不同含水率下离石黄土崩解过程及特性分析

摘要

黄土作为一种水敏性极强的灾害性地质体，浸水时易引发结构失稳，对工程建设和人居环境构成严重威胁。为探究黄土的崩解特性，以初始含水率为主控变量，通过室内崩解试验，对比了不同含水率下离石黄土崩解特性，分析崩解动力学过程，构建描述崩解过程的数学模型，并借助PFC软件对土体的崩解过程进行反演，从微观层面揭示在水分作用下黄土颗粒间胶结键的动态劣化机制。结果表明：不同含水率下黄土崩解过程曲线呈现出“S”型特征；在崩解初期，试样内部伴随着水气交换而释放出大量气泡，加速崩解阶段，崩解速率维持在较高水平，后期试样完整性的逐渐丧失，崩解速率逐渐减缓，直至崩解过程结束；在Gompertz数学模型中，α代表崩解曲线的上渐近线值，为崩解所能达到的最大量，λ为增长率系数，与不同含水率下崩解曲线的斜率相关，反映了崩解速率的变化，β为曲线的拐点，对应崩解速率的峰值；崩解过程中水分渗透通过破坏既有胶结结构，进而削弱了颗粒接触网络，最终触发宏观崩解失稳现象。研究结果为黄土地区工程实践、地质灾害的预防与治理提供理论参考。

关键词

离石黄土 / 崩解 / Gompertz数学模型 / 颗粒流 / 含水率