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冻融循环作用下黄土抗剪强度劣化试验研究被引量：17: 2018年; 黄土地区冻融现象时常发生,这一气候现象对土体强度劣化显著,影响工程安全建设和正常使用。针对黄陵地区Q2黄土开展不同条件下的三轴剪切试验,探讨含水率、初始围压等因素对黄土抗剪强度的影响规律。结果表明:黄土土样处于相同的含水率和围压的条件下,冻融循环次数对土体内部应力值有较大的影响;土体的黏聚力随着冻融循环次数的增加不断减小,且变化幅度逐渐变小,而土体内摩擦角变化不大。获得冻融次数、含水量和黏聚力三者之间的曲线关系,得到三者之间的拟合公式。试样破坏特征显示:试验后土样的破坏形式主要为剪胀、劈裂和剪切三种类型,随冻融循环次数的增加,破坏形式从剪胀破坏过渡到劈裂破坏。; 叶万军刘宽杨更社马伟超谢卓吾; 关键词：黄土冻融循环抗剪强度强度劣化

酸碱污染黄土抗剪强度演化规律及微观机制被引量：2: 2022年; 为探索酸碱污染对天然黄土抗剪强度的影响,首先对原状黄土试样浸泡不同浓度的HCl和NaOH溶液,而后展开三轴强度试验、扫描电镜测试、压汞试验以及土体化学组成和液塑限的测定,研究酸碱污染作用对黄土抗剪强度、微观结构、化学成分和塑性的影响规律。结果表明:酸污染浓度增加,土体应力-应变曲线峰值衰减,抗剪强度劣化,黏聚力近指数趋势折减,内摩擦角相对稳定;碱污染浓度增加,土体应力-应变曲线峰值提升,抗剪强度增大,黏聚力增幅显著,内摩擦角略增;酸污染后,土体颗粒形态破碎,胶结物质溶解,颗粒与孔隙间界限模糊,骨架颗粒间孔隙、黏粒间孔隙含量及尺寸均增大;碱污染后,土体支架孔隙塌落,次生胶结均衡了局部损伤,补强了结构联结度,骨架颗粒间孔隙含量及尺寸均减小,黏粒间孔隙尺寸减小而含量增加;浸泡酸液后,土体内阳离子含量显著增加,碳酸钙含量急剧减少,液塑限均减小;浸泡碱液后,土体内Al^(3+)略有增加,其余阳离子平缓减少,碳酸钙含量小幅增加,液塑限均增大。分析试验结果,归纳了酸碱污染黄土抗剪强度演化的微观机制:酸碱污染效应下,土体内矿物溶解、离子交换、颗粒及孔隙结构调整,驱动土体初始结构损伤,新生结构形成,这一综合效应对土体抗剪强度而言是优是劣,取决于初始结构的损伤与新生结构的形成哪个更占优势。; 刘宽叶万军高海军董琪; 关键词：土力学原状黄土抗剪强度

干湿循环下重塑黄土水分迁移试验被引量：10: 2018年; 黄土地区高填方工程改变地下原有给排水体系,土体长期处于干湿循环状态引发系列工程病害。为了阐明不同干湿条件下重塑黄土水分迁移规律,在干湿环境下对初始干密度和含水率不同的土样进行了水分迁移试验,结果表明:土体在干湿环境下,水分迁移导致含水率变化呈径向分区分布,上部土体含水率略低于下部;减湿过程,水分不断迁移,随迁移高度的增加,含水率分布逐渐稳定;干湿次数增多,土体持水能力弱化,水分上移速度减慢,湿润峰爬升的最大高度降低;土体初始干密度越小,湿润峰推进速度越快;初始含水率越大,水分迁移速率越快,但稳定后,土体最终含水率差异不大,并且随着距底板高度的增加呈下降趋势;干湿环境下水分迁移也受水分重分布及土颗粒结构重组等多方面的影响,初始含水率和干湿循环次数不同,主导因素也不同,土体水分迁移规律呈现出相应的多样化特征。; 叶万军刘宽董西好李倩王岩; 关键词：干湿循环重塑黄土水分迁移高填方工程含水率

季冻区黄土微观损伤识别与宏观力学响应研究被引量：14: 2021年; 针对冻融循环对天然黄土结构性和力学性质的影响,制备不同含水率的原状黄土试样,通过冻融作用下的质子核磁共振(1H NMR)测试、扫描电镜(SEM)观测及三轴剪切试验,研究了季冻区黄土微观结构损伤规律与宏观力学响应机制。试验结果表明:土体微观结构受冻融影响显著,孔隙体积、颗粒形状系数均先后出现波动-增长期和平衡-稳定期,孔隙体积在前6次冻融循环期间增幅显著,10次后趋缓;含水率高的试样,冻融前后颗粒形状系数更高;相比冻融循环,试样应力-应变曲线形态更受含水率控制;冻融循环对试样破坏强度的劣化效应很显著,且主要集中在前10次;黏聚力随冻融次数增加呈指数衰减,但整体减幅随含水率增加而降低,内摩擦角则增幅甚微;含水率高的试样,破坏强度和黏聚力衰减至平衡所需的冻融次数均更少;冰水相变引发冻胀应力和水分迁移势反复加卸载于土骨架,驱动微观结构产生不可逆损伤应是黄土宏观力学性质劣化的潜在机制。; 刘宽叶万军景宏君段旭张吉; 关键词：土力学黄土冻融循环微观结构

含水率和干密度对黄土热参数影响的试验研究被引量：22: 2017年; 黄土的热参数是黄土灾害成因机制研究及热工计算中的重要指标,而含水率和干密度对黄土的热参数具有一定的影响。对不同含水率、不同干密度黄土试样,采用Test Protocol Hot Disk TPS 2500S型热常数分析仪,在常温下开展热参数试验,探讨黄土热参数随含水率及干密度的变化规律。研究结果表明:黄土试样含水率一定时,干密度越大,其导热系数、比热容及热扩散系数也越大;黄土试样的导热系数和比热容随含水率的增大基本呈线性规律增大;当含水率较低时,热扩散系数随含水率的增大而增大;当达到一定含水率时,热扩散系数随含水率的增大而减小;继续增大含水率,热扩散系数趋于稳定。含水率对黄土热参数的影响程度大于干密度对其热参数的影响程度。在热工计算中,可根据土体含水率和干密度动态地选择热参数。; 叶万军董西好杨更社陈强彭瑞奇刘宽; 关键词：黄土含水率干密度导热系数比热容热扩散系数

干湿环境下膨胀土力学性能劣化的多尺度效应被引量：46: 2020年; 为探索干湿循环作用下膨胀土力学性质与其结构损伤的多尺度效应,首先对重塑膨胀土试样进行0~6次干湿循环并记录开裂过程,而后分别展开三轴强度试验、核磁共振测试及扫描电镜试验,进而研究土体宏观力学行为与微细观结构损伤规律。研究结果表明:(1)干湿作用参与下,土体应力-应变曲线软化显著,抗剪强度劣化,其中黏聚力在前3次干湿循环期间骤减,4次后趋于稳定,内摩擦角变化较小;(2)土体裂隙在干湿循环作用下经历了启裂期、传播期和平衡期,平均裂隙率及平均隙宽均先后经历了增长期和稳定期,且平均隙宽在稳定期末略有收敛;(3)土体微观结构受干湿循环影响显著,孔隙总体积增加,微孔不断粗化、贯通,形成介孔或大孔;土体微观结构破碎、疏松,颗粒和孔隙间界限模糊;颗粒丰度稍有增加,但整体处于平衡互馈状态;颗粒定向频率整体呈各向同性,但局部存在最优取向;粒径分布表现为黏粒稍减、粉粒稍增、砂粒相对稳定。综合分析上述结果,对干湿循环下膨胀土的微细观损伤过程进行描述,从而得到土体力学性能劣化的多尺度机制:湿度交替变化引起土体内亲水性黏土矿物循环胀缩,诱发膨胀势、基质势,反复作用于土体微细观结构,造成疲劳损伤,导致土体黏聚力骤减、抗剪强度损失;加之土体不均匀干缩产生张拉应力并驱动裂隙扩展、贯通,继而造成土体完整度退化、力学性能降低。研究成果为半干旱区膨胀土力学行为及结构损伤演化的认知提供有益参考。; 刘宽叶万军高海军董琪; 关键词：土力学膨胀土干湿循环微细观结构核磁共振扫描电镜

季冻区黄土微观损伤识别与宏观力学响应研究: 针对冻融循环对天然黄土结构性和力学性质的影响,制备不同含水率的原状黄土试样,通过冻融作用下的质子核磁共振(1 H NMR)测试、扫描电镜(SEM)观测及三轴剪切试验,研究了季冻区黄土微观结构损伤规律与宏观力学响应机制。试...; 刘宽叶万军景宏君段旭张吉; 关键词：土力学黄土冻融循环微观结构

溶蚀作用对黄土体物理力学性质影响的试验被引量：4: 2019年; 为了探究雨水溶蚀作用对黄土体物理力学性质的影响,以洛川塬边黄土为研究对象,对试样开展X射线衍射、扫描电镜、强度等试验,对比雨水溶蚀前后试样在粒度组成、矿物成分、离子含量、微结构单元及物理力学性质方面的差异,探究雨水溶蚀作用对黄土工程性质的影响,然后通过显著性理论定量分析溶蚀作用对黄土体损伤程度的大小。试验结果表明:雨水的溶蚀会使土样粉粒含量明显降低,粘粒含量明显增大,亲水性矿物成分降低,土体中Ca2+,Mg2+,SO2-4,CO2-3,HCO-3等离子含量减少;溶蚀作用前后试样微结构单元发生了明显的变化,具体表现为试样大孔隙减少、小空隙增多,粒间连接减弱;经历溶蚀作用后试样粘聚力、内摩擦角明显降低,成分的改变造成强度指标降低,进而使得黄土体发生病害;通过显著性理论分析,溶蚀作用会对土体造成明显损伤。; 叶万军李长清李晓刘忠祥彭瑞奇刘宽; 关键词：黄土溶蚀矿物成分

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刘宽

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