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钢渣-煤矸石地聚合物固化黄土的力学特性评价与固化原理分析 被引量：3
1
作者 唐先习 张徐军 李昊杰 《岩土力学》 北大核心 2025年第4期1205-1214,共10页
近年来,西北地区极端降雨导致黄土路基边坡失稳滑坡现象多发,为解决此类工程事故,以钢渣(steel slag,SS)和煤矸石(coal gangue,CG)为原材料、水玻璃和脱硫石膏(desulfurization gypsum,DG)为活化剂制备了一种高强度的钢渣-煤矸石地聚物(... 近年来,西北地区极端降雨导致黄土路基边坡失稳滑坡现象多发,为解决此类工程事故,以钢渣(steel slag,SS)和煤矸石(coal gangue,CG)为原材料、水玻璃和脱硫石膏(desulfurization gypsum,DG)为活化剂制备了一种高强度的钢渣-煤矸石地聚物(steel slag-coal gangue geopolymer,SC-GP)来固化黄土。首先通过28d无侧限抗压强度(unconfined compressive strength,UCS)试验确定了SC-GP的最优配合比。然后以SC-GP的最优配合比制备不同养护龄期和SC-GP掺量的固化土试样,通过UCS试验、直剪试验、崩解试验、X射线衍射(X-ray diffraction,XRD)试验、扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM)试验和压汞法(mercury intrusion porosimetry,MIP)等试验从宏观和微观两个方面研究养护龄期和SC-GP掺量对固化土力学性能的影响规律。结果表明:SC-GP的最优配合比SS:CG:DG为40:54:6,水玻璃模数为1.2,水玻璃掺量为22%。SC-GP可以显著提升黄土的力学性能,并有效减缓固化土在水中的崩解率。当养护龄期达到28d时,SC-GP掺量为20%的固化土UCS和黏聚力分别为359.09 kPa和112.76 kPa,分别是重塑黄土的3.45倍和2.3倍,且在300 min内固化土在水中几乎不发生崩解,崩解率不到1%。微观机制研究发现,SC-GP固化土中产生了许多C-S-H(水化硅酸钙)和C-A-S-H(水化硅酸铝钙)等胶凝物质;大孔径孔隙体积减小,而小孔径孔隙的体积相对增大。 展开更多
关键词 地聚物 固化黄土 力学性能 微观机制 胶凝物质 孔隙体积
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孔内深层强夯法处理湿陷性黄土地基试验研究 被引量：1
2
作者 朱才辉 周小松 +1 位作者 乔建伟 李鑫磊 《自然灾害学报》 北大核心 2025年第1期217-229,共13页
为了给孔内深层强夯法(SDDC工法)处理Q_(2)湿陷性黄土地基设计方案提供优化参数,以西安灞桥某地基处理项目为背景,基于离散元数值方法和原位测试技术,研究不同黄土地层参数、不同SDDC工法设计参数对湿陷性黄土地基的挤密效果的影响,并... 为了给孔内深层强夯法(SDDC工法)处理Q_(2)湿陷性黄土地基设计方案提供优化参数,以西安灞桥某地基处理项目为背景,基于离散元数值方法和原位测试技术,研究不同黄土地层参数、不同SDDC工法设计参数对湿陷性黄土地基的挤密效果的影响,并提出优化建议,最后基于试验段实测结果进行了对比验证。研究表明,SDDC工法对细粒径、粒径比小和刚度低的地基挤密效果更显著,土体的初始孔隙率、剪切模量和泊松比变化对地基挤密效果的影响较小。适当增大夯击能和成孔直径,可有效提高地基挤密效果,橄榄型锤对地基的挤密宽度影响更显著,矩形锤对挤密影响深度更有优势。本场地建议SDDC工法的设计参数是:采取橄榄型锤施工,单次夯击能不宜低于800 kJ、成孔直径D=1.2~1.4 m;受施工扰动影响,地表以下及桩底以上2 m范围内挤密效果较差,建议采取其他辅助压实手段消除端部效应。 展开更多
关键词 孔内深层强夯法(SDDC工法) 湿陷性黄土 加固效果 离散元
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非饱和原状结构性黄土水-力耦合弹塑性本构模型
3
作者 李林 季良 +1 位作者 叶飞 李尧 《岩土力学》 北大核心 2025年第8期2421-2433,共13页
黄土由于特殊的物质成分组成与微观结构,具有水敏性、结构性强度和增湿变形等特殊的工程力学性质。考虑非饱和原状黄土结构性强度和变形与饱和度直接相关的本质特征,以Bishop有效应力和饱和度为作为直接驱动变量,将黄土结构性划分为固... 黄土由于特殊的物质成分组成与微观结构,具有水敏性、结构性强度和增湿变形等特殊的工程力学性质。考虑非饱和原状黄土结构性强度和变形与饱和度直接相关的本质特征,以Bishop有效应力和饱和度为作为直接驱动变量,将黄土结构性划分为固有结构性和受水分影响的胶结结构性,分别构建了固有结构性随应变的演化方程和压缩特性随饱和度的演化方程,在饱和度-有效应力空间建立了非饱和原状黄土的增湿屈服方程。进而采用变形相关的弹塑性土-水特征曲线,通过体应变耦合了黄土的水力-力学行为,在有效应力-饱和度空间建立了非饱和原状黄土的水-力耦合弹塑性本构模型。模型具有12个参数,可通过非饱和三轴压缩试验和剪切试验标定。通过西安黄土、伊朗黄土以及兰州黄土在不同水力路径下的既有压缩试验和剪切试验数据进行了模型参数标定与验证。结果表明,模型能够合理预测非饱和原状黄土的结构性屈服行为、增湿变形特性、水-力耦合特性以及加载和增湿顺序对土体变形和水力特性的影响。以有效应力与饱和度作为直接驱动变量在有效应力-饱和度空间建立非饱和原状黄土的水-力耦合模型,可以体现原状黄土力学特性与含水率之间的直接关系,为原状非饱和黄土本构模型的建立提供了新思路。 展开更多
关键词 原状黄土 非饱和特性 结构性演化 增湿变形 水-力耦合 弹塑性模型
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基于非饱和剪切体变特征的马兰黄土液化评价方法
4
作者 慕焕东 邓亚虹 +3 位作者 赵勋昌 何乃楠 郑龙浩 何也 《岩土力学》 北大核心 2025年第10期3197-3207,共11页
为探究黄土体积的变化特征与其孔压和液化之间的关系,选取古浪马兰黄土为研究对象,通过非饱和固结排水试验对不同含水率和围压下黄土的剪切体变特征进行研究,并通过饱和固结不排水试验对黄土的应力路径和孔压特性进行研究,在此基础上分... 为探究黄土体积的变化特征与其孔压和液化之间的关系,选取古浪马兰黄土为研究对象,通过非饱和固结排水试验对不同含水率和围压下黄土的剪切体变特征进行研究,并通过饱和固结不排水试验对黄土的应力路径和孔压特性进行研究,在此基础上分析不同含水率下临界状态线的分布规律,进而建立饱和状态下的临界状态线,并与饱和固结不排水试验得到的临界状态线进行对比验证,据此建立黄土体变与孔压之间的联系,提出一种基于非饱和剪切体变的液化评价方法。研究表明:非饱和马兰黄土的应力-应变曲线总体呈现出应变硬化型,剪切体变为剪缩型;饱和马兰黄土的应力-应变曲线呈应变软化型,偏应力随平均有效应力的增加先增加至峰值,后逐渐减小并趋于稳定;非饱和状态下各临界状态线近似平行,随着含水率的增大临界状态线的分布越靠下,含水率对临界状态线的斜率影响较小而对截距影响较大;土体初始状态点到饱和临界状态线的距离即为孔压的变化量,基于饱和临界状态线计算的孔压判别古浪马兰黄土只是存在液化可能。研究成果是黄土液化评价方面有价值的探索。 展开更多
关键词 马兰黄土 剪切体变特征 液化临界状态线 液化评价 应力路径 孔压测试
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矿渣基地聚物固化黄土抗压强度及固化机制研究
5
作者 田威 云伟 +3 位作者 贺文昊 李璐 程续 郭健 《土木工程学报》 北大核心 2025年第11期140-152,共13页
为解决传统水泥固化黄土时存在高碳排、高能耗和高成本等问题,采用水玻璃激发粒化高炉矿渣粉(GBFS)基地聚物固化黄土,通过无侧限抗压试验研究水玻璃模数、碱掺量和养护龄期对固化土抗压强度的影响,结合扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)等... 为解决传统水泥固化黄土时存在高碳排、高能耗和高成本等问题,采用水玻璃激发粒化高炉矿渣粉(GBFS)基地聚物固化黄土,通过无侧限抗压试验研究水玻璃模数、碱掺量和养护龄期对固化土抗压强度的影响,结合扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)等方法揭示地聚物固化土的固化机理,并将试验结果与水泥固化土进行对比。结果表明:矿渣粉单掺固化土和水泥固化土的抗压强度均高于素黄土;降低水玻璃模数和提高碱掺量均有助于提升地聚物固化土的抗压强度;水泥固化土早期抗压强度增长较快并高于地聚物固化土,而养护后期地聚物固化土抗压强度增长加速并超过水泥土;矿渣粉仅通过填充土颗粒间孔隙小幅度提升土体的抗压强度;地聚物固化土和水泥固化土的水化产物通过胶结土颗粒、填充粒间孔隙大幅度提升土体的抗压强度和密实度;养护28d后孔隙率从小到大依次排列的固化土试样分别为地聚物、水泥、矿渣粉单掺固化土。研究结果可为地聚物固化黄土在实际工程中的应用提供理论参考。 展开更多
关键词 黄土 地聚物 粒化高炉矿渣粉(GBFS) 水玻璃 无侧限抗压强度
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梯田型黄土滑坡隐患非饱和土抗剪强度特性
6
作者 毛正君 王木楠 +2 位作者 张瑾鸽 赵煜鑫 仲佳鑫 《西安科技大学学报》 北大核心 2025年第2期328-339,共12页
为研究梯田型黄土滑坡隐患非饱和土抗剪强度特性,以宁夏回族自治区固原市彭阳县挂马沟梯田型黄土滑坡隐患为研究对象,在发生局部变形破坏区及未发生局部变形破坏梯田的对应部位取土样,通过常规直剪试验方法得到不同含水率下4种土样的剪... 为研究梯田型黄土滑坡隐患非饱和土抗剪强度特性,以宁夏回族自治区固原市彭阳县挂马沟梯田型黄土滑坡隐患为研究对象,在发生局部变形破坏区及未发生局部变形破坏梯田的对应部位取土样,通过常规直剪试验方法得到不同含水率下4种土样的剪应力与剪切位移关系,分析脆性指数、峰值强度和抗剪强度指标与含水率的关系,利用滤纸法结合FX模型和VG模型拟合出4种土样的土水特征曲线,提出总应力条件和广吸力范围的非饱和土抗剪强度公式。结果表明:4种土样的剪应力与剪切位移关系曲线随着含水率的降低呈增加趋势,接近饱和含水率的试样关系曲线为硬化型,随着含水率的降低逐步过渡到软化型,含水率低于14%呈现断崖式下跌;对于低含水率试样的脆性破坏现象提出了改进脆性指数,对4种土样以脆性指数0.3、含水率14%作为基准划分塑性破坏区和脆性破坏区;土样的峰值强度随着含水率的减小可以分为稳定增长区和波动增长区2个阶段,以14%含水率为界限,随着含水率的上升,抗剪强度指标黏聚力和内摩擦角呈减小趋势;采用广吸力范围改进的非饱和土强度公式,对试验数据进行拟合,拟合度均达到0.844以上。研究成果为梯田型黄土滑坡隐患监测预警及其防治提供理论依据和技术支撑。 展开更多
关键词 梯田型黄土滑坡隐患 抗剪强度 脆性指数 非饱和土 土力学
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干湿循环作用下膨润土改性黄土微观及水力特性
7
作者 许健 刘永昊 +2 位作者 李彦锋 王瑞涛 王泽峰 《地下空间与工程学报》 北大核心 2025年第5期1565-1575,共11页
膨润土改性黄土具有作为填埋场黏土衬垫层的潜质,但干湿循环作用会引起膨润土改性黄土垫层渗透和力学特性改变,导致垃圾填埋场渗漏或失稳破坏,对改性黄土垫层的长期稳定性产生威胁。以素黄土和膨润土改性黄土为研究对象,开展干湿循环作... 膨润土改性黄土具有作为填埋场黏土衬垫层的潜质,但干湿循环作用会引起膨润土改性黄土垫层渗透和力学特性改变,导致垃圾填埋场渗漏或失稳破坏,对改性黄土垫层的长期稳定性产生威胁。以素黄土和膨润土改性黄土为研究对象,开展干湿循环作用下扫描电镜、压汞、柔性壁渗透和单轴压缩试验,从宏细微观多尺度综合分析干湿循环对改性黄土微细观结构、防渗及力学性能的影响规律,探究干湿循环作用下改性黄土的劣化机制。结果表明:膨润土能够用于黄土固化主要源于蒙脱石颗粒的填充效应及吸水膨胀特性;不同干湿循环次数下素黄土的孔隙分布为三峰孔隙结构,改性黄土的孔隙分布为双峰孔隙结构;素黄土的渗透系数随干湿循环次数增加逐渐增大,而改性黄土渗透系数在5次干湿循环后趋于稳定;素黄土和膨润土改性黄土的单轴抗压强度在5次干湿循环后均趋于稳定,不同干湿循环次数下改性黄土单轴抗压强度均高于素黄土。 展开更多
关键词 干湿循环 膨润土改性黄土 微观结构 渗透系数 单轴抗压强度
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伊犁黄土水分入渗特征及其对湿陷变形的影响
8
作者 包卫星 田磊 +2 位作者 吴谦 黄志明 张智勇 《岩土力学》 北大核心 2025年第5期1379-1391,共13页
伊犁黄土在水分入渗作用下易产生明显的湿陷变形,诱发一系列工程灾害。为研究其水分入渗特征及湿陷变形机制,在伊犁湿陷性黄土区域开展了现场浸水试验,分析了浸水过程中含水率、水分扩散形态、入渗水量以及地表湿陷变形的变化规律,并通... 伊犁黄土在水分入渗作用下易产生明显的湿陷变形,诱发一系列工程灾害。为研究其水分入渗特征及湿陷变形机制,在伊犁湿陷性黄土区域开展了现场浸水试验,分析了浸水过程中含水率、水分扩散形态、入渗水量以及地表湿陷变形的变化规律,并通过数值模拟探究了不同饱和入渗范围下的地表湿陷变形特征。结果表明,试验区土体竖向平均扩散速率为0.38 m/d,径向平均扩散速率为0.17 m/d。随着试验时间的增加,水分扩散形态由椭圆形转变为圆台形,其湿润锋扩散角为41°,饱和锋扩散角为20°。定量分析了伊犁黄土竖径向水分扩散速率与入渗量随时间的变化规律,据此得到了水分入渗范围与单位面积累计入渗量之间的数学关系。确定了试验地区湿陷修正系数β_(0)为0.74,大于规范推荐值0.50。地表湿陷变形与水分入渗过程相关联,分为4个阶段:浸水稳定段、剧烈湿陷段、缓慢湿陷段、固结沉降段。随着饱和锋扩散角的逐渐增加,地表湿陷变形值与沉降槽公式计算结果始终保持良好的一致性,且沉降槽宽度与地表湿陷影响范围的变化规律基本一致,二者均符合指数函数递增关系。 展开更多
关键词 伊犁黄土 现场浸水试验 数值计算 湿陷变形 入渗特征
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高温作用下封闭土柱水汽迁移规律试验研究
9
作者 胡梦玲 陈豪 +3 位作者 王治文 郜可欣 宫建华 匡智彬 《长江科学院院报》 北大核心 2025年第11期118-125,共8页
近年来,极端气候事件频发,西北地区夏季昼夜温差加剧,白天高温持续时间延长,导致水汽迁移对路基湿度的影响愈加显著。采用自制的一维土柱模型试验装置,开展了边界加热条件下黄土土柱的水汽迁移试验,分析了昼夜温差循环与持续加热2种高... 近年来,极端气候事件频发,西北地区夏季昼夜温差加剧,白天高温持续时间延长,导致水汽迁移对路基湿度的影响愈加显著。采用自制的一维土柱模型试验装置,开展了边界加热条件下黄土土柱的水汽迁移试验,分析了昼夜温差循环与持续加热2种高温作用方式下一维封闭土柱的水汽迁移规律,并探讨了不同加热作用对土柱温湿度分布特性的影响。结果表明:在升温阶段,土柱温度沿高度呈线性分布,升温速度先快后慢,且2种加热方式下土柱温度分布最终均趋于稳定。土柱湿度受水分迁移、液态水汽化、气态水迁移及蒸汽压超饱和时的凝结作用等共同影响。2种加热方式下土柱含水率分布呈现反“S”型曲线,昼夜温差循环加热时土柱上部22.5 cm含水率高于持续高温加热。2种加热方式下土柱湿度均能达到平衡状态。 展开更多
关键词 非饱和土 温湿度分布 夏季高温 土柱模型试验 水汽迁移
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马兰黄土单轴压缩的声发射演化规律及其破坏前兆特征
10
作者 李彦荣 王智斌 +2 位作者 孙晓慧 何晟迪 赵鉴菠 《河南理工大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第5期171-179,共9页
目的为研究单轴压缩条件下马兰黄土变形破坏过程的有效前兆信息,进行马兰黄土单轴压缩的声发射演化规律及破坏前兆特征分析。方法对马兰黄土试样开展单轴压缩试验,采集试样变形破坏全过程的应力-应变和声发射信息,分析受压破坏过程中声... 目的为研究单轴压缩条件下马兰黄土变形破坏过程的有效前兆信息,进行马兰黄土单轴压缩的声发射演化规律及破坏前兆特征分析。方法对马兰黄土试样开展单轴压缩试验,采集试样变形破坏全过程的应力-应变和声发射信息,分析受压破坏过程中声发射信号的演化规律。结果结果表明,干燥马兰黄土变形破坏过程中有明显声发射信号产生,声发射振铃计数与试样变形破坏阶段展现出良好的对应关系;随着含水率增加,声发射信号的规律性逐渐减弱。干燥条件下,声发射振铃计数在临近峰值强度时呈现快速增大趋势,试样破坏前亦出现振铃计数峰值,表明马兰黄土单轴压缩条件下声发射异常超前于轴向应变,利用声发射监测预测马兰黄土的破坏是可行的。声发射信号RA-AF值的分布特征可反映马兰黄土变形破坏过程中的裂纹扩展模式,其中剪切破坏为试样主要破坏形式;峰值强度前,声发射分形维数与b值突降,高频信号消失,低频信号突增,高能量信号呈明显向低频区域大幅度运移的发展态势,反映了马兰黄土试样受压破坏过程中小尺度微破裂向大尺度破裂的演化过程。结论可将声发射振铃计数峰值点、分形维数与b值突降点、声发射信号的“高频消失,低频突升”作为马兰黄土破坏前兆特征点。 展开更多
关键词 马兰黄土 声发射 振铃计数 分形维数 频谱特征
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玄武岩和聚丙烯混合纤维改良西宁黄土力学和热学特性分析
11
作者 王云 李辉 +2 位作者 孙渊 樊琦 赵明泽 《地震工程学报》 北大核心 2025年第5期1138-1148,共11页
为系统研究不同类型纤维及其组合方式对黄土力学性能的影响机制,以青海省西宁市某地黄土为研究对象,开展玄武岩纤维、聚丙烯纤维及二者混合纤维的加筋效果对比试验。通过常规三轴试验,确定出适合西宁地区单体纤维的最佳掺量和混合纤维... 为系统研究不同类型纤维及其组合方式对黄土力学性能的影响机制,以青海省西宁市某地黄土为研究对象,开展玄武岩纤维、聚丙烯纤维及二者混合纤维的加筋效果对比试验。通过常规三轴试验,确定出适合西宁地区单体纤维的最佳掺量和混合纤维的最佳掺量比,并探讨在不同含水率(10%、12%、14%、16%、18%)和不同冻融循环次数影响下素黄土和混合纤维加筋黄土的力学和热学特性;通过扫描电子显微镜(SEM),从微观结构的角度评价加筋黄土的加固机理。研究结果表明:(1)在B∶P=3∶2时,混合纤维加筋相较于玄武岩和聚丙烯单体纤维加筋,土体强度分别提升了23.2%和13.2%。(2)随含水率增加,混合纤维加筋黄土的黏聚力和弹性模量均表现出先升高后降低的变化趋势,当含水率为14%时,土体强度提升最大,加筋效果最好;混合纤维加筋黄土的内摩擦角随含水率增加呈下降趋势,但相较于素黄土,其变幅较小。(3)在冻融循环影响下,试样的黏聚力、内摩擦角、弹性模量及导热系数均随冻融循环次数的增加呈下降趋势;当冻融循环次数达到20次时,混合纤维加筋黄土与素黄土的强度损失率差值达到最大(9.8%)。研究成果可为混合纤维加筋黄土的工程设计提供一定的理论依据和科学参考。 展开更多
关键词 混合纤维加筋黄土 三轴剪切试验 含水率 冻融循环 SEM
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温度对含硫酸钠盐黄土土水特性影响规律研究
12
作者 唐先习 吕闻起 +2 位作者 李明泽 王凯 张徐军 《地下空间与工程学报》 北大核心 2025年第1期131-139,共9页
硫酸盐渍土广泛存在于中国西北地区,在季节交替过程中,水分和盐分会产生相变从而引起盐渍土基质吸力发生改变。以硫酸钠黄土作为研究对象,设计了不同含盐量和压实度的冻融试验。结果表明:硫酸钠的含量和干密度的变化对土体温度与未冻水... 硫酸盐渍土广泛存在于中国西北地区,在季节交替过程中,水分和盐分会产生相变从而引起盐渍土基质吸力发生改变。以硫酸钠黄土作为研究对象,设计了不同含盐量和压实度的冻融试验。结果表明:硫酸钠的含量和干密度的变化对土体温度与未冻水含量的曲线形态影响有限;在温度降低过程中,含盐量相同的情况下,基质吸力的初始值随干密度的提高而提高;在干密度相同时,基质吸力的初始值随含盐量的提高而提高;在土体发生冻结前,土样的基质吸力随温度降低而线性增加;土体会因硫酸钠的存在而产生相变,初次相变只明显存在于12℃左右时含盐量为4%土样当中,此时土样的基质吸力产生了约100 kPa的突变;二次相变出现在负温时的所有试验土样当中,且含盐量越高的土体在二次相变过程中基质吸力的增量反而越小。本文的研究可以为硫酸钠盐渍土水盐相变与水分迁移动力研究提供参考。 展开更多
关键词 黄土 硫酸盐渍土 水盐相变 基质吸力
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EDTA协同PRB强化电动修复铅污染盐渍黄土试验研究
13
作者 郜记华 朱晓菲 吕大为 《河南城建学院学报》 2025年第5期71-78,共8页
通过5组对比试验,探究了乙二胺四乙酸(EDTA)协同可渗透反应屏障(PRB)强化电动修复技术对铅污染盐渍黄土的修复效果及作用机制。通过监测土壤的电流、pH值、电导率、电渗流及铅去除率等关键指标,对各修复方案的作用规律进行了量化分析。... 通过5组对比试验,探究了乙二胺四乙酸(EDTA)协同可渗透反应屏障(PRB)强化电动修复技术对铅污染盐渍黄土的修复效果及作用机制。通过监测土壤的电流、pH值、电导率、电渗流及铅去除率等关键指标,对各修复方案的作用规律进行了量化分析。结果表明:EDTA溶液可显著提升铅离子溶解度与迁移性,但其“往复效应”导致最终去除效率受限;EDTA-PRB协同组通过提高土壤电导率、调节酸碱分布及缓解电极区域极端pH值变化,有效增强了体系稳定性。其中,阴极附近设置PRB的EK5组铅离子平均去除率达8.98%,较EK1对照组提升61.5%,迁移与捕获效果最优。PRB与EDTA联合使用可产生协同增效作用,显著提升铅离子迁移效率与去除效果,为铅污染盐渍黄土场地修复提供了理论依据与技术参考。 展开更多
关键词 铅污染盐渍黄土 强化电动修复 乙二胺四乙酸 可渗透反应屏障
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GA-BP模型在HSS模型参数取值中的应用
14
作者 张杰 马杰 +2 位作者 陈啸海 钟鹏 王营营 《城市道桥与防洪》 2025年第1期229-235,共7页
小应变硬化土(HSS)模型可以有效反映土的压缩硬化特性和小应变特性,非常适合黄土基坑的数值模拟计算。但是,HSS模型包含了11个硬化土(HS)模型参数和2个小应变参数,而这2个小应变参数往往需要采用试验方法确定,获取过程复杂。为了探讨小... 小应变硬化土(HSS)模型可以有效反映土的压缩硬化特性和小应变特性,非常适合黄土基坑的数值模拟计算。但是,HSS模型包含了11个硬化土(HS)模型参数和2个小应变参数,而这2个小应变参数往往需要采用试验方法确定,获取过程复杂。为了探讨小应变参数的预测方法,采用经过遗传算法优化的BP神经网络模型,即GA-BP神经网络模型,首先根据预设的小应变参数水平经过数值模拟计算得到49组位移数据,然后将得到的数据用于GA-BP神经网络的训练,待GA-BP神经网络的预测误差达到要求之后,再使用实际的位移数据反演得到小应变参数,最后基于预测得到的小应变参数进行数值模拟。结果显示,GA-BP神经网络模型预测的小应变参数在基坑围护结构最大水平位移和地表最大沉降计算方面表现良好,可以应用于实际工程。 展开更多
关键词 岩土工程 遗传算法 HSS模型 BP神经网络 小应变参数 参数反演
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煤矸石改良黄土的湿陷性变化规律分析
15
作者 武立波 翟明政 +2 位作者 杨嘉伟 崔子龙 姚如龙 《西北工程技术学报(中英文)》 2025年第2期146-151,共6页
针对宁夏地区煤矸石堆存量巨大且资源化利用率低问题,尝试用宁夏地区的煤矸石改良同心县黄土。采用室内湿陷性试验分析不同掺量煤矸石改良黄土的湿陷性变化规律,并通过电镜扫描技术揭示煤矸石改良黄土的微观机理,然后将试验结果与已有... 针对宁夏地区煤矸石堆存量巨大且资源化利用率低问题,尝试用宁夏地区的煤矸石改良同心县黄土。采用室内湿陷性试验分析不同掺量煤矸石改良黄土的湿陷性变化规律,并通过电镜扫描技术揭示煤矸石改良黄土的微观机理,然后将试验结果与已有研究进行对比分析。结果表明:黄土中掺入破碎后的煤矸石可以显著降低其湿陷性,其中煤矸石掺量为15%时,改良黄土的湿陷系数为0.014,相较于素黄土下降了64.1%,湿陷性被消除。微观结构分析表明,掺入煤矸石后,黄土颗粒之间出现胶凝物质,使得改良黄土的孔隙率降低,孔径变小,接触方式由点接触转变为面接触,颗粒之间的接触面积增大,整体结构变得更加密实。掺量大于6%时,煤矸石改良黄土湿陷性的效果优于煤气化渣,煤矸石与粉煤灰改良黄土湿陷性的效果基本相当,且二者的最佳掺量均为15%。宁夏地区的煤矸石可以将宁夏同心县中等湿陷性黄土的湿陷性消除。 展开更多
关键词 煤矸石 黄土 湿陷性 微观机理
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基于原位浸水试验的黄土软化力学行为研究 被引量：1
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作者 亢佳伟 邓国华 +1 位作者 李开超 王丽琴 《岩土力学》 北大核心 2025年第6期1851-1864,共14页
当浸水面积较小或饱和自重压力小于其湿陷起始压力时,黄土自重湿陷变形无法发生,其大孔隙结构得以保留,在长期的水力共同作用下,强度发生显著衰减,对地下工程的长期稳定性造成影响。为深入研究原位地层应力、实际水分渗流补给状态及不... 当浸水面积较小或饱和自重压力小于其湿陷起始压力时,黄土自重湿陷变形无法发生,其大孔隙结构得以保留,在长期的水力共同作用下,强度发生显著衰减,对地下工程的长期稳定性造成影响。为深入研究原位地层应力、实际水分渗流补给状态及不同浸水持续时间下原状饱和黄土试样的真实力学行为,开展了1组约415 d的现场试坑浸水试验,综合采用室内试验和原位旁压试验手段,讨论了长期浸水期间地层原位水平应力的改变,从剪切特性、压缩特征和原位强度和变形指标等角度研究了黄土的软化力学行为及其与浸水持续时间的对应关系。研究表明:(1)在长期浸水期间,黄土逐步由可塑状态向软塑甚至流塑状态演化,形成了具有大孔隙比、高含水率、中或高压缩性和低强度的欠压密饱和黄土。(2)在持续浸水期间,Q_(3)^(eol)黄土和Q_(3)^(el)古土壤的原位水平应力明显增加,深层Q_(2)^(eol)黄土的原位水平应力受到地层拱效应的影响,未发生明显改变。(3)黄土浸水软化存在时效特征,室内短期增湿试样无法反映土体结构强度缓慢弱化过程;当持续浸水约120 d后,各类强度和变形指标基本稳定。(4)随着浸水持续时间的延长,试样应力−应变曲线中弹性段逐步缩短,各类强度指标(无侧限抗压强度、三轴剪切峰值强度和原位旁压承载特征值)均发生明显降低;压缩系数随荷载增加呈现指数形态,即压缩系数峰值区间提前,数值大幅度增加;原位旁压模量和基床系数均发生大幅度降低。(5)在衰减稳定阶段,地层不均匀性始终存在,饱和Q_(3)^(eol)黄土和饱和Q_(2)^(eol)黄土的无侧限抗压强度为Q_(3)^(el)古土壤的21%~32%,地基承载力约为Q_(3)^(el)古土壤的47%;饱和Q_(2)^(eol)黄土和饱和Q_(3)^(eol)黄土的水平基床系数Kx分别约为Q_(3)^(el)古土壤的67%和28%。 展开更多
关键词 饱和黄土 试坑浸水试验 土体软化 浸水持续时间 力学指标
原文传递
含水量对黄土状粉土击实冲击力传递的影响研究 被引量：1
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作者 李婕 马富丽 +1 位作者 白晓红 郭玉珠 《太原理工大学学报》 北大核心 2025年第5期916-923,共8页
【目的】我国黄土面积分布广泛,路基、路堤压实过程中,击实能量的有效利用,是控制散状土体重塑后工程质量的重要因素。【方法】为探知在土体压实过程中能量的传递规律,特对某地区黄土状粉土进行室内标准重型击实试验,并使用“击实过程... 【目的】我国黄土面积分布广泛,路基、路堤压实过程中,击实能量的有效利用,是控制散状土体重塑后工程质量的重要因素。【方法】为探知在土体压实过程中能量的传递规律,特对某地区黄土状粉土进行室内标准重型击实试验,并使用“击实过程中土中应力测试系统”对击实冲击力进行测定,对比分析了不同含水量条件下击实冲击力传递规律。【结果】分析表明:散状土体重塑过程是一个动力固结过程,作用时间十分短暂;冲击加载速率受颗粒连续性影响,土颗粒接触越密切,加载速率越大;冲击力随击实次数的增加而增大,基本呈指数函数形式,当土体趋于密实,冲击力达到峰值;含水量大小对冲击力的传递影响显著。最优含水量及其偏干侧,冲击力可以有效传递。当含水量超过最优含水量,超高孔隙水压力会抵消击实冲击力,造成能量浪费。因此,填方工程中要严格控制压实含水量,避免不必要的经济浪费。 展开更多
关键词 黄土状粉土 击实试验 冲击力 含水量
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冀南黄土状土分布和动力特性研究
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作者 刘义轩 李金秋 +4 位作者 王振兴 杜国梁 侯新伟 左雪峰 白占学 《地质论评》 北大核心 2025年第2期579-589,共11页
穿越黄土状土地区的铁路,在列车荷载长期作用下极易发生沉降。笔者等以冀南黄土状土为研究对象,通过野外调查、人工探井、室内试验测试等方法,探明了黄土状土的分布特征和湿陷等级。针对铁路穿越区广泛分布的中等湿陷性黄土状土,采用动... 穿越黄土状土地区的铁路,在列车荷载长期作用下极易发生沉降。笔者等以冀南黄土状土为研究对象,通过野外调查、人工探井、室内试验测试等方法,探明了黄土状土的分布特征和湿陷等级。针对铁路穿越区广泛分布的中等湿陷性黄土状土,采用动三轴仪分别开展了单样多级加载和平行多样恒定幅值动力加载试验,研究了黄土状土在不同固结比、围压、动应力、振动频率条件下的变形破坏特征,并与不同等级湿性土进了对比。得出了以下主要结论:①冀南东部平原黄土状土湿陷性程度轻微—中等,局部强烈,西部地区和山前台地黄土状土湿陷程度强烈,轻微、中等、重度湿陷性土面积占比分别为:4.9%、21.8%、8.5%,湿陷系数(δs)最大可达0.14;②动应力大小是影响中等湿陷黄土状土变形的一个重要因素,土体产生破坏前后存在一个临界动应力比,介于0.37~0.38,当动应力比小于临界值时,试样出现了应变硬化现象,超过临界值后,试样应变软化现象显著;③在列车荷载相同的情况下,列车振动频率越高,土体动应变越小但是变幅减缓;④相同条件下,黄土状土轴向动应变随δs的减小呈缓慢减小趋势,与非湿陷性土相比变化尤为显著,差值最大达1.02%。研究成果对黄土状土地区城市轨道建设路基灾害的防治以及相关领域的研究具有参考意义。 展开更多
关键词 冀南地区 黄土状土 湿陷性 列车荷载 动三轴试验 变形特征
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渭北地区中更新世黄土的压电性试验研究
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作者 井彦林 刘杰 +3 位作者 刘清颖 段晓晓 谢娜 杨登科 《煤田地质与勘探》 北大核心 2025年第1期184-192,共9页
【背景】石英为最早被发现的压电材料,石英的压电性在工业、军事及人们的日常生活等方面均得到了广泛应用。黄土在世界上分布较广,其主要矿物成分为石英,石英质量分数为37.0%~69.9%,但目前国内外对黄土的压电性少有研究。【方法】为了... 【背景】石英为最早被发现的压电材料,石英的压电性在工业、军事及人们的日常生活等方面均得到了广泛应用。黄土在世界上分布较广,其主要矿物成分为石英,石英质量分数为37.0%~69.9%,但目前国内外对黄土的压电性少有研究。【方法】为了探讨黄土的压电性,以陕西渭北黄土Q^(eol)_(2)塬黄土为研究对象,对其压电系数进行测定,并对黄土在静力作用下及振动作用下的压电电压进行试验研究。【结果和结论】结果表明:黄土具有压电性。基于黄土的压电性,可制作压电式电池,也可进行压电式发电。黄土的压电性与其厚度无关,与干密度、含水率相关。干密度越小、含水率越高,压电性越强,压电系数越大,反之,压电系数越小;黄土在天然密度及天然含水率状态下,其压电系数为16.1pC/N。在静力作用下,压电电压信号为正弦波,波形较规则,电压频率10MHz,周期100ns。静力作用下压电电压可达到0.6V以上;多个试样串联连接,则电压值累加式增高。在振动作用下,黄土压电电压显著增高,且在不同的振动频率作用下电压不同,共振作用下压电电压最高,共振时单个黄土试样电压最大值超过2.1V。在振动及上部荷载双重作用下,以(黄土)压电式电池替代传统汽车电池的可行性研究无疑是一个备受关注的课题,同时,基于黄土的压电性,在黄土地区进行土壤湿度、地震活动监测以及卓越周期测试等方面的研究颇具理论和实际意义,研究成果可为上述研究提供重要参考和借鉴。 展开更多
关键词 黄土 压电性 影响因素 正弦波 压电式发电 汽车电池
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爆炸作用下黄土介质损伤规律试验
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作者 刘蕊 于渤 +5 位作者 邓龙胜 范文 汤冬 杜中东 宋方述 邹煜 《地球科学与环境学报》 北大核心 2025年第4期570-582,共13页
为阐明爆炸作用下黄土介质损伤规律,在黄土场地开展现场爆炸试验,结合室内试验研究,分析了爆炸后黄土中残留爆腔形貌、裂隙分布、压密范围、颗粒破碎等损伤特征,确定了爆炸作用下黄土介质的损伤分区和范围。结果表明:爆腔形状近似为两... 为阐明爆炸作用下黄土介质损伤规律,在黄土场地开展现场爆炸试验,结合室内试验研究,分析了爆炸后黄土中残留爆腔形貌、裂隙分布、压密范围、颗粒破碎等损伤特征,确定了爆炸作用下黄土介质的损伤分区和范围。结果表明:爆腔形状近似为两端呈球面的圆柱面,半径为0.27~0.30 m,爆腔表面形成拉张裂隙,顶部裂隙呈放射状,中部裂隙沿药柱轴向平行分布,裂隙平均深度为0.14~0.20 m;爆腔周围土体干密度随距药柱轴线距离(爆心距)的增加迅速减小,当爆心距大于1.60 m时,土体不再发生压密;爆腔表面附近黄土在冲击波作用下发生显著的颗粒破碎,颗粒破碎后黄土的粒径级配密度曲线由双峰型转变为三峰型;颗粒相对破损率在距爆腔表面5~10 cm内迅速减小,爆腔中部附近土体颗粒破碎程度大于爆腔下部土体;爆心距在0.300 m以内的区域为爆腔范围,爆心距0.300~0.375 m的区域为颗粒破碎区,爆心距0.375~0.500 m的区域为压缩拉裂区,爆心距0.500~1.600 m的区域为压密塑性区,爆心距大于等于1.600 m的区域为弹性区;在冲击波作用范围内黄土介质损伤消耗的能量占爆炸能量的23%~27%,颗粒破碎区消耗的能量占总消耗能量的89%~91%。 展开更多
关键词 土力学 黄土 爆炸 损伤 裂隙 压密 颗粒破碎 黄土高原
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