从非饱和土力学角度探讨黄土湿陷机制-中国地质灾害与防治学报.PDFVIP

　　　　　　 水文地质工程地质 2009 年第 4 期 　 ·62 · 从非饱和土力学角度探讨黄土湿陷机制 1 1 2 许 　领 ,戴福初 ,金艳丽 ( 1 中国科学院地质与地球物理研究所 ,北京 　100029 ; 2 广西电力工业勘察设计研究院 ,南宁 　530023) 摘要 : 本文回顾了黄土湿陷概念的由来及其基于其微结构湿陷机制研究现状 。对从非饱和土力学角度开展黄土湿陷机 理研究的有关问题进行了讨论和分析 ,提出了广义湿陷性概念 。黄土湿陷机制研究应根据具体湿陷路径针对性开展非 饱和土应力路径试验研究 ,从而进一步建立黄土广义湿陷本构模型 ,为工程问题的定量分析和数值计算提供科学依据 。 非饱和黄土常剪应力增湿试验表明 ,黄土湿陷破坏之前发生了一定的微小变形 ,随后应变速率突然增加 ,偏应力也不再 维持为常数 。同时 ,观察到孔压突然上升 1～2kPa ,表明黄土湿陷过程发生了不完全排水剪缩破坏 。 关键词 : 黄土湿陷机理 ; 广义湿陷性 ; 非饱和土力学 ; 常剪应力增湿试验 ( ) 中图分类号 : TU4117 　　　　文献标识码 : A 　　　　文章编号 : 2009 　　随着西北黄土地区工程建设的蓬勃发展 ,黄土湿 意义 。其后 ,高国瑞[6～9 ] 、杨运来[ 10 ] 、雷祥义[ 11] 基于黄 陷问题 日益突出 ,应用传统的湿陷性研究方法难以解 土微观结构特征对黄土湿陷机制进行了系统研究 ,此 决黄土湿陷过程的力学机制问题 。黄土是典型的非饱 时 ,黄土湿陷机制的结构理论基本完善 。湿陷结构理 和土 ,用现代非饱和土力学的理论和方法对黄土的力 论认为 : ①黄土骨架颗粒形态分为粒状 、粒状 - 凝块和 学特性进行研究 ,是近年来才开始的一项工作 。 凝块 3 类 ;骨架颗粒连接形式可分为连接 、接触 - 胶结 黄土湿陷实际上是非饱和状态下土的力学行为 , 和胶结 3 类 ,骨架颗粒的排列方式可分为架空、架空 - 非饱和土力学无疑应成为黄土湿陷机制研究的重要手 镶嵌和镶嵌 3 类 ; ②有无架空排列是产生湿陷的最基 段 。然而 ,早期黄土湿陷机制研究主要是黄土地质成 本条件 ,为湿陷提供了空间;其次 ,粒间连接接触是重 因和微观角度进行研究的。因此 ,本文首先回顾早期 要条件 ,因为这种连接是在干燥状态下形成的 ,非水稳 湿陷机制研究成果 ,对从非饱和土力学角度开展黄土 性占优势 ,再加上接触处连接面积小 ,应力较为集中 , 湿陷机理研究的有关问题进行了讨论和分析 ,针对一 水浸情况下强度损失大 ,易于湿陷; ③由于黄土的显微 类典型的湿陷路径开展了非饱和黄土常剪应力增湿试 结构类型具有区域性变化规律 ,黄土的湿陷性亦由西 验研究 。 北向东南逐渐减弱 。 黄土湿陷机制的微观结构理论是围绕黄土“浸水 1 　黄土湿陷性研究回顾 沉陷”这一传统湿陷概念开展研究的 ,其不考虑黄土湿 20 世纪 50 年代末 , 孙建 中[ 1] 、孙广忠[2 ] 、郭见 陷的力学机制及变形特征 。因此 ,这种研究将湿陷性 [3 ] [4 ] 与黄土特殊的地质成因和结构特征相联系 ,在于回答 杨 、林在贯 等分别撰文并建议统一用“湿陷性”一 词来描述为了黄土因浸水而产生沉陷现象 ,并从黄土