關鍵詞：原狀黃土;凍融作用;電鏡掃描;微觀結構;抗剪強度

基金項目：國家自然科學基金（51478385、51208409）；陜西省教育廳專項科研計劃（12JK0914）；凍土工程國家重點實驗室開放基金（SKLFSE201312）；西北電力設計院技術創新科研項目（XB1

作者單位

許健西安建筑科技大學 土木工程學院, 西安 710055

李誠鈺西安市地下鐵道有限責任公司, 西安 710018

王掌權西安建筑科技大學 土木工程學院, 西安 710055

任建威西安建筑科技大學 土木工程學院, 西安 710055

袁俊中國電力工程顧問集團 西北電力設計院有限公司, 西安 710075;中國科學院 寒區旱區環境與工程研究所;凍土工程國家重點實驗室, 蘭州 730000

摘要

通過對西安Q₃原狀黃土在封閉系統凍融作用下的電鏡掃描和直剪試驗，研究了凍融作用對原狀黃土微觀結構和強度的影響。試驗表明：凍融過程中原狀黃土微觀結構發生顯著變化，大顆粒集粒數量明顯減少，小粒徑土顆粒所占比重增加，孔隙面積比增加。進一步基于損傷力學理論，得到微觀結構凍融損傷度隨凍融次數增加呈指數增加趨勢，反映出凍融作用一定程度上破壞黃土體的結構強度，但多次凍融后黃土體結構強度趨于穩定的殘余強度。凍融過程土樣表面結構發生破壞，且含水率越高，土體表面特征破壞越嚴重。粘聚力隨凍融次數增加呈指數衰減趨勢，且含水率越高，粘聚力衰減幅值和速率越小；粘聚力隨含水率增加表現出線性衰減特征，且凍融后粘聚力與含水率的變化規律近似重合；內摩擦角無明顯規律性變化。粘聚強度凍融損傷系數隨凍融次數增加呈指數增加趨勢，隨含水率升高有增大趨勢。基于試驗數據規律性，進一步提出了原狀黃土粘聚強度劣化模型，該模型經試驗驗證可較好描述原狀黃土粘聚強度劣化規律。