[发明专利]一种基于宏微观关联的黄土结构势强度判定方法

说明书

本发明公开了一种基于宏微观关联的黄土结构势强度判定方法，包括以下步骤；步骤一：进行粒级势的计算及判定；步骤二：进行孔隙势的计算及判定；步骤三：进行连接势的计算及判定；步骤四：对原位场地的黄土结构势的综合判定。本发明具有宏微观关联、简易、可操作性强、准确性高的特点。

技术领域

本发明涉及岩土工程地基土评价技术领域，特别涉及一种基于宏微观关联的黄土结构势强度判定方法。

背景技术

现代土力学自上世纪形成以来，得到了迅速发展。岩土学者们对其中的重要理论和方法进行了深入的研究，使其能够精确、可靠的解决现实中的许多岩土工程问题。但是，现代土力学常规理论和方法在描述和解决土体大变形、非连续性、渐进破坏等问题上存在一定缺陷。例如，用传统的计算方法，如瑞典条分法、比肖甫法、有限元计算滑坡的稳定性时，虽然将滑体细分成了若干土条或者单元点，但却没有考虑滑面埋深的落差，以及不同深度土体结构性和力学性质的巨大差异，将c和φ看作固定值。这在计算大体积、大厚度滑坡的稳定性时，必然会影响到它的精度。另外，随着岩土工程在不同环境条件下的拓展，强化学作用、强辐射、高地应力、超高/低温、高水压等复杂环境条件下的岩土体多元素耦合受力机制成为了岩土研究者和工程技术人员需要攻克的新的难题，用传统土力学的理论和方法却不能解释和解决这样环境条件下的岩土工程问题。

黄土作为一种典型的结构性土，同样面临着上述困难问题，并且因为它特有的结构性使问题变得更加复杂。黄土的结构性主要在于其孔隙比大、密度低、可溶盐含量高的特点(图8)。这样的结构特点使其具有较大的压缩空间，在受到特殊外力作用，例如浸水、地震或者高荷载时，就会发生塌陷或者液化，这就给工程建设带来了严重的阻力。以陕北高原的城市延安为例，伴随着平山造城、固沟保塬和治沟造地等重大工程的建设，出现了地面沉降、边坡滑移、地基失效等灾变现象。当地政府和相关技术部门采取了许多工程措施，虽然使得延安新区回填黄土的表观力学指标达标，但它仍以45mm/a的最大速率继续下沉。终其原因是对黄土特殊的结构性没有深层次的认知，没有找到这些灾变现象的根本原因和深层机理。湿陷性黄土存在较强的结构性，在常含水率情况下具有较高的强度，一般压力情况下不能摧毁它的孔隙结构，使其充分压缩。即使浸水，如果浸泡时间不充足，不能让其可溶盐充分的溶解，不能彻底破坏土里的盐晶胶结与架空孔隙结构，那也很难让其一次性彻底的发生塌陷。这些现象仅依靠宏观土力学的研究理论和方法是不能够合理解释和有效解决的，必须利用微观的研究方法才能验证和说明。

发明内容

为了解决以上技术问题，本发明的目的在于提供一种基于宏微观关联的黄土结构势强度判定方法，具有宏微观关联、简易、可操作性强、准确性高的特点。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种基于宏微观关联的黄土结构势强度判定方法，包括以下步骤；

步骤一：进行粒级势的计算及判定；

步骤二：进行孔隙势的计算及判定；

步骤三：进行连接势的计算及判定；

步骤四：对原位场地的黄土结构势的综合判定。

所述步骤一具体为：

一：用激光粒度仪或者实验测试土样的颗粒粒径，绘制土的粒度分布曲线，横坐标为颗粒粒径r，纵坐标为该颗粒累计所占的体积百分比N；其中，体积百分比为无量纲，r的单位为mm；

二：土的粒级势通过大于某一粒径的颗粒累计体积占比(N)的分布特征进行体现，即通过r-N曲线的形态特征体现，r与N存在着幂函数的对应关系，如式(1)所示：

N∝r^—Dps  (1)

D_ps为土样的粒度分维数，用以反映土的粒级势的大小；其中，D_ps为无量纲；