延安马兰黄土微结构试验研究

摘要

本文通过野外调查、取样和室内土工试验获得了延安新区不同深度马兰黄土层的物理指标。采用“注胶法”制得用以观察和分析黄土微结构试样，借助扫描电子显微镜和数字化图像分析系统，从定性和定量两个方面分析讨论了黄土微结构以及其结构特征随黄土埋深增加的变化规律。在马兰黄土结构的定性分析方面，经大量文献调研，结合延安新区不同埋深马兰黄土层土样的结构特征，对马兰黄土颗粒形态、颗粒接触形式或排列方式、孔隙大小分类、孔隙成因分类、孔隙连通性分类、胶结物存在形式、黄土胶结类型及上述结构特征随黄土埋深变化进行了详细讨论。在马兰黄土孔隙结构的定量分析方面，采集马兰黄土孔隙的基本参数后，详细探讨了马兰黄土孔隙面积率、孔隙大小分布、不同大小孔隙的面积和数量分布、孔隙形状分布、孔隙形态学等特征以及它们随黄土埋深增加的变化规律。经上述两方面分析延安新区马兰黄土结构可知：延安新区马兰黄土在扫描电子显微镜下的骨架颗粒形态以棱角状颗粒、半棱角状颗粒、半圆状颗粒、磨圆状颗粒、外包粘土颗粒为主。不同埋深的马兰黄土，按照孔隙率或孔隙面积率分类，均属于疏松多孔性黄土。马兰黄土中支架孔隙多为大孔隙和中孔隙，结构不稳定；镶嵌孔隙多为小孔隙，结构较稳定，透水性较好，小部分为大孔隙；胶结物孔隙和粒内孔隙数量较多，大部分为圆形的微孔隙，连通性差，结构稳定，小部分为形状各异的小孔隙。随着马兰黄土埋深的增加，黄土中孔隙结构特征由相对不稳定的大、中架空孔隙过渡为分散、破碎、相对稳定的镶嵌小孔隙和胶结物微孔隙。且在10m范围内，大、中孔隙面积之和随黄土埋深增加减小62％，而小孔隙和微孔隙的面积随黄土埋深增加而增大，与此同时，黄土孔隙总体连通性减弱。上述孔隙特征的变化，皆因上覆土压力对下层黄土孔隙的挤压破碎作用引起。各不同埋深马兰黄土中，微孔隙、小孔隙、中孔隙和大孔隙中圆孔数量急剧减少，表现为四种孔隙数量急剧减小，表明圆孔的孔径多偏小。长条状和不规则状孔隙的面积在微孔隙、小孔隙、中孔隙和大孔隙面积中均占主导地位。马兰黄土孔隙的伸长率频率累积曲线呈“S”形，频率分布直方图成正太分布，孔隙总体呈长条形。延安马兰黄土中的胶结类型多以接触胶结方式呈现；角砾状胶结类型和基底胶结类型较为少见。

目录

声明

第一章 绪 论

1.1 选题依据及研究意义

1.2 土体结构研究综述

1.3 研究内容与技术路线

第二章 室内试验设计

2.1 土样来源背景

2.2 试验用土的基本物理性质

2.3 黄土微观试样制备过程

2.4 黄土微观图像的采集

2.5 本章小结

第三章 黄土微观结构的定性分析

3.1 我国黄土微结构定性研究方面的总结

3.2 延安新区马兰黄土单元体结构类型

3.3 马兰黄土微结构与其持水性和导水性的关系

3.4 本章小结

第四章 黄土微观结构的定量分析

4.1 黄土SEM图像预处理

4.2 黄土孔隙的参数提取

4.3 不同深度黄土样的孔隙比和孔隙面积率

4.4 孔隙大小分布特征

4.5 不同大小孔隙的数量和面积分布

4.6 孔隙形状分布特征

4.7 土体孔隙微形态分布特征

4.8 本章小结

结论

主要成果与结论

工作展望

参考文献

攻读硕士学位期间的研究成果

致谢