白鹿塬不同黄土地层的微结构特征

论文摘要

黄土作为一种特殊的介质,以其强烈的结构性、水敏性和地震易损性而闻名,其中水敏性和地震易损性又往往源于其结构性,是结构性的次生特性表现。黄土在天然的湿度下具有较高的强度,但因其复杂的物理特性使其在浸水后骨架结构迅速发生改变和破坏,从而引发黄土湿陷、黄土液化和地基沉降等灾害,对人们的生命财产存在着重大威胁,这些亟待解决的问题需要对黄土的特殊性质进行深入的研究。黄土作为一种颗粒材料,黄土的宏观灾变力学表现受控于其内部结构体系,而这个体系的核心是孔隙、颗粒和骨架组成的特殊结构,以及基于此的颗粒接触体系和力链结构。因此,研究黄土的微结构变化对评价黄土的工程特性具有重大意义。本文以陕西省白鹿塬地区不同黄土地层为研究对象,通过资料收集、野外勘察、原位试验、微结构试验及图像重构等方法对黄土颗粒、孔隙及微结构特征进行了系统的研究,为该区黄土灾变力学理论的研究和黄土重大工程建设提供了科学依据。主要成果归纳如下:（1）研究了白鹿塬不同黄土地层的三维微结构特征,确定了白鹿塬地区黄土颗粒指标（颗粒形态、颗粒大小分布、颗粒球度分布、颗粒定向性）、孔隙指标（孔隙及孔喉）、结构指标（颗粒接触方式、骨架颗粒排列方式及微结构类型）的定量化特征。（2）黄土中颗粒三维形态主要分为板状颗粒、长条状颗粒、多棱角状颗粒、次球状颗粒及棱状颗粒五大类,按球度大小分为长条状及片状（0-0.1）、次长条状及次片状（0-0.3）、多棱角状（0.3-0.7）、次球状（0.7-0.9）及球状（0.9-1）,三维定量分析表明各个地层中多棱角状颗粒最多,介于71.3%-94.7%之间,次球状颗粒含量次之,含量范围在4%-22.7%之间。（3）由颗粒定向分布特征分析可知,白鹿塬地区S1、L2、S2、L3、L5、L6、S7、L9及S9九个地层大部分颗粒长轴与Z轴夹角介介于70°-90°之间,即呈近水平分布,更易构成相互支撑的镶嵌结构;L1、S3、L4、S5、S10及L11六个地层大部分颗粒长轴与Z轴夹角<40°,即呈近垂直或倾斜分布,这些地层更易形成富含孔隙的亚稳态架空结构。（4）基于所建白鹿塬地区不同黄土地层孔隙三维微结构模型提取出孔隙和孔隙体积均呈偏态分布,分布参数随埋深的增加均逐渐减小,说明孔隙类型随埋深的变化表现为:孔隙随深度的增加,较小的孔隙数量逐渐增加,孔隙集团化程度降低,分布密度增大,孔隙的形态更加复杂。通过将孔喉总面积和相应地层渗透系数进行对比,发现孔隙三维微结构模型在以大、中孔隙为主的黄土样品中更加适用。白鹿塬地区黄土颗粒之间的接触方式包括点-点,点-线,面-面,点-面以及胶结接触,骨架排列以架空排列和镶嵌排列为主。按连结方式将白鹿塬地区微结构类型分为蜂窝结构和絮凝结构。

论文目录

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 李汉彬

导师: 邓龙胜

关键词: 黄土,三维微结构模型,颗粒球度,颗粒定向性,孔隙,孔喉,颗粒大小

来源: 长安大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅱ辑

专业: 地质学,工业通用技术及设备,建筑科学与工程

单位: 长安大学

分类号: TU444;P642.131

总页数: 73

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