西寧地區(qū)黃土增濕變形特性及微觀結(jié)構(gòu)分析*

高 英 馬艷霞 張吾渝 郭佳慶

(青海大學(xué) 西寧 810016)

0 引 言

黃土濕陷會(huì)引發(fā)滑坡、崩塌、地面塌陷等地質(zhì)災(zāi)害，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。因此，為了預(yù)防和減少由于黃土濕陷性引發(fā)的工程危害，大多學(xué)者采用以最大濕陷勢(shì)為主線的地基設(shè)計(jì)思想，即以濕陷土層的飽和浸水濕陷量衡量場(chǎng)地濕陷程度。然而在黃土層較厚、降雨量較少、地下水位很深的西寧地區(qū)，實(shí)現(xiàn)飽和浸水概率很小，按照完全飽和狀態(tài)下的濕陷變形進(jìn)行地基處理設(shè)計(jì)，無(wú)疑會(huì)給工程帶來(lái)不必要的浪費(fèi)。因此，謝定義(2001)提出的“可能濕陷勢(shì)”取代“最大濕陷勢(shì)”的設(shè)計(jì)思想，進(jìn)行西寧地區(qū)地基處理設(shè)計(jì)更為合理。張?zhí)K民等(1990， 1992)提出“增濕變形”的概念，建立了增濕變形的力學(xué)模型。郭敏霞等(2000)在等應(yīng)力比條件下對(duì)原狀黃土進(jìn)行了“分級(jí)浸水”，進(jìn)一步闡釋黃土增濕變形規(guī)律。劉保健等(2004)以大量側(cè)限壓縮試驗(yàn)結(jié)果為基礎(chǔ)，提出割線模量計(jì)算黃土的增濕變形量、最大濕陷勢(shì)及可能增濕濕陷勢(shì)的方法。陳存禮等(2006)、周茗如等(2017)對(duì)不同地區(qū)的原狀黃土進(jìn)行壓縮試驗(yàn)，探討黃土的結(jié)構(gòu)性參數(shù)隨壓力及增濕含水量變化的規(guī)律，以黃土的結(jié)構(gòu)性變化特征分析黃土的增濕變形特性，楊玉生等(2017)對(duì)不同壓實(shí)度下黃土的增濕變形特性進(jìn)行研究，分析干密度和含水率對(duì)壓實(shí)黃土增濕變形和壓縮變形的影響規(guī)律。張登飛等(2016)進(jìn)行分級(jí)增濕黃土試驗(yàn)，提出側(cè)限應(yīng)力條件下增濕變形的表達(dá)式，金松麗等(2017)在等向應(yīng)力條件下對(duì)原狀黃土進(jìn)行增濕，研究吸力和應(yīng)力對(duì)增濕變形的影響，邢義川等(2007)對(duì)濕陷性黃土分級(jí)增濕變形試驗(yàn)，分析增濕變形過(guò)程中基質(zhì)吸力變化特點(diǎn)。張茂花等(2005)通過(guò)單軸壓縮試驗(yàn)，分析原狀Q3黃土濕陷性黃土在增(減)濕過(guò)程中的濕陷變形性狀及不同應(yīng)力路徑對(duì)黃土濕陷變形特性的影響。

黃土作為一種典型的區(qū)域性特殊土，研究黃土的宏觀力學(xué)特征與微觀結(jié)構(gòu)相結(jié)合是黃土土力學(xué)研究的發(fā)展趨勢(shì)。方祥位等(2015， 2013b)利用掃描電鏡，主要針對(duì)Q2黃土浸水前后土樣的微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行定性定量分析，得出濕陷的過(guò)程中架空孔隙受力作用影響較大，對(duì)水的作用敏感，架空孔隙骨架被破壞，大、中孔隙數(shù)量減少，而小孔隙數(shù)量增加。沙愛(ài)民等(2006)借助掃描電鏡，發(fā)現(xiàn)大、中孔隙的含量是影響黃土濕陷性的主要原因。馬富麗等(2012)利用掃描電子顯微鏡對(duì)土樣的微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行觀測(cè)，并運(yùn)用回歸分析的方法，得到黃土的濕陷系數(shù)隨著孔隙分維數(shù)、非飽和孔隙率的增大而增大，非飽和孔隙是黃土濕陷的主要原因。李加貴等(2010)通過(guò)應(yīng)力控制式CT-三軸儀，采用側(cè)卸的雙線法濕陷試驗(yàn)，從CT數(shù)據(jù)中解釋黃土試樣在三軸浸水過(guò)程中，土顆粒排列和分布發(fā)生變化的過(guò)程。

由于黃土的特殊生成環(huán)境和形成過(guò)程，使黃土具有明顯的區(qū)域性。以往學(xué)者對(duì)濕陷性黃土增濕變形研究集中在陜西、甘肅、河南等區(qū)域，對(duì)青海西寧地區(qū)大多是充分浸水飽和條件下的可能最大濕陷變形的研究，而針對(duì)青海西寧地區(qū)濕陷性黃土增濕變形特性的研究較少。通過(guò)雙線法濕陷試驗(yàn)，對(duì)不同深度下黃土的增濕變形特性進(jìn)行研究，分析深度和含水率對(duì)西寧地區(qū)黃土增濕變形特性的影響規(guī)律，及黃土在增濕條件下壓縮變形和濕陷變形的變化規(guī)律，并結(jié)合電鏡掃描對(duì)濕陷前后黃土試樣的微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行定性定量分析，宏微觀結(jié)合、綜合分析西寧地區(qū)黃土增濕變形特性的變化規(guī)律。

1 試驗(yàn)方案與方法

1.1 試驗(yàn)用土

試驗(yàn)用土取自西寧市某工地，其土層結(jié)構(gòu)特征以黃土粉質(zhì)黏土為主，顆粒較均勻，蟲孔和植物殘?bào)w較普遍，無(wú)層理，垂直節(jié)理發(fā)育，其物理性質(zhì)指標(biāo)見(jiàn)表 1。

表 1 西寧地區(qū)原狀黃土的物理性質(zhì)Table 1 Physical properties of loess in Xining

根據(jù)工地提供相關(guān)的地勘報(bào)告，濕陷性黃土的土層厚度大約有10m，由于表層有雜填土，其取土深度為 3m和 5m。

1.2 試驗(yàn)方案

1.2.1 室內(nèi)濕陷試驗(yàn)

本次試驗(yàn)儀器為WG型單杠桿固結(jié)儀，采用雙線法，試樣規(guī)格：面積為50cm2，高度為20mm，根據(jù)深度為3m和5m原狀黃土的天然含水率，配置含水率為6.47%、11.47%、16.47%、21.47% 4個(gè)梯度，土樣增濕至不同含水率狀態(tài)采用滴定法加水或晾干法制備，將配置完成含水率的兩端高出20mm的環(huán)刀試樣放置在一個(gè)密閉的保濕缸中3d左右，切削環(huán)刀兩端高出的土樣，測(cè)試含水率是否達(dá)到所需含水率，從而保證試樣中含水率的均勻性。試驗(yàn)壓力分別為12.5kPa、25kPa、50kPa、100kPa、150kPa、200kPa、300kPa，一個(gè)試樣保持天然濕度下分級(jí)加荷，另一個(gè)試樣浸水飽和，待下沉穩(wěn)定后兩個(gè)試樣同時(shí)加至最后一級(jí)壓力，下沉穩(wěn)定變形量標(biāo)準(zhǔn)為0.01mm·h-1。

1.2.2 微觀試驗(yàn)

本次試驗(yàn)儀器JSM-6610LV型電子顯微鏡對(duì)濕陷前后的土樣定量定性分析黃土宏觀濕陷變形和壓縮變形與微觀結(jié)構(gòu)特征之間的關(guān)系。

(1)制備微觀試樣：制備尺寸1cm×1cm×2cm(長(zhǎng)×寬×高)的微觀掃描試樣，并在長(zhǎng)邊中部用小刀刻約1mm深的凹槽，以便于后期制作自然斷面。在利用電子顯微鏡進(jìn)行微觀掃描之前還需要對(duì)試樣進(jìn)行干燥、噴金兩個(gè)步驟。

(2)微觀試樣圖像采集：將制作好的黃土試樣置于掃描電鏡下，觀察鏡頭下的土樣，來(lái)回移動(dòng)視野范圍，對(duì)有代表性的土樣部位進(jìn)行拍照。采集不同增濕含水率狀態(tài)下浸水前后的300倍和500倍的微觀圖像和原狀黃土500倍和800倍的微觀圖像。

(3)微觀圖像處理：將 SEM 圖像在 Particles and cracks analysis system(PCAS)程序下進(jìn)行數(shù)字圖像的參數(shù)計(jì)算和參數(shù)分類，對(duì)浸水前后的黃土微觀結(jié)構(gòu)圖像的數(shù)據(jù)提取分析，對(duì)比分析孔隙度分布分維、概率熵等參數(shù)的變化趨勢(shì)。

2 試驗(yàn)結(jié)果分析

2.1 不同增濕含水率下黃土濕陷曲線的特征

含水率對(duì)黃土濕陷性強(qiáng)弱的影響起關(guān)鍵作用?？偟膩?lái)說(shuō)，黃土的濕陷性隨含水率的增大而降低，在不同的含水率范圍之內(nèi)，黃土發(fā)生的濕陷量變化大小不同。黃土在發(fā)生濕陷的過(guò)程中，其變化實(shí)質(zhì)相同，而宏觀表現(xiàn)為強(qiáng)度逐漸降低和濕陷變形增大兩個(gè)方面。對(duì)于相同性質(zhì)黃土而言，含水率對(duì)黃土的濕陷性影響非常顯著，不同增濕含水率下所得到的黃土濕陷變形量有不同程度的差異，而不同的增濕過(guò)程對(duì)黃土濕陷變形量的影響較小，且對(duì)黃土最終的總濕陷變形量并沒(méi)有明顯影響。

圖 1～圖 2為不同深度、不同增濕含水率下增濕陷系數(shù)與壓力的關(guān)系曲線。整體分析，增濕含水率與濕陷系數(shù)之間存在負(fù)相關(guān)關(guān)系，即增濕含水率小時(shí)，浸水后濕陷變形大； 反之，濕陷變形小，飽和黃土不發(fā)生濕陷。

圖 1 3m處不同增濕含水率的P-δs曲線Fig. 1 P-δscurve of different moistening water content at depth of 3 meters

圖 2 5m處不同增濕含水率的P-δs曲線Fig. 2 P-δs curve of different moistening water content at depth of 5 meters

通過(guò)圖 1和圖 2對(duì)比分析曲線變化特征，發(fā)現(xiàn)黃土濕陷變形量隨壓力的增加其變化趨勢(shì)大致可分為3個(gè)階段。第1個(gè)階段，濕陷變形量曲線增長(zhǎng)斜率較大且迅速發(fā)展，說(shuō)明壓力和水的共同作用下，土體結(jié)構(gòu)體系失穩(wěn)發(fā)生破壞且變形劇增，土體迅速被壓密； 第2階段，濕陷變形量曲線發(fā)展趨勢(shì)較為平緩，說(shuō)明土體完成第1階段的壓密之后，隨壓力逐漸增加，土體結(jié)構(gòu)趨于密實(shí)、穩(wěn)定狀態(tài)，因此濕陷變形量增長(zhǎng)速度逐漸緩慢； 第3個(gè)階段，只在圖 1中出現(xiàn)，隨壓力的繼續(xù)增加，完成前兩個(gè)階段的土體被壓密后繼續(xù)被緩慢破壞，其濕陷變形量繼續(xù)緩慢發(fā)展，分析其原因，認(rèn)為3m土體為疏松結(jié)構(gòu)，顆粒間的連接強(qiáng)度較弱排列方式不穩(wěn)定，而5m土體相對(duì)與3m土體為致密結(jié)構(gòu)，由于上覆荷載其結(jié)構(gòu)性相對(duì)穩(wěn)定。

對(duì)比分析圖 1和圖 2的縱坐標(biāo)(濕陷系數(shù))得出，深度為3m的濕陷系數(shù)最大值δs=0.108，深度為5m的濕陷系數(shù)最大值δs=0.046； 深度為3m，含水率為6.47%、11.47%、16.47%時(shí)，曲線表現(xiàn)出隨著壓力的增大，濕陷性也隨之增大，而深度為5m，僅含水率為6.47%的曲線表現(xiàn)出隨著壓力的增大，濕陷性也增大，含水率為11.47%、16.47%增長(zhǎng)幅度相對(duì)平緩； 含水率為21.47%時(shí)，深度為3m的曲線在壓力為200kPa的濕陷系數(shù)為δs=0.015，而深度為5m的曲線在壓力為200kPa的濕陷系數(shù)為δs=0.014，已無(wú)濕陷性。由于含水率的增加充當(dāng)骨架顆粒膠結(jié)物的可溶鹽類與黏土礦物已被水溶燭和軟化，從而降低土的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。同時(shí)，水的侵入使土體中毛細(xì)力變小和接觸連結(jié)強(qiáng)度降低，當(dāng)含水量達(dá)到一定程度后，在土自重應(yīng)力或外部荷載的作用下，土體的壓穩(wěn)結(jié)構(gòu)被破壞，土體的濕陷性會(huì)被消減或無(wú)濕陷性。

由于黃土的應(yīng)力歷史影響其壓縮變形和濕陷變形，因此不同埋藏深度、不同增濕含水率的黃土表現(xiàn)出的濕陷變形和壓縮變形變化規(guī)律不同。黃土所受歷史應(yīng)力主要來(lái)源于其上覆荷載。黃土主要形成于速度緩慢的風(fēng)成堆積或沖、洪沉積的漫長(zhǎng)地質(zhì)歷史過(guò)程。在黃土特殊的形成環(huán)境中，由于土顆粒之間的聯(lián)結(jié)固化速度大于上覆荷載增加速度，從而形成黃土特有的、欠壓密的疏松結(jié)構(gòu)狀態(tài)，而不是被上覆荷載密實(shí)的狀態(tài)。因此，黃土內(nèi)部疏松結(jié)構(gòu)在浸水濕化的作用下，使土顆粒之間黏聚力降低，同時(shí)作用于外部荷載，最終誘發(fā)黃土發(fā)生濕陷，且隨埋藏深度自上而下的壓縮性、濕陷性逐漸減弱。

2.2 不同增濕含水率下黃土壓縮曲線的特征

根據(jù)試驗(yàn)方案，對(duì)不同埋藏深度、不同增濕含水率下的原狀黃土壓縮，測(cè)出不同壓力下黃土壓縮穩(wěn)定后的壓縮量，計(jì)算并繪制西寧地區(qū)原狀黃土不同埋藏深度下、不同增濕含水率的孔隙比與壓力之間的關(guān)系曲線。

圖 3 3m深度處不同增濕含水率原狀黃土的e-logp曲線Fig. 3 e-logp curve of undisturbed loess with different moistening content at depth of 3m

圖 4 5m深度處不同增濕含水率原狀黃土的e-logp曲線Fig. 4 e-logp curve of undisturbed loess with different moistening content at depth of 5m

對(duì)比圖 3和圖 4壓力與孔隙比的關(guān)系曲線發(fā)現(xiàn)：原狀黃土在側(cè)限狀態(tài)下，壓縮變形量隨壓力增加而增大，孔隙比隨之逐漸減小，但達(dá)到一定范圍時(shí)，隨壓力增加其土體壓縮量增長(zhǎng)速度緩慢； 同一壓力范圍，黃土的壓縮量隨埋藏深度增大而減?。?黃土的增濕含水率增大，由于水分的浸入使土顆粒之間膠結(jié)的強(qiáng)度逐漸弱化且位置發(fā)生遷移，同時(shí)作用于壓力，土體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度被削弱，其抵抗壓縮變形能力越弱，孔隙比減小，相應(yīng)的孔隙比與壓力關(guān)系曲線下移； 對(duì)比不同埋藏深度處的土體由于沉積環(huán)境和應(yīng)力歷史的不同，深度為3m孔隙比隨著壓力的增大，斜率逐漸增大，變化幅度明顯增大，而5m深度處孔隙比隨壓力變化幅度相對(duì)平緩。整體分析，隨埋藏深度的增加，土體的孔隙比也隨之相應(yīng)減小。從不同埋藏深度p-δs和e-logp曲線中，黃土的濕陷性與所承受的自重壓力有密切的聯(lián)系，隨著埋藏深度的增加，土體所承受的自重壓力就越大，孔隙比相對(duì)較小，土體逐漸密實(shí)，土體所具有的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度也就越大，濕陷性也隨著土樣埋深的增大有變小的趨勢(shì)。

2.3 不同增濕含水率下黃土微觀結(jié)構(gòu)圖像分析

對(duì)于黃土濕陷性和壓縮性其黃土內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu)特征起決定性的作用。黃土的微觀結(jié)構(gòu)是由礦物碎屑或集、細(xì)粒等粒狀體構(gòu)成，由于黃土特殊的形成條件，因上覆荷載的增長(zhǎng)速度小于這些粒狀體的堆積速度，因此松散結(jié)構(gòu)的土顆粒之間架空孔隙不能抵抗其承受的外部壓力發(fā)生破壞，小顆粒、細(xì)?；坡淙胼^大間隙之中，孔隙逐漸坍塌且連通性降低，大、中孔隙被擠壓為中、小或微小孔隙，顆粒排列方式發(fā)生重組的一個(gè)復(fù)雜的黃土濕陷過(guò)程。

2.3.1 不同增濕含水率下黃土微觀圖像定性分析

圖 5 3m和5m原狀土微觀結(jié)構(gòu)Fig. 5 Microstructure images of 3meters and 5metersa. 3m原狀土500倍的微觀結(jié)構(gòu); b. 5m原狀土500倍的微觀結(jié)構(gòu)；c. 3m原狀土800倍的微觀結(jié)構(gòu); d. 5m原狀土800倍的微觀結(jié)構(gòu)

圖 6 不同含水率黃土試樣浸水前后的微觀結(jié)構(gòu)Fig. 6 Microstructure of different water content before and after water immersiona. w=6.47%浸水前微觀結(jié)構(gòu); b. w=6.47%浸水后微觀結(jié)構(gòu)；c. w=11.47%浸水前微觀結(jié)構(gòu); d. w=11.47%浸水后微觀結(jié)構(gòu)；e. w=16.47%浸水前微觀結(jié)構(gòu); f. w=16.47%浸水后微觀結(jié)構(gòu)；g. w=21.47%浸水前微觀結(jié)構(gòu); h. w=21.47%浸水后微觀結(jié)構(gòu)

特殊生成環(huán)境條件下的原狀黃土具有天然疏松、大孔隙等微觀結(jié)構(gòu)特征，為黃土發(fā)生濕陷變形提供了條件。黃土發(fā)生濕陷變形其土體內(nèi)部顆粒之間連接點(diǎn)的數(shù)量和連接強(qiáng)度隨之發(fā)生變化，而含水率的變化直接影響黃土顆粒之間連接點(diǎn)的強(qiáng)度和數(shù)量。由圖 6所示，發(fā)現(xiàn)隨著含水率逐漸增加，連接強(qiáng)度相對(duì)較弱的連接點(diǎn)就會(huì)發(fā)生斷裂，斷裂的小顆粒會(huì)滑移散布在骨架顆粒之間，且部分骨架顆粒位置會(huì)發(fā)生重新組合排列，從而使單位體積內(nèi)骨架顆粒之間的接觸連接點(diǎn)數(shù)量增加，導(dǎo)致土體宏觀變現(xiàn)壓縮變形和濕陷變形趨于穩(wěn)定； 隨含水率的增加，水的浸入導(dǎo)致骨架顆粒之間連結(jié)點(diǎn)的強(qiáng)度被削弱且降低，使黃土的架空孔隙結(jié)構(gòu)體系不穩(wěn)定發(fā)生崩解，同時(shí)在壓力的作用下，土體被擠密、土體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度提高，因此土體宏觀變形表現(xiàn)出壓縮性減弱、濕陷性減弱或無(wú)濕陷性。

2.3.2 不同增濕含水率下黃土微觀圖像定量分析

對(duì)黃土微觀結(jié)構(gòu)圖像定量分析前，首先對(duì)圖像分割，圖像為放大300倍的微觀結(jié)構(gòu)照片，將研究對(duì)象和背景分離如圖 7所示，土體的SEM照片通常為灰度圖像，通常需要采用閾值分割法對(duì)圖像進(jìn)行二值化處理。一般情況下，為了減少使用者主觀判斷閾值的誤差，求取3次選定閾值的平均值為最終閾值。

圖 7 原始圖與二值圖對(duì)比Fig. 7 Comparison between the original image and the binary image

由于不同埋藏深度下黃土微觀結(jié)構(gòu)定量參數(shù)在浸水前后變化規(guī)律基本相同。因此，這里只研究放大倍數(shù)為300倍、深度3m不同增濕含水率浸水前后的黃土顆粒和孔隙的排列方式、有序性、面積比例等變化規(guī)律。表 2為深度3m增濕含水率試樣浸水前后微觀結(jié)構(gòu)定量參數(shù)(由于樣品有多張微觀結(jié)構(gòu)圖片，為減小誤差，表中的數(shù)據(jù)為每組定量參數(shù)的平均值)，圖 8為不同增濕含水率下浸水前后黃土微觀結(jié)構(gòu)定量參數(shù)變化曲線。

通過(guò)對(duì)表 2和圖 8的不同增濕含水率下浸水前后黃土試樣微觀結(jié)構(gòu)定量參數(shù)分析，可得：

表 2 微觀結(jié)構(gòu)定量分析結(jié)果Table 2 Quantitative analyses of microstructure

(1)平均形狀系數(shù)。隨著含水率的增加，浸水前后孔隙的圓形度逐漸減小的趨勢(shì)，浸水后顆粒的圓形度相對(duì)于浸水前的孔隙圓形度隨含水率的增加，減小的趨勢(shì)比較平緩，說(shuō)明壓力和水的作用使得部分顆粒的排列更密實(shí)，孔隙面積減小，孔隙數(shù)目增多，周長(zhǎng)增大，孔隙圓形度隨之減小。

(2)概率熵。隨著含水率的增加，浸水前后顆粒的有序性變差，微小的顆粒以一定程度的孔隙方向移動(dòng)，浸水后較于浸水前孔隙的有序性逐漸變好，說(shuō)明水的作用使孔隙排列逐漸趨于穩(wěn)定。

(3)孔隙度分布分維。對(duì)比浸水前后的孔隙度分布分維，隨含水率增加，土顆粒分布分維隨之增大，而孔隙分布分維變化規(guī)律反之，浸水后較于浸水前的分布分維變化趨勢(shì)比較低，說(shuō)明壓力和水的作用使顆粒的分布更為集中、集團(tuán)化程度更高，而孔隙的分布相對(duì)于分散、集團(tuán)化程度也比較弱。

(4)孔隙面積比例。隨著含水率的增加，孔隙面積比例逐漸減小，而顆粒的面積比例則呈相反的變化規(guī)律； 相同壓力下增加含水率，孔隙的面積比例繼續(xù)減?。?浸水后的孔隙面積比例相比于浸水前的孔隙面積比例下降幅度較大，說(shuō)明壓力和水的共同作用導(dǎo)致顆粒排列逐漸密實(shí)，使土體中孔隙的連通性和尺寸也發(fā)生了改變，土顆粒之間的架空孔隙被破壞，從而導(dǎo)致浸水后的孔隙面積比例繼續(xù)減小。

圖 8 深度3m不同增濕含水率下浸水前后黃土微觀結(jié)構(gòu)定量參數(shù)變化曲線Fig. 8 Quantitative parameters of different moistening water contents loess before and after wetting at depth of 3ma. 平均形狀系數(shù)與含水率的關(guān)系曲線； b. 概率熵與含水率的關(guān)系曲線；c. 孔隙度分布分維與含水率的關(guān)系曲線； d. 孔隙面積比例與含水率的關(guān)系曲線

通過(guò)對(duì)西寧地區(qū)黃土在增濕的條件下進(jìn)行定性定量分析，發(fā)現(xiàn)在同一壓力下，隨含水率的增加，水分的滲入使土體骨架顆粒之間連結(jié)點(diǎn)的強(qiáng)度被削弱且降低，黃土的架空孔隙結(jié)構(gòu)體系開(kāi)始失穩(wěn)崩解，從而使土體骨架顆粒位置發(fā)生變化重新排列，土體被擠密。浸水前后隨著含水率的增加，孔隙的排列方式逐漸趨于穩(wěn)定，顆粒分布逐漸集中且團(tuán)?；潭茸兏摺⒖紫睹娣e比例逐漸減小、孔隙形態(tài)逐漸變得狹長(zhǎng)； 宏觀體現(xiàn)為浸水前土體被壓縮、擠密、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度逐漸增大，其壓縮性逐漸減弱； 浸水后，由于水和壓力的共同作用，結(jié)構(gòu)逐漸密實(shí)、穩(wěn)定性逐漸增強(qiáng)，其濕陷性也隨之減弱或無(wú)濕陷性。

3 結(jié) 論

通過(guò)室內(nèi)側(cè)限壓縮試驗(yàn)，分析不同埋藏深度西寧地區(qū)黃土在增濕條件下壓縮變形和濕陷變形變化規(guī)律，并結(jié)合電鏡掃描對(duì)濕陷前后黃土試樣的微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行定性定量分析，其增濕變形特性的變化規(guī)律如下：

(1)增濕含水率對(duì)黃土的濕陷變形和壓縮變形具有顯著的影響，隨著含水率的增大，同一壓力下的濕陷變形量和壓縮量逐漸減小，且當(dāng)含水率增加到一定程度時(shí)，土顆粒被擠密、土體結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，黃土增濕變形表現(xiàn)出壓縮性減弱、濕陷性減弱或無(wú)濕陷性。

(2)由于黃土應(yīng)力歷史影響其壓縮性和濕陷性，隨著埋藏深度的增加，土體所承受的上覆荷載越大，孔隙比相對(duì)較小，在含水量增加的過(guò)程中， 5m的黃土較于3m的黃土所表現(xiàn)出的增濕濕陷變形和壓縮性相對(duì)較弱。

(3)浸水前后隨著含水率的增加，黃土微觀結(jié)構(gòu)均表現(xiàn)為孔隙排列方式逐漸趨于穩(wěn)定，顆粒分布逐漸集中且團(tuán)?；潭茸兏?、孔隙面積比例逐漸減小； 浸水前，土顆粒被壓縮、擠密，其壓縮性逐漸減弱； 浸水后，由于水和壓力的共同作用，土體結(jié)構(gòu)逐漸密實(shí)、穩(wěn)定性逐漸增強(qiáng)，其濕陷性也隨之減弱或無(wú)濕陷性。因此，浸水前后黃土微觀結(jié)構(gòu)變化與黃土宏觀增濕變形表現(xiàn)一致。