基于微结构量化的含渐变带天然黄土渗透各向异性研究——以延安新区Q_(1)黄土为例

为研究含渐变带天然黄土的渗透各向异性特征,以含黄土层(L19)、古土壤层(S18)以及两者之间渐变带(S18Z)的早更新世(Q_(1))黄土为例,获取了各土层在0°,45°,90°方向的饱和渗透系数,并计算了相应的孔隙度n_(m)、形状系数F、形态分维数D、概率熵H_(m)等微观结构参数,分析了微观结构参数对渗透系数的影响。结果表明:①除概率熵外,孔隙和颗粒的微观结构参数均具有各向异性特征,渐变带土层的微观结构特征与相邻土层存在显著差异;②各土层沿沉积方向渗透系数均最大、渗透能力随渗流时间衰减最快,沿垂直沉积方向渗透系数均最小、渗透能力衰减最慢;③微观结构参数对各土层渗透系数的影响程度均表现为n_(m)>F(孔隙)>F(颗粒)>D(孔隙)>D(颗粒)>H_(m)(孔隙)≈H_(m)(颗粒),其中孔隙度对渗透性能的贡献约可达到30%;④渐变带土层的渗透性能最差,水分易在渐变带发生累积,导致含水率提高,弱化土体力学性质,需要重点关注。

基于Q_(1)黄土直剪试验的单屈服面扩展模型研究

为了准确模拟Q_(1)黄土直剪受力状态的硬化响应,提出单屈服面扩展模型。以典型黄土-泥岩接触面滑坡滑带土附近Q_(1)黄土为研究对象,通过固结排水直剪试验获得一系列硬化响应,并获得模型常数;运用MATLAB实现模型数值计算,并模拟验证试验结果;同时,对模型屈服面的敏感性进行探讨。结果显示:单屈服面扩展模型可准确描述Q_(1)黄土直剪硬化力学响应;Q_(1)黄土硬化参数为0.35~0.02;含水率和硬化参数影响屈服面大小和弯曲状态;随着含水率增加,逐渐出现较低硬化参数的屈服面,而较高硬化参数的模型屈服面逐渐消失。单屈服面扩展模型丰富了岩土接触面本构模型,并为接触面滑坡的变形预测提供了依据。