黄土高原马兰黄土微结构特征及湿陷机理

摘要

黄土微结构的认识和刻画在研究黄土宏观湿陷变形行为以及揭示其内在机理方面扮演不可或缺的角色。选取黄土高原甘肃兰州、庆阳以及陕西横山、洛川、泾阳等5个地区马兰黄土试样,通过开展室内湿陷试验、微米级CT扫描以及压汞测试,厘清不同地区马兰黄土的微结构特征,分析对比湿陷过程中孔隙分布的变化规律,以此探讨马兰黄土的湿陷机理。结果表明:5个地区马兰黄土湿陷性在区域上整体表现为从西北向东南逐渐减弱的趋势;兰州和横山地区马兰黄土的微结构以单粒架空/镶嵌为主,前者颗粒排列疏松,后者排列相对密实;庆阳、洛川和泾阳地区马兰黄土中黏粒支托结构相对明显;黄土湿陷过程中,孔径在3~60μm区间的粒间孔隙体积减小幅度最大,为湿陷提供主要空间。5组黄土微结构特征及湿陷前后孔隙分布变化表明,黄土湿陷与否取决于两方面因素:一是黄土内部需有发生湿陷的空间,孔隙分布特征对湿陷性强弱有重要影响,集中分布的粒间孔隙有利于湿陷发生;二是需有能够引起湿陷的动力因素,桥接形式的黏粒发生水化膨胀是引起颗粒滑移进而发生湿陷的重要动力之一。