干湿循环效应固化黄土宏-微观演化特征函数

焦远帆; 晏长根; 常洲; 贾卓龙; 章一博; 梁哲瑞; 张家辉

doi:10.13870/j.cnki.stbcxb.2025.01.030

水土保持学报 ›› 2025, Vol. 39 ›› Issue (01) : 303 -315. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2025.01.030

干湿循环效应固化黄土宏-微观演化特征函数

焦远帆, 晏长根, 常洲, 贾卓龙, 章一博, 梁哲瑞, 张家辉

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摘要

[目的]为探讨生态护坡材料的长期服役耐久性。[方法]通过干湿循环条件下的力学试验和渗透试验，研究固化黄土宏观性能的演化规律，利用扫描电镜和图像处理技术，分析干湿循环对微结构形态的损伤规律，探讨生物胶改善黄土宏观性能干湿循环耐久性的微观机理，并基于宏观性能指标和微结构参数建立宏-微观演化特征函数，描述干湿循环条件下宏观性能与微观结构间的数值响应关系。[结果]生物胶抑制固化黄土力学性质劣化，抑制效果与生物胶掺量呈正相关，生物胶增大固化黄土的渗透性能变化，变化幅度与掺量呈负相关；干湿循环造成黄土胶结作用失效，颗粒损伤，孔隙增大，生物胶增强黄土胶结作用，减缓颗粒损伤，改变孔隙发育模式；演化特征函数预测效果良好，超过95%的预测点落在均方误差线以内。生物胶的加入有利于改善黄土宏观性能的干湿循环耐久性；特征函数的敏感性分析表明，孔隙率对力学性能影响最大，孔径>32μm的大孔隙率对渗透性能影响最大。[结论]研究结果可为生物胶固化土护坡技术的工程应用及后续改良提供理论依据。