干湿循环作用下原状黄土宏-微观参数关系研究

作     者：刘禹阳 王耕 来弘鹏 谢门东 安驰 LIU Yuyang;WANG Geng;LAI Hongpeng;XIE Mengdong;AN Chi

作者机构：长安大学建筑工程学院陕西西安710064 长安大学公路学院陕西西安710064 

出 版 物：《水利学报》 (Journal of Hydraulic Engineering)

年 卷 期：2022年第53卷第4期

页      面：421-432页

核心收录：

学科分类：0710[理学-生物学] 081504[工学-水利水电工程] 08[工学] 0818[工学-地质资源与地质工程] 0815[工学-水利工程] 0903[农学-农业资源与环境] 

基　　金：国家自然科学基金项目(51908051,51978064) 中国博士后科学基金项目(2021M700534)。 

主　　题：原状黄土 干湿循环 结构性 扫描电镜 三轴试验 

摘      要：为探明不同干湿循环条件对原状Q_(2)黄土宏观力学性能与微观结构的影响,明确宏观力学参数与微观结构参数的定量关系,开展了干湿循环试验、三轴压缩试验和扫描电镜试验,分析了干湿循环过程中原状黄土宏观强度和微观结构的变化规律,基于综合结构势思想,利用宏观力学参数定义了原状黄土可变性参数表达式,推导了用以描述黄土微观孔隙结构特征的孔隙特征参数,建立了原状黄土宏-微观参数关系表达式。结果表明:干湿循环作用下,原状黄土孔隙面积比和分形维数呈增长趋势,黄土峰值偏应力和黏聚力持续减小,干湿循环幅度越大,下限含水率越高,黄土孔隙结构的扩张和宏观强度的衰减越快,但内摩擦角变化不大;原状黄土的可变性可用宏观峰值偏应力与土体黏聚力的比值表征,即可变性参数,随着干湿循环次数的增加,原状黄土可变性参数整体呈非单调增长趋势变化;原状黄土的微观孔隙结构特征可用孔隙面积比和孔隙分形维数的乘积表征,即孔隙特征参数,其与可变性参数的变化关系和三角函数接近;原状黄土峰值偏应力与孔隙特征参数的比值随黏聚力的变化规律服从指数函数关系,经验证,该函数关系可较为合理地描述原状黄土宏观和微观参数间的数量关系。