黄土湿陷性影响因素试验研究

第一章绪论 (1)

1.1选题依据及研究意义 (1)

1.2国内外研究现状 (3)

1.3研究内容及技术路线 (8)

1.3.1主要研究内容 (8)

1.3.2研究技术路线 (9)

第二章黄土湿陷试验及试验数据分析 (10)

2.1试验土样来源背景 (10)

2.2 室内试验研究 (11)

2.2.1 粒度分析试验 (11)

2.2.2 界限含水率试验 (13)

2.2.3比重试验 (13)

2.2.4室内湿陷性试验 (14)

2.3试验结果分析 (16)

2.3.1不同浸水条件下的P-S（压力-变形量）关系曲线分析 (16)

2.3.2 不同浸水条件下的H-S（土样深度-变形量）关系曲线分析 (17)

2.3.3 不同地域土样的P-δs关系曲线分析 (17)

2.3.4 不同地区土样的H-δs关系曲线分析 (18)

2.4小结 (19)

第三章湿陷性黄土微观结构定性分析 (20)

3.1 微结构分析方法介绍 (20)

3.1.1 扫描电子显微镜测试技术的应用 (20)

3.1.2试样制备 (21)

3.1.3微观图像的采集 (24)

3.2 微结构的定性分析 (25)

3.2.1黄土骨架颗粒的接触关系[10] (26)

3.2.2 黄土的孔隙类型 (27)

3.2.3 黄土胶结结构类型 (28)

3.2.4 湿陷前后黄土微观结构特征 (30)

3.3黄土湿陷的微观解释 (33)

3.4黄土微结构分类与放大倍数的关系 (35)

3.5小结 (37)

第四章基于IPP图像处理软件的微观结构定量分析 (38)

4.1Image-Pro Plus 6.0软件简介 (38)

4.2利用IPP6.0分析原状黄土试样的微结构图像 (39)

4.2.1微结构图像分析原理[71，72，73] (42)

4.2.2图像预处理 (43)

4.2.2.1图像二值化处理 (43)

4.2.2.2 图像对比度增强 (44)

4.2.2.3图像降噪 (45)

4.2.3 测量空间刻度校准 (46)

4.2.4 测量、计算和分类 (47)

4.2.4.1测量参数选择 (47)

4.2.4.2 对象计算 (48)

4.2.4.3 对象分类 (50)

4.3利用IPP6.0分析黄土切片试样的微结构图像 (52)

4.4孔隙结构的三维模拟 (55)

4.5 小结 (56)

第五章黏土矿物分析 (57)

5.1 基本原理 (57)

5.2计算方法及步骤 (59)

5.2.1确定方程组中的b j (60)

5.2.2 确定方程组中的系数矩阵A ij (61)

5.2.3矩阵方程组的计算及数据分析 (62)

5.3小结 (64)

结论 (65)

参考文献 (68)

攻读硕士学位期间取得的研究成果 (72)

致谢 (73)

第一章绪论

1.1选题依据及研究意义

黄土作为干旱-半干旱气候条件下形成的一种特殊类土，具有一系列其他类土不具备的独特性质。其中最为特有的是黄土湿陷性，以其所引发灾害类型的多样性、灾害频率的高发性、危害程度的严重性和成因的复杂性，很早就引起了国内外众多研究学者的关注，从古至今一直是全世界黄土研究领域经久不衰的热点。作为黄土分布最为连续、厚度最大、特征最为典型的黄土高原，由于湿陷性而引发的地基沉陷、塌陷、崩塌、滑坡、泥流、水土流失、地裂缝等地质灾害更具鲜明的特征，这里也因此成为全世界黄土地质灾害领域研究的热土。

近年来，随着黄土高原气候变化和降雨的增多，因湿陷性而引发的各种地质灾害尤为严重。如1983年3月7日甘肃东乡县洒勒山高速黄土滑坡，在不到30秒钟的时间里3100万方的滑坡体摧毁农田1.3km2，村庄3座，死亡237人，伤22人，毁房500余间，牲畜433头，毁坏公路1000 m，成为80年代我国最著名的灾难性滑坡之一[1]；1990年8月11日天水锻压机床厂的黄土滑坡，摧毁车间6个，建筑物24座，死伤11人，直接经济损失2080万元[1]；2005年5月9日23时，山西省吉县吉昌镇桥南村水洞沟209国道右侧发生一起大型黄土崩塌灾害，崩塌体体积约60万m3，造成10人死亡，14人失踪，209国道吉县至乡宁段完全中断[2]；2010年3月10日凌晨1时30分，陕西省榆林市子洲县双湖峪镇石沟村大理河桥东侧发生黄土滑塌灾害，滑塌体长103m、宽108 m、厚8 m，体积约8.9万方，整体下错约10 m，造成15户共44人被埋，砸毁窑洞及建于其上的房屋共29间（孔）[3]；2011年9月17日14时10分，陕西省西安市灞桥区席王街办石家道村白鹿塬北坡发生特大黄土滑坡灾害，灾害规模达 2.4×105m3，共造成32人死亡、5人受伤，直接经济损失5200万元[3]；2012年5月26日晚11时35分，西安市朱宏路北二环段因湿陷性黄土浸水而发生路基塌陷，路面塌出一个长约15 m，宽约10 m，深约6 m的大坑，导致整个一个车道完全中断，天然气管道悬空，直径1 m的输水管道完全切断；2012年8月6日凌晨，陕西定边县杨井镇沙渠子村西峁子组发生窑顶黄土崩塌，造成一间窑洞被掩埋，5人遇难；2013年1月11日8时，云南省昭通市镇雄县果珠乡高坡村赵家沟村民组发生滑坡灾害，滑坡体上下长120米、左右宽110米、平均厚16米，总体积约21万立方米，共造成46人死亡、2 人受伤[3]。2013年8月5