有效促进黄土水分的排出,同时对土体强度提升较大;与普通电渗法相比,加入酸性调节液可以大幅提升电流强度,试验后生成了更多的胶凝物质,使黄土强度大幅提升;在距离阴极3.75cm处注入酸性调节液使非饱和黄土的排水效果最好,土体最终承载力最高。

摘要： 为研究非饱和黄土弹性模量与饱和度的相关性,采用一种基于吸应力理论与粒子图像测速技术相结合的方法对典型非饱和马兰黄土重塑样品的弹性模量随饱和度变化规律进行测试与分析。该方法通过自主研制的多功能摄影测量装置获取饼状土样从饱和状态至干燥过程中的高分辨率数码图像与含水率变化数据,同时使用压力板仪与单轴压缩仪分别测试试样的土水特征曲线与泊松比。结合吸应力理论与极坐标形式应力-应变关系理论计算土样在不同饱和度状态下的弹性模量。3种干密度重塑土样在自然风干过程中的弹性模量变化测试结果表明,马兰黄土的弹性模量随饱和度降低而呈指数增大,提出了拟合弹性模量与饱和度关系的数学模型。

摘要： 提出非饱和土中水-热-气三相耦合数学模型,通过Comsol Multiphysics多物理场仿真软件对模型进行数值求解,并进行非饱和黄土水热迁移土柱试验,验证模型可靠性,参数化分析了温度梯度对各物理量的影响规律。结果表明:温度梯度对土柱中气态水迁移影响较大,是其迁移的主要驱动力;非饱和土中液态水等温传导率和非等温传导率变化与温度变化接近,气态水等温传导率和非等温传导率增长幅度远大于温度的增长幅度;温度变化间接影响非饱和土体的体积热容。

摘要： 黄土地区工程建设中有大量填方工程,填方工程中土体可能承受等应力比压缩荷载,为了研究非饱和重塑黄土在较高应力比下的宏微观力学性质,运用应变控制加载方式开展了不同应力比的非饱和黄土等应力比试验离散元数值分析.数值模拟中,考虑颗粒间转动和扭转抗力及范德华力并采用分层欠压法制备均匀松散黄土数值试样,引入粒间引力反映毛细力作用.通过应变加载方式对数值试样开展等吸力的等应力比数值试验表明:离散元数值结果能定性再现室内等应力比试验的压缩和剪切特性;试样力学配位数随平均应力的变化不受应力比的影响;试样偏组构的变化与其初始状态和加载应力比关系密切.

摘要： 黄土的宏观力学行为受其微观结构影响显著,为探究非饱和重塑与结构性黄土在平面应变条件下的宏微观力学性质,采用考虑粒间吸引力与化学胶结的非饱和结构性黄土胶结接触模型,开展了非饱和重塑与结构性黄土常含水率条件下的平面应变三维离散元模拟.分析了平面应变条件下不同有效围压对黄土宏观力学行为的影响,并探究其微观机理.模拟结果表明:有效围压对非饱和重塑黄土与结构性黄土应力应变响应影响存在较大差异.非饱和重塑黄土在较小有效围压时呈应变硬化,随有效围压的增大逐步过渡为应变软化,而结构性黄土在不同有效围压下均表现为应变软化,且围压越小,应变软化越显著.在微观尺度上,胶结达到轴向应变2％时开始持续破坏,对于结构性土的峰值应力影响显著;胶结同时会阻碍结构性土各向异性发展.

摘要： 黄土具有极强的水敏性和动力易损性,黄土地区多次强震都引起过液化、滑坡等地质灾害,造成了严重的人员伤亡和财产损失,因此振动作用下高含水率黄土的液化问题不容忽视。在大量已有研究的基础上,以宁夏党家岔滑坡为例,研究振动作用下高含水率黄土的液化问题。现场调查发现高含水率滑带土并未达到完全饱和状态(饱和度达95%左右),在新鲜的芯样断面发现有明显的“流态化”液化破坏特征。借助室内试验和数值模拟技术,对党家岔滑坡非饱和黄土层的液化性能及液化发生机理进行分析。结果表明:(1)非饱和黄土层液化发生机理可概括为:地震作用下饱和黄土层孔隙水压力激增,高含水率非饱和黄土层孔压增长响应滞后,随着孔隙水压朝上部消散,地下水向上渗流,当平均有效应力接近0时,高含水率非饱和黄土层发生液化;(2)振动过程中不同饱和度黄土孔隙水压力增长响应具有滞后性,借鉴饱和黄土液化时孔压比的判别标准和Seed简化判别法,初步证实党家岔滑坡高含水率非饱和黄土层可发生振动液化,斜坡前缘和中部土体发生液化的初始饱和度范围分别为68.3%~100%和73.8%~100%,斜坡后缘土体不发生液化。

摘要： 为了研究黄土导热性能与其物理力学参数之间的关系,本文对宁东黄土进行了导热系数、标准贯入试验及含水率、密度等参数的测试,对测得的数据进行了拟合及相关性分析,讨论了不同参数与导热系数的关系.试验结果表明,非饱和黄土中的气体和孔径是影响导热系数的关键.土越密实,含水率越高,土中气体的体积越小,导热系数越大;孔径越小,导热系数越大.非饱和黄土强度越高,其导热性能不一定越好.含水率、密度、干密度、饱和自重压力、液性指数、粘聚力、压缩系数和标准贯入等指标与导热系数有显著的相关性,可以很好的评价黄土的导热性能.

摘要： 黄土强度受含水状态的影响作用较为显著,其随含水状态的周期性变化而变化,进而引起一系列病害.为研究非饱和黄土中水蒸气和温度的扩散运移规律,通过室内填筑模型试验,在重塑黄土中通入高温高压水蒸气,分析了非饱和重塑黄土中水蒸气和温度扩散运移规律.试验结果表明:在非饱和重塑黄土中,水蒸气扩散范围近似为椭球形;水蒸气扩散速率沿径向逐渐减小,增加蒸气压,蒸气扩散速率、扩散范围和增湿程度都将增大;蒸气压在加速水分扩散的同时,加速了温度的运移,气压为50kPa土体升温速率约为0.75°C·min-1,气压为200kPa时升温速率1.12°C·min-1;土体密度越大,水蒸气扩散时受到土颗粒的阻碍越大,随着水蒸气径向扩散距离增大,这种阻碍作用越显著,含水率减小的量值越大.

摘要： 针对宁夏西吉地区不同含水率非饱和黄土进行动三轴试验,在分析含水率对黄土动力特性影响的基础上,采用土层地震反应分析方法研究地表黄土层含水率变化对黄土场地地面运动强度和特征的影响规律.研究表明,随着含水率的升高,土的动剪切模量逐渐减小,阻尼比逐渐升高,当含水率达到塑限时,含水率变化对其影响明显减弱;总体上,随着输入地震动强度的增大和含水率升高,黄土场地地表地震动PGA和反应谱值呈现增大的趋势;而含水率对不同场地的地面运动强度和特征的影响差异性较大,对于覆盖层较薄的场地,在含水率达到20％时,当输入加速度峰值大于50gal时地震动放大倍数开始减小,随着输入地震动的增大,减小程度增大,而反应谱长周期分量上谱值增大;覆盖层较厚场地在输入加速度峰值300gal时,20％含水率土层的放大倍数有所降低,但反应谱值在0.3s之后明显增大.

摘要： 土的初始剪切模量G0是地震、爆破响应中一个非常重要的土动力学参数,同时对预测地表沉降、土工建筑物周围土体变形等问题具有重要作用.黄土在我国及世界各地分布广泛,且现场常处于非饱和状态.本文对非饱和黄土的压实试样进行吸力控制的共振柱试验以及压汞试验,研究非饱和黄土初始剪切模量G0与孔径分布的关系.试验表明:干湿循环过程中,试样的G0随吸力的增大而增大,再随吸力的减小而减小.主要原因是试样内孔隙密度最大的孔径大小随吸力的增大而减小,试样内大孔隙减少,小孔隙增多,导致毛细水所占比例增加,土颗粒接触更加紧密.同一吸力作用下,湿润段试样的小孔隙比例比干燥段大,故毛细水作用更显著,从而湿润段试样的G0大于干燥段.

摘要： 为了研究粒度组成与结构性对非饱和黄土基质吸力的影响,取泾阳L5黄土,采用水洗法分选土样,制备原状、重塑、分选细粒和分选粗粒共4个试样,测得其土水特征曲线与粒径密度分布曲线,实验结果表明原状样的结构性增大了黄土的最大孔隙半径,增加了黄土孔隙分布的均匀性,导致SWCC的进气值减小,含水率的快速下降段斜率变缓.去除结构性的土粒粒度组成的密度分布优势峰值对SWCC的进气值具有明显的影响.

摘要： 为深入分析非饱和黄土基质吸力变化与隧道病害之间的内在联系,本文结合大有山隧道的工程实例,利用非饱和黄土数学模型分析、等围压变吸力剪切试验、现场监测等手段对非饱和黄土基质吸力的变化规律及其对隧道支护力、塑性区的影响进行了研究.研究结果表明:非饱和黄土基质吸力随着含水量的增加而减小时,隧道内部所需支护力则随之增大,塑性区半径也随之增大;由于受地表水下渗影响,大有山隧道周围土体基质吸力减小,导致其发生拱顶下沉、塌方及衬砌开裂等病害;大有山隧道病害处治主要在于保持隧道排水系统的顺畅,并做好地表水的堵、截及隧道洞身的防水.该研究成果对类似非饱和黄土隧道的病害防治有借鉴意义。

摘要： 通过分析黄土震陷的物理过程及其力学机制，指出非饱和黄土震陷实质上是土体广义固相介质响应外部动荷载作用的再固结过程。将影响黄土震陷的主导因素归纳为两方面，即土体广义固相介质的强度、体积特征和外部动荷载特征。介质的强度特征可通过引入土工试验获取的参数(粘聚力和内摩擦角)来宏观表征；体积特征可由能够反映土体欠压密程度的孔隙比描述。与非饱和黄土震陷的宏观物理力学机制相适应，粘聚力与内摩擦角主要反映土体的结构性强度(黄土强度特征)，孔隙比则反映了土体再固结的潜在性态(黄土沉降量值特征)；黄土强度特征对应土体抵御外部载荷的能力，黄土沉降量值特征对应外部载荷作用下的土体沉降能力。

摘要： 为了研究非饱和重塑与结构性黄土在等向压缩条件下宏微观力学性质,进行了等向压缩室内试验的离散元数值分析.运用本团队提出的非饱和结构性黄土三维胶结接触模型,根据室内真三轴试验标定三维接触模型参数,进行了非饱和重塑与结构性黄土的等向压缩离散元模拟,并与室内试验结果进行了对比,在此基础上分析了其宏微观力学机理.结果表明:离散元模拟结果能较好的定性反映黄土的力学特征,非饱和黄土的孔隙比随平均应力先缓慢下降,后在屈服压力附近开始过渡到快速下降;胶结接触在达到某阈值平均应力时开始发生破坏;胶结开始发生大量破坏的阈值与压缩曲线上的结构屈服应力有很好的对应关系.

摘要： 为了探讨结构屈服压力(σk)与基质吸力(Φ)的关系,取泾阳S1和L5原状黄土,配制从干燥至饱和的8个梯度含水率,采用高压固结试验测得不同含水率下的σk,采用滤纸法测得增湿土-水特征曲线(SWCC).结果表明随着黄土基质吸力的增高,S1、L5的σk呈"S"型变化,当基质吸力小于进气值Φa,σk在"S"型的低处平缓部分;当基质吸力大于残余值Φ,时,σk在"S"型的高处平缓部分;基质吸力在两者之间时,σk随着基质吸力的增高而显著增高,以上覆自重为前期固结压力,系统探讨了泾阳S1和L5原状黄土结构强度随基质吸力的变化特征.

摘要： 非饱和黄土的强度随着含水量的增大是降低的。本文对青海某场地的黄土进行了三轴的试验研究，结果表明含水量对土体的强度影响显著，但加载速率对土体静强度的影响甚微。

摘要： 本发明公开了一种可分离压力室用微型黄土非饱和吸力控制加载装置及方法，包括从上至下依次设置的动力装置、可拆卸压力室和支撑组件，土体试样设置在可拆卸压力室内，可拆卸压力室一侧的支撑组件上设置有用于测量土体试样竖向位移的位移传感器，动力装置设置在可拆卸压力室的上方，用于给可拆卸压力室提供旋转的驱动力。本发明结构简单，操作简便，整体结构小型化，能够将非饱和状态下的试样从加载设备分离出来，供高精度CT进行扫描的设备。

摘要： 本发明公开了一种可分离压力室用微型黄土非饱和吸力控制加载装置及方法，包括从上至下依次设置的动力装置、可拆卸压力室和支撑组件，土体试样设置在可拆卸压力室内，可拆卸压力室一侧的支撑组件上设置有用于测量土体试样竖向位移的位移传感器，动力装置设置在可拆卸压力室的上方，用于给可拆卸压力室提供旋转的驱动力。本发明结构简单，操作简便，整体结构小型化，能够将非饱和状态下的试样从加载设备分离出来，供高精度CT进行扫描的设备。

摘要： 本实用新型公开了一种测定原状黄土非饱和渗透系数的设备，包括土筒和马氏瓶，土筒用来装长柱型原状土，土筒的管头为刃口状环刀，土筒的管尾内设有带孔挡板，带孔挡板上有若干小孔，作为渗水通道，土筒的管尾由圆盖封闭，圆盖上设有进水孔，马氏瓶内部设有一较细玻璃管，土筒的筒身一侧并列若干水分计连接口，另一侧并列若干热传导探头连接口，圆盖的进水孔通过软管连通马氏瓶的底部。本实用新型的有益效果是能一次性取得大尺寸原状黄土样品，使渗透取样方便，不会对土柱造成破坏。

摘要： 本发明公开了一种高效黄土体非饱和渗透参数获取方法。该方法包括：确定不同干密度下黄土体非饱和渗透参数的变化规律；根据黄土体的颗粒体积分维和孔隙分维之间的关系，确定黄土体非饱和渗透参数‑黄土体的孔隙分维；根据进气值关于干密度的公式，确定黄土体非饱和渗透参数‑进气值。本发明采用分形理论揭示了不同干密度下黄土体非饱和渗透参数的变化规律，揭示了黄土体孔隙分维可以用颗粒体积分维代替，颗粒体积分维也可以用来验证土壤水分特征曲线的精确度，即给出了一种简便的黄土介质孔隙分维的获得方法，提供一种简单的非饱和黄土渗透参数的获取方法，能够方便地获得不同干密度黄土的非饱和渗透参数。

摘要： 本发明公开了一种非饱和黄土水分入渗深度计算方法，包括步骤：一、采集不扰动土样；二、测量不扰动土样中土样的接触角；三、测量不扰动土样的土样的孔径大小；四、测量不扰动土样中土样的毛细孔隙的毛管阻力；五、测量浸水区域地表水头压力；六、计算非饱和黄土水分入渗深度。本发明通过对标准的Jurin准则进行修正，采集不扰动土样中土样毛细孔隙中的毛管阻力F，并考虑浸水区域地表水头压力对黄土地区非饱和土水分向下移动的影响，提出了一种新的、适用于非饱和土的入渗公式，使得测定结果较为理想，通过采集浸水区域的原状土样，将不扰动土样放在室内测量，耗时少，费用成本低，所得结果与实际情况偏差小。

摘要： 本发明公开了一种测量管周黄土非饱和黄土渗透系数的装置，包括管道，管道位于土箱中，土箱的侧面均设置成网格状；土箱上设置有支撑架，支撑架上安装有供水箱，供水箱通过水管连接有花洒。该装置可以清晰地看出水流与黄土中关系，明确的看出水流在黄土中的运动状况、运移形式及其存在方式。模拟在原始状态的堆积黄土，渗流水的横向渗透速度与纵向渗透速度有明显的直线关系，而渗流纵向速度大于横向速度。可以看出水流在管道周围如何渗流的，对其管道的稳定造成的影响。通过使用两种不同材料的管道，得出在非饱和黄土中渗流水对不同材料的管道的影响不同和管道与周围黄土的关系。

摘要： 本发明公开了一种降雨入渗下非饱和黄土边坡渗流控制方程计算方法，包括：1、根据黄土边坡在降雨入渗条件下破坏影响因素，通过合理假设，建立了水平坡面和倾斜坡面黄土边坡渗流场分析模型，通过多孔介质理论和水力学理论得到了二维非饱和黄土渗流的控制方程。2、将竖向降雨方向和水平方向的坐标系转换为沿斜坡坡面方向和垂直于坡面方向，得到经过坐标转换和简化后的非饱和黄土渗流控制方程。3、依据土水特征曲线、渗透系数方程和达西定律，推导出了在降雨过程中黄土边坡内部瞬态含水率的解析解，确定了雨水入渗深度及饱和入渗深度。本发明的效果是解决了雨水入渗边坡的渗流场解析计算困难和非饱和土的计算参数不准确。

摘要： 本发明一种可控制应力状态的非饱和黄土渗透系数曲线测试装置，包括电脑、加载架、加载杆、电子位移计、套筒、仪表盘支架、水阀、多孔金属加载板、亚克力空心桶、测试土柱、三针式金属探头、张力计、底座、电压信号采集器、马氏瓶、稳压电源、塑料桶和电子秤；所述的亚克力空心桶设在底座上，所述的测试土柱设在亚克力空心桶内，测试土柱的上下两端均设有透水石，测试土柱上端的透水石上方设有多孔金属加载板，所述的多孔金属加载板与亚克力空心桶顶部之间留有空腔；本发明功能齐全、测试精度高、操作方便、响应快捷，对评估非饱和黄土渗透以及湿陷性，解决黄土地区因雨水入渗导致的工程建设问题具有重要的价值。

摘要： 本发明公开了一种非饱和黄土水分入渗深度计算方法，包括步骤：一、采集不扰动土样；二、测量不扰动土样中土样的接触角；三、测量不扰动土样的土样的孔径大小；四、测量不扰动土样中土样的毛细孔隙的毛管阻力；五、测量浸水区域地表水头压力；六、计算非饱和黄土水分入渗深度。本发明通过对标准的Jurin准则进行修正，采集不扰动土样中土样毛细孔隙中的毛管阻力F，并考虑浸水区域地表水头压力对黄土地区非饱和土水分向下移动的影响，提出了一种新的、适用于非饱和土的入渗公式，使得测定结果较为理想，通过采集浸水区域的原状土样，将不扰动土样放在室内测量，耗时少，费用成本低，所得结果与实际情况偏差小。

摘要： 本实用新型公开了一种测量管周黄土非饱和黄土渗透系数的装置，包括管道，管道位于土箱中，土箱的侧面均设置成网格状；土箱上设置有支撑架，支撑架上安装有供水箱，供水箱通过水管连接有花洒。该装置可以清晰地看出水流与黄土中关系，明确的看出水流在黄土中的运动状况、运移形式及其存在方式。模拟在原始状态的堆积黄土，渗流水的横向渗透速度与纵向渗透速度有明显的直线关系，而渗流纵向速度大于横向速度。可以看出水流在管道周围如何渗流的，对其管道的稳定造成的影响。通过使用两种不同材料的管道，得出在非饱和黄土中渗流水对不同材料的管道的影响不同和管道与周围黄土的关系。