白鹿塬不同黄土地层的微结构特征

发布时间：2020-11-03 05:36

　　 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S_1、L_2、S_2、L_3、L_5、L_6、S_7、L_9及S_9九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;L_1、S_3、L_4、S_5、S_(10)及L_(11)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。
【学位单位】：长安大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TU444;P642.131
【部分图文】：

第一章 概述第一章 概述研究意义国乃至世界上黄土分布面积最大、黄土发育最完整土地孕育了光辉的历史文化和灿烂的华夏文明，是着“西部大开发”和“一带一路”等国家战略的逐翻天覆地的变化。大量平山造城、治沟造地工程纷铁、银西高铁、西电东送、西气东输等系列重大工区建设。这些重大工程的建设使黄土高原地区获得临许多亟待解决的重大黄土工程地质问题，如特大工程与环境互馈效应、重大工程地震安全等。

长安大学硕士学位论文1.3.2 研究技术路线本文通过资料收集、现场勘察、原位测试及野外调研等方法确定了研究区的地质环境条件，在此基础上，通过制样、磨样、观测、图像处理及重构、定量化指标确定及分析，研究不同黄土地层三维微结构特征，对比分析不同地层黄土为微结构特征参数，确定参数随地层及深度的变化规律，揭示黄土三维微结构的特征。本文采用的技术路线如图 1.2 所示：

第二章 研究区地质环境条件第二章 研究区地质环境条件自然地理概况白鹿塬地处陕西省西安市东南侧，地跨长安区（原长安县）、灞桥区、蓝的灞河、浐河之间，东至篑山，西长安，南靠秦岭，北邻灞河，居高临下长约 30 公里，南北宽 10 余公里，面积约 263 平方公里，海拔 600-700 米城长安的东南屏障，西蓝高速、312 国道、关中环线、沪陕高速贯通全境
【参考文献】

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本文编号：2868169