黄土力学性质

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1、黄土的物理力学性质§2-1黄土的物理性质试验用黄土采用甘肃兰（州）海（石湾）高速公路工程现场扰动土，其物理性质主要由它的物理性质指标来体现，其物理性质指标主要有：孔隙率、天然含水量、容重和液塑限等。由于黄土的生成与存在条件比较特殊，它的孔隙率比普通土的孔隙率要大。一般黄土中存在肉眼易见的孔隙，这些孔隙多为铅直圆孔，这类孔隙通称为大孔隙。大孔隙比例的多少在一定程度上决定了黄土湿陷性的大小，大孔隙多的黄土湿陷程度大；反之则小。试验所用黄土的天然含水量很低，一般在10％以下。含水量在剖面上的变化与黄土层的厚度和埋藏深度没有直接关系。黄土的容重、比重取决于黄

2、土的矿物成分、结构和含水量，而黄土的颗粒分散度、矿物成分、形状和弹性在一定程度上决定了黄土的液塑性。黄土的物理性质随成岩时代、成岩地区的不同而表现出一定的差异。为了得到该黄土的物理性质，我们根据《公路土工试验规程》（JTJ051-93）的要求，分别采用联合液塑限仪、烘箱和重型击实等方法进行了有关指标的测定，测定结果如表2-1所示。黄土的物理性质表2-1界限含水量压实度比重（g/cm3）液限塑限塑性指数液性指数最佳含水量（%）最大干容重（g/cm3）26.7017.659.050.287121.822.70一．主要成分分析组成黄土的矿物约有60种，其中

3、轻矿物（d﹤0.005mm）含量占粗矿物（d﹥0.005mm）总量的90%以上。黄土中粘土矿物（d﹤0.005mm）以不同的方式同水和孔隙中的水溶液相互作用，显示出不同的亲水性，故粘土矿物的成分和比例，在某种程度上体现了黄土的湿陷性。水溶盐的种类和含量与黄土的湿化、收缩和透水性关系密切，直接影响着黄土的工程性质。23水溶盐包括易溶盐、中溶盐和难溶盐三种。易溶盐（氧化物，硫酸镁和碳酸钠）极易溶于水或与水发生作用。它的含量直接影响到黄土的湿陷性。中溶盐（石膏为主）的存在状态决定其与水的作用情况。以固体结晶形态存在时，溶解性小，但当以次生结晶细粒分布于孔隙

4、中时，易溶解，在这种情况下，会对黄土的湿陷性有一定的影响。难溶盐（碳酸钙为主）在黄土中既起骨架作用，又起胶结作用，这取决于其赋存的状态。当碳酸钙遇到CO2和H2CO3时溶解，溶解后的阴离子与颗粒表面的阳离子发生交换。当碳酸钙呈现固体结晶状时，是土体骨架的一部分。当它以薄膜状分布或与粘土一起构成次生团粒时，起胶结作用。一般来说，碳酸钙的含量大时，土的强度高。黄土中的有机质表面能大，持水性强，它以聚集于大孔孔壁或分散于粘粒中形态存在，当其呈分散分布时，构成土的胶结成分，受水浸湿时，会吸收大量水分，而使土崩解。二．颗粒组成一般黄土的颗粒组成有两个特点，即小

5、于0.25mm颗粒占绝大多数，且以粉粒（0.005~0.05）为主。用乙种比重计法对本文试验所用的土质进行颗粒分析，其颗粒分析结果见表2-2。黄土颗粒组成表2-2粒组（mm）各级颗粒（mm）含量百分数（％）1—0.250.25—0.050.05—0.010.01—0.0050.005—0.001<0.001含量（％）0.0013.4729.6516.2210.7139.94三．压实黄土的微观结构特性原状黄土是自然历史的产物，它是在一定历史时期内经过了各种复杂作用后形成的，而压实黄土是利用人为的方法，将原状黄土经过粉碎，过筛，加水重塑，击实而成，因此，

6、击实后的黄土改变了土的原始结构，具有独特的结构特征。公路工程中的路基一般为压实土，为了进一步了解路基土体的结构，下面我们就介绍压实黄土的微结构特性。23黄土的结构性是指黄土的骨架颗粒成份、形态、排列方式、空隙特征、胶结物种类以及胶结程度等对黄土的工程性质的影响，组成原状黄土颗粒的成份主要是单个的粉粒和由粘胶微细碎屑胶结成的集粒，除此之外,还有少数片状和棒状颗粒.这些单个的颗粒和集粒一般是颗粒间点接触，但也有少数的面胶结接触方式.黄土中的空隙包括根洞、虫孔、裂隙之类的大空隙，骨架颗粒相互支架构成的中空隙；以及粘粒间的空隙，和存在于土体内起骨架作用的集粒

7、内的空隙构成黄土中的微空隙。黄土中颗粒的胶结物一般为碳酸钙，石膏为集粒内部的胶结物。1．骨架颗粒的接触关系在扫描电镜下观察，黄土由结构单元(单矿物、集合体和凝块)、胶结物（粘粒、有机质和碳酸钙）和空隙（大孔隙、架空孔隙、粒间孔隙和粒内孔隙）三部分组成。从空间结构体系的力学强度和稳定性角度分析，构成黄土结构体系的支柱是骨架颗粒。骨架颗粒形态表征传力性能和变形性能，其连接方式直接影响着黄土结构体系的胶结强度。黄土的骨架颗粒主要是大于0.005mm的碎屑颗粒。骨架颗粒的存在状态及相互关系决定着黄土的工程性质，如：黄土的湿陷性和压缩性。压实黄土的骨架颗粒的接

8、触关系主要有三种，即镶嵌接触、支架接触和分散分布。这三种接触关系的分配比例随黄土的压实度和含水量的变化而变化