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水库黄土岸坡塌岸预测模型及参数敏感性研究
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作者 高德彬 何强龙 +3 位作者 施瑜萌 马学通 胡向阳 李同录 《安全与环境学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第11期4206-4213,共8页
塌岸宽度预测是水电工程重要研究问题之一。现有的经验图解法基于塌岸最终稳定坡形进行塌岸宽度预测,难以反映塌岸的过程、特征,且对岸坡岩土体的物理力学性质考虑也较少。基于此,研究提出了基于极限平衡理论的黄土岸坡塌岸宽度预测模型... 塌岸宽度预测是水电工程重要研究问题之一。现有的经验图解法基于塌岸最终稳定坡形进行塌岸宽度预测,难以反映塌岸的过程、特征,且对岸坡岩土体的物理力学性质考虑也较少。基于此,研究提出了基于极限平衡理论的黄土岸坡塌岸宽度预测模型,确定了模型关键参数取值,并对参数敏感性进行了分析。结果显示,基于极限平衡理论进行预测塌岸宽度时应选取合理的水下堆积系数,水下堆积系数随岸坡高度和水深的增加而增加。而岸坡角度对塌岸宽度的影响较小,且主要影响首次塌岸宽度,对后续塌岸宽度的影响不大。随着岸坡坡度的增大,塌岸宽度呈波动上升趋势。同时,塌岸参数敏感性分析结果显示,参数敏感性排序由大到小依次为岸坡高度、水下岸坡内摩擦角、水下岸坡黏聚力、水上岸坡重度、水深与岸高比、水上岸坡黏聚力、岸坡坡度、水上岸坡内摩擦角、水下岸坡重度,这与岸坡稳定性的参数敏感性分析结果基本一致。研究结果对黄土岸坡塌岸宽度预测具有重要意义。 展开更多
关键词 安全工程 黄土岸坡 塌岸预测 极限平衡理论 水下堆积系数 参数敏感性
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渭北黄土台塬区水库水下岸坡稳定形态预测模型研究
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作者 高德彬 张昊 +3 位作者 马学通 李同录 李常虎 李启鹏 《中国农村水利水电》 北大核心 2024年第3期152-159,共8页
黄土地区水库塌岸预测仍以卡丘金法等经验图解法为主,此类方法预测结果的准确性取决于对岸坡剖面形态的准确描述。为了提高黄土地区水库塌岸宽度预测的准确性,选取渭北黄土台塬区选择典型水库进行现场调查,对原河道岸坡形态与蓄水后岸... 黄土地区水库塌岸预测仍以卡丘金法等经验图解法为主,此类方法预测结果的准确性取决于对岸坡剖面形态的准确描述。为了提高黄土地区水库塌岸宽度预测的准确性,选取渭北黄土台塬区选择典型水库进行现场调查,对原河道岸坡形态与蓄水后岸坡形态进行对比分析,在此基础上建立了水下岸坡形态预测模型。结果表明,渭北黄土台塬区水库岸坡塌岸稳定后,水上岸坡呈直立状,高度可达30 m以上,水下岸坡呈曲线形,受水深和岸坡高度共同影响,塌落物可能露出水面。在此基础上基于对数螺线方程建立了水下岸坡形态预测模型,并与经典图解法所用直线型岸坡进行对比,误差分析结果表明采用对数螺线方程进行水下岸坡形态预测时堆积体积误差为4.50%~39.70%,均值为12.64%,而直线型岸坡的预测误差为25.75%~124.69%,均值为75.69%。即采用对数螺线方程可以更好的测水下岸坡形态及水下堆积量。相关研究成果对黄土台塬区水库塌岸预测方法的改进,以及黄河流域的渭北黄土台塬区的环境保护与高质量发展具有实际意义。 展开更多
关键词 渭北黄土台塬 塌岸预测 水下岸坡稳定形态 对数螺线方程 塌岸特征
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黄土岸坡塌岸宽度预测模型研究
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作者 施瑜萌 高德彬 +2 位作者 田壬佳 马学通 李常虎 《中国农村水利水电》 北大核心 2025年第5期145-149,共5页
水库塌岸宽度预测是水利水电工程重要研究问题之一。经验图解法是在岸坡最终稳定坡形的基础上进行塌岸宽度预测,未体现岸坡的塌岸过程,且对岸坡岩土体的物理力学性质也较少考虑,故在实际工程应用中常存在较大的预测误差。基于此,本文提... 水库塌岸宽度预测是水利水电工程重要研究问题之一。经验图解法是在岸坡最终稳定坡形的基础上进行塌岸宽度预测,未体现岸坡的塌岸过程,且对岸坡岩土体的物理力学性质也较少考虑,故在实际工程应用中常存在较大的预测误差。基于此,本文提出了基于极限平衡理论的黄土岸坡塌岸宽度预测模型,对模型关键参数取值进行了分析研究。结果表明,水下堆积系数取值对塌岸宽度预测结果的影响较大,最优水下堆积系数取值随岸坡高度和水深的增大而增大。相比之下,岸坡角度对塌岸宽度的影响较小,主要影响首次塌岸宽度,对后续塌岸宽度的影响不大。随着岸坡坡度的增大,塌岸宽度呈波动上升趋势。同时,通过典型黄土岸坡塌岸预测宽度与现场调查结果对比分析,验证了该预测模型的适宜性。 展开更多
关键词 水库 黄土岸坡 塌岸预测 极限平衡理论 水下堆积系数
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不同沉积环境下马兰黄土孔隙分布与土水特征的模式分析 被引量:10
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作者 李同录 张辉 +2 位作者 李萍 康海伟 葛书磊 《水文地质工程地质》 CAS CSCD 北大核心 2020年第3期107-114,共8页
为研究黄土的孔隙分布(PSD)和土-水特征曲线(SWCC)与黄土沉积环境的关系,在甘肃榆中县和平镇和正宁县及陕西泾阳县等黄土台塬上部采取原状马兰黄土样,先测定其基本物理指标,再用压汞法测得各土样的PSD曲线,同时用滤纸法测得其SWCC。结... 为研究黄土的孔隙分布(PSD)和土-水特征曲线(SWCC)与黄土沉积环境的关系,在甘肃榆中县和平镇和正宁县及陕西泾阳县等黄土台塬上部采取原状马兰黄土样,先测定其基本物理指标,再用压汞法测得各土样的PSD曲线,同时用滤纸法测得其SWCC。结果表明:和平镇马兰黄土的PSD曲线为单峰形态,泾阳县马兰黄土的PSD曲线为双峰形态,正宁马兰黄土的PSD曲线具有三峰特点。各土样的SWCC具有与PSD曲线相对应的阶梯状形态。SWCC与PSD曲线之间的对应关系,说明黄土的土水特征受孔隙分布的控制。获取3个原状样扫描电镜图像,微结构显示出这种地域性分异现象。对各采样点的气候环境分析表明,黄土PSD曲线之间的差异主要是由成土作用强弱决定的。将降水量与蒸发量的比值定义为蒸渗系数(CEI),作为刻画成土作用强弱的指标。发现当CEI≤0.3时,PSD曲线为单峰模式;0.3<CEI≤0.4时,PSD曲线为双峰模式;0.4<CEI≤0.5时,PSD曲线为三峰模式,相应的SWCC分别为单拐点、双拐点和三拐点模式。 展开更多
关键词 马兰黄土 土-水特征曲线 孔径分布 成土作用 滤纸法 蒸渗系数
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中更新世黄土的湿陷特性及其湿陷预测模型 被引量:2
5
作者 付昱凯 李广林 +2 位作者 李同录 张子然 刘贺 《水文地质工程地质》 北大核心 2025年第1期159-166,共8页
间歇性的地表灌溉或工程运营引起的长期地表渗漏,会导致深层中更新世(Q_(2))黄土的增湿变形,进而影响构建筑物安全。为了预测Q_(2)黄土的湿陷变形特性,对陕西泾阳原状Q_(2)黄土进行了多个含水率下的高压固结试验,得到不同含水率及压力... 间歇性的地表灌溉或工程运营引起的长期地表渗漏,会导致深层中更新世(Q_(2))黄土的增湿变形,进而影响构建筑物安全。为了预测Q_(2)黄土的湿陷变形特性,对陕西泾阳原状Q_(2)黄土进行了多个含水率下的高压固结试验,得到不同含水率及压力下的湿陷系数,并基于试验结果,在δ_(s)-lgp半对数坐标系中,利用线性及Lorentz型函数构建Q_(2)黄土湿陷系数的压力相关模型,然后基于模型参数与含水率相关性,建立湿陷系数与压力和含水率的二元函数三维模型。试验结果表明:随着荷载的增大,黄土的湿陷系数在δ_(s)-lgp半对数坐标系中均呈现出线性缓增-骤增-峰值-减小的变化趋势,且各含水率下缓增-骤增阶段的分界压力不随含水率的变化而改变,均为饱和状态压缩曲线的结构屈服压力;各含水率下峰值湿陷系数和对应的压力均随含水率的增大逐渐减小。建立的湿陷系数模型能较好地描述Q_(2)黄土高压力范围内各含水率下湿陷系数随压力的变化,可用来预测Q_(2)黄土在不同含水率和荷载下的湿陷系数,对深厚层Q_(2)黄土的浸水、增湿湿陷评价具有实际意义。 展开更多
关键词 中更新世黄土 湿陷变形 湿陷系数 压力 含水率 湿陷模型
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考虑温度效应的延安新区压实黄土全吸力范围持水和渗透特性研究 被引量:4
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作者 张亚国 王幼博 +3 位作者 李同录 郭松峰 张勋 梁伟 《工程地质学报》 CSCD 北大核心 2022年第4期1148-1156,共9页
干旱和半干旱黄土地区的压实土路基、垃圾填埋场黄土盖层等的持水特性和渗透特性均受温度影响。为了探究温度对全吸力范围内压实黄土水力特性的影响规律和内在机制,基于滤纸法和自行研发的小土柱试验装置对不同温度下延安新区压实黄土的... 干旱和半干旱黄土地区的压实土路基、垃圾填埋场黄土盖层等的持水特性和渗透特性均受温度影响。为了探究温度对全吸力范围内压实黄土水力特性的影响规律和内在机制,基于滤纸法和自行研发的小土柱试验装置对不同温度下延安新区压实黄土的土-水特征曲线(SWCC)以及渗透性曲线(HCC)进行测定。结果表明:在黄土SWCC的高吸力段体积含水率随温度升高而减小,低吸力段受温度影响不明显;黄土渗透曲线则是在低吸力段受温度影响显著,温度越高渗透性越强,当土体吸力增大或体积含水率减小至一定值后,温度对土体渗透性的影响可忽略不计。基于此结果,将改进的van Genuchten(VG)模型作为可考虑温度影响的SWCC预测函数,通过拟合实测数据得出温度相关参数并进行验证;对于渗透性曲线,以90 kPa基质吸力为分段点,在低吸力段和高吸力段分别采用统计模型和幂函数进行分段预测,能够得到与实测数据吻合较好的预测结果。 展开更多
关键词 压实黄土 温度 土-水特征曲线 渗透性曲线 预测模型
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黄土-古土壤饱和渗透性与孔隙分布特征关系研究 被引量:6
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作者 赵枝艳 张常亮 +3 位作者 沈伟 秦涛 李萍 李同录 《水文地质工程地质》 CSCD 北大核心 2024年第1期47-56,共10页
由于沉积环境的差异,古土壤较上覆黄土致密,其饱和渗透系数应低于黄土,但试验结果却显示二者的饱和渗透系数相近。为揭示这一现象的机理,在陕西泾阳南黄土塬开挖33m的探井,沿井壁按1m间距取黄土和古土壤原状试样,进行变水头渗透试验,测... 由于沉积环境的差异,古土壤较上覆黄土致密,其饱和渗透系数应低于黄土,但试验结果却显示二者的饱和渗透系数相近。为揭示这一现象的机理,在陕西泾阳南黄土塬开挖33m的探井,沿井壁按1m间距取黄土和古土壤原状试样,进行变水头渗透试验,测定试样的饱和渗透系数。同时用压汞试验(mercury intrusion porosimetry,MIP)及扫描电镜(scanning electron microscope,SEM)测试分别获取试样的孔隙分布曲线和微观结构图像,以分析黄土-古土壤饱和渗透性与孔隙分布特征的关系。结果表明:(1)黄土-古土壤地层的饱和渗透系数整体上沿深度方向规律性减小,但相邻黄土和古土壤层的饱和渗透系数无明显差异;(2)MIP及SEM测试结果表明,黄土结构均匀、孔隙大小较为一致,而古土壤具有不均匀的团块-裂隙结构,虽然团块内部较黄土致密,但团块间存在裂隙;(3)饱和渗透系数的大小取决于透水孔隙的体积分数,其中黄土的透水孔隙主要为较大孔隙(孔径>2μm),而古土壤的透水孔隙主要为团块间的微裂隙,虽然二者渗透系数相近,但渗透机理完全不同。为研究黄土与古土壤的孔隙分布特性和解决黄土区工程建设中的问题提供了理论依据。 展开更多
关键词 黄土 古土壤 饱和渗透系数 孔隙分布 微观结构
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基于结构屈服压力的黄土湿陷性评价
8
作者 李同录 田志奇 +2 位作者 曹雄 李萍 付昱凯 《工程地质学报》 北大核心 2025年第1期1-9,共9页
随着黄土地区工程建设层次和标准的提高,对黄土湿陷性评价提出了更高的要求。本文以城际铁路西安-韩城线合阳段的湿陷性黄土为研究对象,现场开挖一30m深的探井,按1m间距取样,通过双线法湿陷试验测得12.5~4000kPa下的天然与饱和黄土的压... 随着黄土地区工程建设层次和标准的提高,对黄土湿陷性评价提出了更高的要求。本文以城际铁路西安-韩城线合阳段的湿陷性黄土为研究对象,现场开挖一30m深的探井,按1m间距取样,通过双线法湿陷试验测得12.5~4000kPa下的天然与饱和黄土的压缩曲线,计算得到湿陷系数-压力曲线。从曲线上可以看出黄土湿陷系数随压力变化呈先增大后减小的趋势,湿陷系数随压力变化存在着一个峰值,与峰值湿陷系数相应的压力为天然黄土的结构屈服压力,湿陷起始压力为饱和黄土的结构屈服压力。为此提出用天然黄土结构屈服压力下的峰值湿陷系数评价黄土地基的湿陷量。同时发现,黄土湿陷性随深度的变异性大,湿陷性、非湿陷性及弱膨胀黄土在剖面上都有出现,当少量湿陷性土夹在非湿陷性或弱膨胀黄土之间时,湿陷变形可能被周围土层吸收,为此建议湿陷土层底界深度不宜按湿陷性土样的最大深度来确定,以湿陷性明显的土层底面确定较为合适。 展开更多
关键词 黄土 湿陷性 结构屈服压力 双线法 湿陷土层深度
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原状黄土土水特征滞后性研究 被引量:6
9
作者 康海伟 李萍 +3 位作者 侯晓坤 李同录 夏增选 张辉 《水文地质工程地质》 CAS CSCD 北大核心 2020年第2期76-83,共8页
现有的土水特征曲线(SWCC)滞后性的研究多针对重塑土,原状黄土土水特征曲线滞后性特征的研究较少。为研究全吸力范围内原状黄土的滞后特征,以泾阳马兰黄土(L1)和离石黄土(L5)为研究对象,采用压力板仪和滤纸法测定增湿和减湿SWCC,采用压... 现有的土水特征曲线(SWCC)滞后性的研究多针对重塑土,原状黄土土水特征曲线滞后性特征的研究较少。为研究全吸力范围内原状黄土的滞后特征,以泾阳马兰黄土(L1)和离石黄土(L5)为研究对象,采用压力板仪和滤纸法测定增湿和减湿SWCC,采用压汞法测定孔隙分布特征,X衍射分析矿物成分。结果表明,在压力板仪测试基质吸力范围内(0~600 kPa),滤纸法和压力板仪测定的SWCC具有一致性,且在减湿过程中两种方法的测试结果更为一致。滤纸法测得的全吸力范围(0~30000 kPa)内,黄土SWCC滞后性存在三段性特征。即在天然含水率(L114.2%、L517.3%)附近,黄土SWCC几乎无滞后性;含水率高于天然含水率一定范围(L1大于19.2%、L5大于18.3%),存在极为明显的滞后性;低于天然含水率一定范围(L1小于11.2%、L5小于15.4%),存在弱滞后性。天然状态下反复干湿循环,导致黄土SWCC在天然含水率附近无滞后性;黄土限制孔隙对墨水瓶效应的增益作用,导致高含水率下黄土SWCC呈强滞后性;黏土矿物的水合作用,导致低含水率下SWCC呈弱滞后性。 展开更多
关键词 土水特征曲线 滞后性 原状黄土 天然含水率 孔隙分布
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黄土孔隙结构演化对其土-水特性影响分析 被引量:6
10
作者 张亚国 梁伟 +3 位作者 郭松峰 王幼博 李萍 李同录 《工程地质学报》 CSCD 北大核心 2022年第6期1998-2005,共8页
作为黄土的关键水力参数之一,土-水特征曲线(SWCC)受到了土体孔隙结构特征的影响;然而目前还缺乏基于黄土沉积过程的孔隙演化对其土-水特性影响分析。本文在陕西泾阳县泾河南塬黄土剖面自上至下取L1、L2和L6黄土,通过扫描电镜定性分析... 作为黄土的关键水力参数之一,土-水特征曲线(SWCC)受到了土体孔隙结构特征的影响;然而目前还缺乏基于黄土沉积过程的孔隙演化对其土-水特性影响分析。本文在陕西泾阳县泾河南塬黄土剖面自上至下取L1、L2和L6黄土,通过扫描电镜定性分析黄土孔隙结构随沉积过程的演化特征,通过孔隙分布(PSD)曲线量化分析各层黄土的孔径分布特征;在此基础上,利用滤纸法测定黄土SWCC曲线,对比分析黄土SWCC随埋深的变化规律。通过Young-Laplace方程将孔径转化为对应的吸力值,将PSD与SWCC曲线采用同一吸力坐标放置一起,分析黄土孔隙结构分布与SWCC的对应关系。结果表明:随埋深的增大,黄土优势孔径及其分布密度减小;相应地,黄土SWCC的饱和段增长,进气值增大,过渡段变缓,持水能力增强。同时,在各层黄土取样位置取重塑土样,在确保制样含水率和干密度与对应原状土一致的情况下,对比分析重塑与原状黄土的孔隙结构与土-水特性,发现随着土层埋深的增大,两者之间孔隙结构差异增大,SWCC的差异也随之增大。 展开更多
关键词 黄土 沉积过程 孔隙结构演化 孔隙分布曲线 土-水特征曲线
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不同排水条件下饱和重塑黄土的三轴剪切强度特征 被引量:2
11
作者 张林 游子龙 +1 位作者 陈存礼 李同录 《兰州大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2022年第5期600-606,共7页
为模拟不同排水条件下不同干密度饱和黄土的加载工况,在200 kPa围压下,用GDS三轴仪对不同干密度饱和重塑黄土开展固结排水、部分排(吸)水、固结不排水三轴剪切试验,得到应力-应变关系、超静孔压变化和q-p’有效应力路径,揭示不同干密度... 为模拟不同排水条件下不同干密度饱和黄土的加载工况,在200 kPa围压下,用GDS三轴仪对不同干密度饱和重塑黄土开展固结排水、部分排(吸)水、固结不排水三轴剪切试验,得到应力-应变关系、超静孔压变化和q-p’有效应力路径,揭示不同干密度饱和黄土试样在不同排水条件下的力学特性.结果表明,同一干密度下,排水条件改变了饱和黄土试样的剪胀、剪缩,进而影响强度的大小和发展方向,随着干密度增加,试样强度增大;超静孔压变化是试样剪胀、剪缩效应与排水条件耦合作用的结果,随着干密度增大,各排水条件下的超静孔压有不同程度的减小;排水条件对q-p’有效应力路径的方向有明显影响,随着干密度增大,各排水条件下的q-p’有效应力均增强.基于试验结果,建立了考虑干密度影响,用于描述饱和黄土试样力学特性的渐近状态方程和变相应力比方程,为进一步构建饱和重塑黄土渐进状态本构关系奠定基础. 展开更多
关键词 干密度 饱和黄土 排水条件 力学特性 渐近状态特性
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黄土抗剪强度参数均值与方差的Bayes估计及其应用 被引量:1
12
作者 李萍 董鸾花 +3 位作者 赵枝艳 李金明 沈伟 李同录 《建筑科学与工程学报》 CAS 北大核心 2024年第2期163-172,共10页
为解决黄土强度参数估计问题,从工程勘察项目中共收集统计了3384组Q1、Q2、Q3黄土强度参数黏聚力c、内摩擦角φ值的测试数据,不考虑二者的相关性,将参数均值和方差都作为随机变量,建立起黄土强度参数c、φ的正态-逆伽马先验分布。基于Ba... 为解决黄土强度参数估计问题,从工程勘察项目中共收集统计了3384组Q1、Q2、Q3黄土强度参数黏聚力c、内摩擦角φ值的测试数据,不考虑二者的相关性,将参数均值和方差都作为随机变量,建立起黄土强度参数c、φ的正态-逆伽马先验分布。基于Bayes理论,利用共轭先验法推导了参数后验分布和后验概率密度函数的期望值求解公式,确定了估计的误差。以陕西泾阳黄土边坡为例,利用所建立的先验分布和边坡土层测试强度指标,求取参数的后验分布,进一步估计了边坡失效概率的概率分布和稳定系数均值的概率分布。结果表明:在95%的置信度下,按稳定系数评价,边坡均处于基本稳定状态,且稳定系数置信区间小;按失效概率评价,边坡接近稳定状态,但失效概率的置信区间较大,黄土强度参数的方差控制着边坡失效概率的置信区间,将方差作为随机变量,考虑方差变异性,能更科学地评估黄土工程的可靠度。 展开更多
关键词 黄土 边坡 Bayes理论 先验分布 正态-逆伽马分布
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黄土与其矿物颗粒表面水膜类型及其定量表征 被引量:5
13
作者 刘佳婷 付昱凯 +4 位作者 李同录 赵晨曦 李萍 侯晓坤 胡向阳 《水文地质工程地质》 CAS CSCD 北大核心 2022年第6期105-113,共9页
黏性土中细粒表面水膜是影响其物理力学性质的内在因素。经典土力学一般将土粒表面水膜分为强结合水和弱结合水,即所谓双电层模型,弱结合水的存在是土具有可塑性的原因,强弱结合水的界限含水率为塑限,该模型很好地解释了黏性土的稠度变... 黏性土中细粒表面水膜是影响其物理力学性质的内在因素。经典土力学一般将土粒表面水膜分为强结合水和弱结合水,即所谓双电层模型,弱结合水的存在是土具有可塑性的原因,强弱结合水的界限含水率为塑限,该模型很好地解释了黏性土的稠度变化及其有关的物理力学行为。然而,通过等温吸附试验发现,土粒表面还存在吸附水膜,对非饱和土高吸力段的物理力学特性有重要影响。为此,本文将黄土颗粒表面水膜分为单层吸附水、多层吸附水、强结合水、弱结合水和自由水5种类型。取甘肃正宁Q_(2)最顶层的L_(2)黄土试样,采用等温吸附和液限、塑限测试,对该黄土样和其中的单矿物颗粒各水膜之间的界限含水率进行了定量表征,并测试黄土试样的土水特征曲线(SWCC),在SWCC上界定了这些界限含水率与基质吸力的关系。当水汽压很低时,土粒表面的吸力来自水的偶极分子与颗粒表面离子间的静电引力,形成单层吸附水,水膜厚度为1个水分子直径;离颗粒表面超出水分子直径的地方,吸力来自范德华力,水的偶极子相互靠拢呈定向排列,形成了多层吸附水;当土粒周围水分增加,颗粒表面未平衡掉的分子引力又可吸引更多的极化水分子,此时在吸附水的周围形成结合水,结合水又分为强结合水和弱结合水;吸附水和结合水膜以外的水为自由水。 展开更多
关键词 黄土 矿物颗粒 水膜类型 界限含水率 土水特征曲线(SWCC)
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不同水位下渭北黄土台塬水库岸坡塌岸模型试验 被引量:4
14
作者 李常虎 马学通 +3 位作者 高德彬 李征征 李萍 李同录 《人民黄河》 CAS 北大核心 2023年第7期152-156,共5页
通过现场调查渭北黄土台塬大北沟水库岸坡塌岸形态,并通过物理模型试验对不同水位条件下的直立型黄土岸坡的塌岸特征、形态开展了试验研究,试验结果表明,岸坡高度相同时,塌岸宽度与水位成正比,且水位越高塌岸频次越多、时间间隔越短、... 通过现场调查渭北黄土台塬大北沟水库岸坡塌岸形态,并通过物理模型试验对不同水位条件下的直立型黄土岸坡的塌岸特征、形态开展了试验研究,试验结果表明,岸坡高度相同时,塌岸宽度与水位成正比,且水位越高塌岸频次越多、时间间隔越短、塌岸越剧烈。同时,岸坡塌岸后的水上岸坡存在直立段,水下岸坡呈曲线形,这与图解法的直线形存在一定的差异。另外,水下岸坡坡角随着与坡脚距离不同而差异较大,但远离坡脚处的水下岸坡角度基本相同,综合确定出水下综合稳定坡角为16°~18°。 展开更多
关键词 黄土台塬 水库 岸坡塌岸 模型试验 水下坡角
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不同坡度和植被覆盖黄土对降雨入渗的响应规律
15
作者 张丽娜 李萍 +4 位作者 胡向阳 钟建平 杨恺 赵枝艳 李同录 《水土保持学报》 CSCD 北大核心 2024年第6期113-121,共9页
[目的]植被类型和坡度是影响黄土斜坡土体水分对降雨响应规律的控制因素。[方法]分别选取裸土、蒿草和刺槐覆盖的平地,裸土、蒿草、刺槐和刺槐蒿草混合覆盖的15°斜坡,以及刺槐蒿草混合覆盖的35°斜坡,共8个样地设置原位观测点... [目的]植被类型和坡度是影响黄土斜坡土体水分对降雨响应规律的控制因素。[方法]分别选取裸土、蒿草和刺槐覆盖的平地,裸土、蒿草、刺槐和刺槐蒿草混合覆盖的15°斜坡,以及刺槐蒿草混合覆盖的35°斜坡,共8个样地设置原位观测点,测定剖面含水率及基本物理指标,观测降雨后剖面的湿润锋深度,分析植被类型和坡度对降雨入渗的影响。在室内设置6个坡度的模型试验,研究坡度与竖直入渗深度和垂直于坡面入渗厚度的关系。[结果]植被类型显著影响斜坡土体的湿润锋深度、含水率和饱和度,刺槐蒿草混合地的湿润锋深度最浅,湿润带饱和度可达73.0%;裸土地的湿润锋最深,湿润带的饱和度最小,最大饱和度仅为52.4%。坡度对相同植被斜坡的湿润锋深度、含水率和饱和度的影响较小,但短期内历经多次降雨后,平地湿润带含水率和饱和度略高于斜坡。通过室内模型试验发现,不同坡度黄土斜坡的竖直入渗深度不随坡度增加而变化,垂直于坡面入渗厚度随坡度增加而减小。[结论]研究结果可为黄土斜坡浅层滑移和水土流失治理提供理论依据。 展开更多
关键词 降雨 黄土 植被类型 坡度 湿润锋 含水率
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全吸力范围非饱和持水函数和渗透性函数的预测模型
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作者 李燕 李同录 +2 位作者 李萍 侯晓坤 赵丹旗 《工程地质学报》 CSCD 北大核心 2024年第1期285-294,共10页
非饱和土的持水函数和渗透性函数是刻画其持水能力和水分运移的基本参数。由于物理机制不同,持水函数及渗透性函数在毛细阶段和吸附阶段的特征有显著差异。多数传统的持水和渗透性函数仅考虑了毛细阶段内,毛细水的持水和渗透特性,不能... 非饱和土的持水函数和渗透性函数是刻画其持水能力和水分运移的基本参数。由于物理机制不同,持水函数及渗透性函数在毛细阶段和吸附阶段的特征有显著差异。多数传统的持水和渗透性函数仅考虑了毛细阶段内,毛细水的持水和渗透特性,不能表征吸附阶段内吸附水的特征。为使传统函数模型在吸附阶段也适用,以传统VG持水函数和VG-M渗透性函数为基础,用修正参数C(ψ)修正VG持水函数,并以此确定非饱和土的残余值ψr,区分毛细水的毛细流动和吸附水的薄膜流动。基于薄膜流动的特点,提出参数Γ(ψ),改进了传统VG-M渗透性函数在吸附阶段内低估非饱和渗透系数这一问题,从而建立了全吸力范围的渗透性函数模型。最后用3组持水及渗透性试验结果验证修正模型的合理性,结果表明修正持水函数模型和渗透性函数模型的预测结果在吸附阶段较传统模型更符合实测结果。 展开更多
关键词 非饱和土 全吸力范围 持水曲线 渗透性曲线 薄膜流动
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结构性土中圆柱孔扩张不排水解答及结构退化影响分析
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作者 翟张辉 张亚国 +1 位作者 肖书雄 李同录 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第7期1097-1107,共11页
圆孔扩张理论为桩基挤土位移预测和旁压试验结果分析等提供了理论依据,而现有解答中缺乏对土体结构影响的系统分析.基于考虑胶结作用的模型Cemented-CASM,推导了反映土体应力-应变关系的弹塑性刚度矩阵,在此基础上联立硬化法则和大应变... 圆孔扩张理论为桩基挤土位移预测和旁压试验结果分析等提供了理论依据,而现有解答中缺乏对土体结构影响的系统分析.基于考虑胶结作用的模型Cemented-CASM,推导了反映土体应力-应变关系的弹塑性刚度矩阵,在此基础上联立硬化法则和大应变理论,得到了不排水条件下结构性土中圆柱孔扩张问题的弹塑性解答.在不考虑土体结构性时,将退化解答与已有修正剑桥模型解答进行比较;在考虑结构性影响时,与旁压试验数值模拟结果比较,验证了解答的可靠性.通过参数分析说明了结构性及其退化对圆柱孔扩张过程的影响,结果表明:与重塑土相比,结构性土中扩孔引起的有效应力和孔隙水压力更大,而孔周塑性范围更小;随着结构的破坏,孔周土体表现出应变软化特征,径向应力随到孔壁距离的减小呈先增后减的变化趋势;土体结构完全破坏时,其有效应力与重塑土中趋于一致;土体结构性越强,相同扩孔压力或孔径变化下结构退化越快,软化特征越明显. 展开更多
关键词 岩土工程 圆柱孔扩张 弹塑性解答 结构性土 胶结作用 应变软化
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一种土与结构相互作用的无嵌入摩擦单元及其应用
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作者 李同录 王海涛 +5 位作者 袁思凡 李颖喆 孙兴来 沈伟 付昱凯 李萍 《水文地质工程地质》 北大核心 2025年第4期245-254,共10页
为了解决Goodman单元法向嵌入的缺陷,提出了一种无嵌入摩擦单元,将该单元加入到由土和结构共同作用的有限元模型中,实现了编程计算。以岩土体作为实体弹塑性单元,以斜坡或基坑边坡的支护桩作为梁单元,将土和梁接触处的Goodman 4节点8自... 为了解决Goodman单元法向嵌入的缺陷,提出了一种无嵌入摩擦单元,将该单元加入到由土和结构共同作用的有限元模型中,实现了编程计算。以岩土体作为实体弹塑性单元,以斜坡或基坑边坡的支护桩作为梁单元,将土和梁接触处的Goodman 4节点8自由度的无厚度单元概化为4节点6自由度的无嵌入摩擦单元,即将Goodman单元在受压时,两个相邻的法相自由度合二为一,切向自由度仍为两个,该单元相当于切向可以滑动,法向不嵌入也不分离,由此定义了一种无嵌入摩擦单元。通过构造无嵌入摩擦单元刚度矩阵和组配总刚度矩阵建立了相应的有限元算法,编制了计算程序。算例分析表明,当Goodman单元法向刚度足够大时,其计算结果与无嵌入摩擦单元计算结果基本一致,无嵌入摩擦单元计算结果是Goodman单元法向刚度不断增大的极限解。无嵌入摩擦单元在算法上避免了法向刚度取值不确定引起的嵌入问题,为土与结构相互作用提供了一种严谨的解决方案。 展开更多
关键词 Goodman接触单元 无嵌入接触 有限元 土-结构相互作用
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毛细水作用下非饱和土压缩过程的微观非连续变形数值分析 被引量:5
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作者 李强 李同录 +3 位作者 李华 沈伟 李萍 张常亮 《水文地质工程地质》 CAS CSCD 北大核心 2022年第4期135-143,共9页
研究非饱和土微结构的动态演化规律对认识非饱和土宏观物理力学行为的本质有重要意义。然而目前岩土学界对此尚不清楚。文章提出利用毛细水算法进行非饱和土压缩数值试验,研究其宏观变形过程中土水作用与孔隙的演变规律。首先参考黄土... 研究非饱和土微结构的动态演化规律对认识非饱和土宏观物理力学行为的本质有重要意义。然而目前岩土学界对此尚不清楚。文章提出利用毛细水算法进行非饱和土压缩数值试验,研究其宏观变形过程中土水作用与孔隙的演变规律。首先参考黄土骨架颗粒的形态和优势颗粒的大小,建立了540μm×400μm理想的非饱和土微观结构模型;其次利用毛细水模型计算某一含水率下水分分布及毛细力,并将此毛细力施加于土粒之间;然后施加外荷载,对含水率为5%、10%、18%的3个模型土样进行压缩模拟。模拟结果表明:模拟获得的压缩曲线与同工况试验曲线表现出了相同的变化规律,表明该模拟一定程度上能够反映土体在压缩过程中的宏观变形特征;在压缩过程中,随土体的变形,饱和度和基质吸力分别呈上升和下降趋势,且变化程度与含水率有关,表现为含水率越高,饱和度涨幅越大,而基质吸力却在土样干燥和近饱和时降幅较大;土体孔隙结构的演化形式与体积含水率有关,低含水率时孔隙以收缩变形为主,高含水率时以大孔隙压密为更小类型的孔隙为主。模拟结果可作为实验结果的有益补充,加深对土体宏观变形行为的认识。 展开更多
关键词 非饱和土 微观结构 毛细作用 侧限压缩 非连续变形分析
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Q2黄土湿陷系数试验压力取值的讨论 被引量:5
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作者 李同录 冯文清 +4 位作者 刘志伟 高建伟 付昱凯 雷雨露 李萍 《水文地质工程地质》 CAS CSCD 北大核心 2023年第6期59-68,共10页
湿陷系数是评价黄土湿陷性的指标,由室内试验测定,湿陷系数与试验压力有关,一般情况下采用地基实际压力作为试验压力是最合理的,但考虑到实际压力在勘察阶段尚不确定,我国历代湿陷性黄土地区建筑规范或标准制定了试验压力的取值方案,先... 湿陷系数是评价黄土湿陷性的指标,由室内试验测定,湿陷系数与试验压力有关,一般情况下采用地基实际压力作为试验压力是最合理的,但考虑到实际压力在勘察阶段尚不确定,我国历代湿陷性黄土地区建筑规范或标准制定了试验压力的取值方案,先后有较大的调整。现行《湿陷性黄土地区建筑标准》(GB 50025—2018)对浅层马兰黄土的试验压力取值比较符合实际,而对较深Q_(2)黄土的试验压力取值还需探讨。以甘肃正宁华能电厂湿陷性黄土地基为例,对35.0 m深探井中的Q_(2)-Q4黄土按1.0 m取样做了基本物理指标和双线法高压湿陷性试验,获得了各级压力下的湿陷系数。根据试验结果,给定不同基础宽度和不同基底压力,对比了按现行标准规定的压力和实际压力下的湿陷系数随深度的变化。分析结果表明:(1)湿陷系数随压力的变化存在一个峰值,Q_(2)黄土湿陷起始压力和湿陷系数峰值对应的压力明显高于Q_(3)黄土,Q_(2)黄土的湿陷系数峰值比Q_(3)黄土的小,且随深度有减小趋势;(2)现行标准规定压力下确定的湿陷系数和湿陷沉降在Q_(3)黄土中与实际压力下的比较接近,在Q_(2)黄土中与实际压力下的随深度偏离越来越远;(3)为此提出了一个试验压力的修正方案,用修正的试验压力确定的湿陷系数和湿陷沉降与实际压力下的值较为接近。研究结果对黄土湿陷性评价具有一定的工程意义。 展开更多
关键词 黄土 试验压力 湿陷系数 双线法 实际压力
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