关键词：原状黄土;冻融作用;电镜扫描;微观结构;抗剪强度

基金项目：国家自然科学基金（51478385、51208409）；陕西省教育厅专项科研计划（12JK0914）；冻土工程国家重点实验室开放基金（SKLFSE201312）；西北电力设计院技术创新科研项目（XB1

作者单位

许健西安建筑科技大学 土木工程学院, 西安 710055

李诚钰西安市地下铁道有限责任公司, 西安 710018

王掌权西安建筑科技大学 土木工程学院, 西安 710055

任建威西安建筑科技大学 土木工程学院, 西安 710055

袁俊中国电力工程顾问集团 西北电力设计院有限公司, 西安 710075;中国科学院 寒区旱区环境与工程研究所;冻土工程国家重点实验室, 兰州 730000

摘要

通过对西安Q₃原状黄土在封闭系统冻融作用下的电镜扫描和直剪试验，研究了冻融作用对原状黄土微观结构和强度的影响。试验表明：冻融过程中原状黄土微观结构发生显著变化，大颗粒集粒数量明显减少，小粒径土颗粒所占比重增加，孔隙面积比增加。进一步基于损伤力学理论，得到微观结构冻融损伤度随冻融次数增加呈指数增加趋势，反映出冻融作用一定程度上破坏黄土体的结构强度，但多次冻融后黄土体结构强度趋于稳定的残余强度。冻融过程土样表面结构发生破坏，且含水率越高，土体表面特征破坏越严重。粘聚力随冻融次数增加呈指数衰减趋势，且含水率越高，粘聚力衰减幅值和速率越小；粘聚力随含水率增加表现出线性衰减特征，且冻融后粘聚力与含水率的变化规律近似重合；内摩擦角无明显规律性变化。粘聚强度冻融损伤系数随冻融次数增加呈指数增加趋势，随含水率升高有增大趋势。基于试验数据规律性，进一步提出了原状黄土粘聚强度劣化模型，该模型经试验验证可较好描述原状黄土粘聚强度劣化规律。