涇陽(yáng)南塬Q3黃土吸濕特性試驗(yàn)研究

葛瑞華，謝婉麗，馮立,2

(1.西北大學(xué)地質(zhì)學(xué)系，陜西 西安 710069；2.國(guó)土資源部黃土地質(zhì)災(zāi)害重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局西安地質(zhì)調(diào)查中心，陜西 西安　710054)

涇陽(yáng)南塬Q3黃土吸濕特性試驗(yàn)研究

葛瑞華1，謝婉麗1，馮立1,2

(1.西北大學(xué)地質(zhì)學(xué)系，陜西 西安 710069；2.國(guó)土資源部黃土地質(zhì)災(zāi)害重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局西安地質(zhì)調(diào)查中心，陜西 西安710054)

灌溉誘發(fā)非飽和黃土破壞的實(shí)際應(yīng)力路徑可近似為凈法向應(yīng)力和偏應(yīng)力均不變，而基質(zhì)吸力逐漸減小的吸濕破壞過(guò)程。為研究非飽和黃土在吸濕過(guò)程中的應(yīng)變特性，以涇陽(yáng)南塬Q3馬蘭黃土為研究對(duì)象，從非飽和土角度出發(fā)，開(kāi)展了控制不同基質(zhì)吸力下(初始含水率)的非飽和黃土的吸濕特性試驗(yàn)研究。研究表明，試樣在持續(xù)穩(wěn)定的主應(yīng)力作用下，隨著基質(zhì)吸力的減小土樣發(fā)生變形破壞，整個(gè)變形過(guò)程中沒(méi)有破壞剪切面；進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn),土樣從塑限含水率到液限含水率之間，土樣對(duì)水的敏感性很強(qiáng)。即當(dāng)含水率增大到塑限含水率之后，應(yīng)變快速發(fā)展，其變形特性解釋了該地區(qū)Q3黃土強(qiáng)的濕陷特性以及淺層滑坡和崩塌的頻發(fā)的原因。最后，對(duì)于同一種土，其基質(zhì)吸力與應(yīng)變的變化關(guān)系曲線是類似的，曲線的差別可能是由于土樣之間的差異及儀器的誤差等因素造成的。

原狀黃土；灌溉；非飽和土；基質(zhì)吸力；應(yīng)變

在引入農(nóng)業(yè)灌溉滿足耕地的同時(shí)，卻因?yàn)楣喔雀淖兞伺_(tái)塬灌區(qū)的自然地質(zhì)環(huán)境條件，破壞了灌區(qū)土體內(nèi)部的水土平衡及外部的生態(tài)條件，進(jìn)而引發(fā)了滑坡、崩塌、土壤鹽漬化、水土流失、土地沙化和地面沉陷等大量的難以解決的環(huán)境地質(zhì)問(wèn)題(張茂省等，2001；ZHANG D.等，2009；王家鼎等，2001)，這也是導(dǎo)致水利灌溉工程的效益降低和影響可持續(xù)發(fā)展灌區(qū)農(nóng)業(yè)的直接原因。近些年來(lái)，隨著涇陽(yáng)南塬塬區(qū)灌溉面積的不斷擴(kuò)大和灌溉水量的增大，改變了本地區(qū)地下水文條件，打破了原有的土水平衡狀態(tài)，致使在黃土臺(tái)塬邊緣誘發(fā)了一系列成群分布的黃土滑坡，給臺(tái)塬灌區(qū)居民的生命財(cái)產(chǎn)安全帶來(lái)了威脅，造成的后果非常嚴(yán)重。例如，1984年12月2日0時(shí)40分蔣劉大滑坡，發(fā)生前后緣即現(xiàn)明顯裂縫，且裂縫突然加寬，有關(guān)部門(mén)也已預(yù)測(cè)到，但因組織不力未設(shè)立警戒線，村民思想麻痹，終至造成20人死亡，20人重傷的嚴(yán)重后果。由于農(nóng)業(yè)灌溉而誘發(fā)的一系列地質(zhì)災(zāi)害問(wèn)題應(yīng)該引起人們和相關(guān)工程地質(zhì)部門(mén)的高度關(guān)注和重視。

鑒于灌溉誘發(fā)型黃土滑坡造成后果的嚴(yán)重性，目前，在灌溉水誘發(fā)黃土滑坡的研究方面，積累了很多經(jīng)驗(yàn)及理論，從黃土的物理性質(zhì)到力學(xué)性質(zhì)，從黃土的濕陷性到水敏性(謝定義，2001)，從黃土的宏觀力學(xué)行為到微觀結(jié)構(gòu)發(fā)展(王蘭民，2003；張煒等，1991；沈珠江等，2003；胡再?gòu)?qiáng)等，2004；殷躍平等，2007)，從黃土的靜力性質(zhì)到動(dòng)力特性(王蘭民，2003；WU Z.H.等，1987)，從黃土的短時(shí)性質(zhì)到長(zhǎng)時(shí)流變效應(yīng)研究等(羅汀等，1995；鄧亞虹等，2015)，涉及了黃土性質(zhì)及其特性的各個(gè)方面，為黃土的工程應(yīng)用奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。然而，在已開(kāi)展的黃土性質(zhì)及工程地質(zhì)特征研究方面還存在研究不深入、不全面的問(wèn)題。例如，很少有學(xué)者從非飽和土的角度出發(fā)，揭示灌溉作用下非飽和黃土的變形及強(qiáng)度特性。谷天峰等(2015)以甘肅黑方臺(tái)典型黃土斜坡為例，在非飽和土特性試驗(yàn)基礎(chǔ)上，通過(guò)飽和-非飽和滲流分析，研究了地下水位上升引起的黃土斜坡內(nèi)部滲流場(chǎng)的變化特征，探討了地下水位變化對(duì)斜坡穩(wěn)定性的影響。馮衛(wèi)等(2014)對(duì)降雨入滲情況下坡體內(nèi)非飽和滲流場(chǎng)的變化進(jìn)行了研究，探討了不同降雨強(qiáng)度條件下滑坡體的穩(wěn)定性變化情況。在灌溉誘發(fā)黃土滑坡機(jī)理方面，不少學(xué)者認(rèn)為(雷祥義，1994；王家鼎等，2002；許領(lǐng)等，2008；董英等，2013；孫萍萍等，2013)，長(zhǎng)期灌溉引起地下水位上升是誘發(fā)滑坡的根本原因，即由于不合理的地表水灌溉，改變了地下水文條件，導(dǎo)致地下水位上升，從而使土體內(nèi)部的抗剪強(qiáng)度下降，造成黃土滑坡。那么土從非飽和狀態(tài)到飽和狀態(tài)這一過(guò)程中的應(yīng)力是怎么變化的，應(yīng)變是怎么發(fā)展的，這方面的研究文獻(xiàn)中很少提及。

基于上述存在的科學(xué)問(wèn)題，以涇陽(yáng)南塬Q3馬蘭黃土為研究對(duì)象，從非飽和土角度入手，在首先獲取土水特征曲線的基礎(chǔ)上，開(kāi)展了對(duì)比不同基質(zhì)吸力下的非飽和黃土的吸濕特性試驗(yàn)，揭示了黃土在灌溉作用下土體含水狀態(tài)變化過(guò)程中的應(yīng)力應(yīng)變變化規(guī)律，進(jìn)而探討了灌溉誘發(fā)型黃土滑坡的形成機(jī)理。

1　研究背景

涇陽(yáng)南塬滑坡主要是第四系黃土滑坡，物質(zhì)組成以中晚更新世的黃土為主(圖1)，北部口鎮(zhèn)村冶峪河溝口滑坡夾雜山前沖洪積物，是區(qū)內(nèi)分布最廣、數(shù)量最多、發(fā)生頻次最高的滑坡類型。南塬東西長(zhǎng)約27.1km，橫跨太平、蔣劉、高莊三鄉(xiāng)鎮(zhèn)21個(gè)行政村，由于近現(xiàn)代涇河在區(qū)內(nèi)不斷向南侵蝕，在北部形成了寬闊的沖洪積平原，而在南部則直接與黃土臺(tái)塬相接，某些地段坡腳遭受河水侵蝕、沖刷。另外，1971年寶雞峽灌溉工程引渭上塬，沿塬邊修建渠道和大水漫灌，從而改變了南塬原來(lái)的地下水動(dòng)力平衡系統(tǒng)，促使了地下水位逐年上升，平均每年上升1.15m，在塬邊形成地下水位異常梯度帶，水力坡降達(dá)29.5%，最高可達(dá)46%。嚴(yán)重地改變了斜坡的穩(wěn)定性，從而導(dǎo)致南塬成為典型的滑坡帶。

本次研究區(qū)為南塬滑坡帶東端高莊附近一大型黃土滑坡，其致滑因素正是灌溉，這一實(shí)際現(xiàn)狀符合吸濕特性，所以研究吸濕條件下非飽和黃土的應(yīng)力應(yīng)變特性成為必然。野外調(diào)查可見(jiàn)，塬邊黃土層結(jié)構(gòu)疏松，垂直節(jié)理發(fā)育(圖2)，黏結(jié)力小、透水性強(qiáng)，遇水易軟化，普遍夾數(shù)層古土壤層，干時(shí)黏結(jié)力強(qiáng)，較密實(shí)抗剪強(qiáng)度較高，遇水浸潤(rùn)后，黏結(jié)力急劇下降，成軟塑甚則流塑狀，抗剪力下降，構(gòu)成不同地段滑坡的滑動(dòng)軟弱面。

1.晚更新世黃土；2.中更新世黃土；3.早更新世黃土；4.耕植土；5.古土壤；6.第四紀(jì)滑坡堆積物；7.推測(cè)粉砂層；8.后緣裂縫；9.原始坡面線圖1　滑坡剖面圖Fig.1　The profile of landslide

(a)滑坡側(cè)壁地層;　　　　　　　　　　　　　　　(b)滑坡后塬落水洞;　　　　　　　(c)側(cè)壁垂直節(jié)理裂隙圖2　研究區(qū)滑坡照片F(xiàn)ig.2　Photos of the Heiniwan Landslide

2　室內(nèi)試驗(yàn)研究

2.1土水特征曲線

試驗(yàn)所用土樣為原狀土樣，取自陜西涇陽(yáng)南塬高莊鎮(zhèn)附近滑坡體上。土樣基本物性參數(shù)見(jiàn)表1。根據(jù)建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范(GB50007-2011)中土的分類，塑性指數(shù)Ip為10～17，該黃土定名為粉質(zhì)黏土。

土水特征曲線的獲取采用美國(guó)科羅拉多礦業(yè)大學(xué)開(kāi)發(fā)研制的瞬態(tài)脫濕與吸濕試驗(yàn)裝置(TRIM)，可在5～8d內(nèi)同時(shí)測(cè)量出脫濕和吸濕條件下的土水特征曲線、滲透系數(shù)函數(shù)(LU等，2006)。該部分實(shí)驗(yàn)是在中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局西安地質(zhì)調(diào)查中心國(guó)土資源部黃土地質(zhì)重點(diǎn)災(zāi)害實(shí)驗(yàn)室完成的。

筆者土水特征曲線選取目前常用的VAN Genuchten(1980)提出的土水特征曲線模型，其閉型方程為：

(1)

式中：θs為飽和體積含水率；θr為殘余體積含水率；α為與進(jìn)氣值有關(guān)的參數(shù)；m為控制SWCC的土性參數(shù)，數(shù)值上等于(1-1/n)；而參數(shù)n為與孔徑分布相關(guān)的參數(shù)。

有了上述的土-水特征曲線的閉型方程，根據(jù)Hydrus-1D反演的參數(shù)即可求得脫濕狀態(tài)和吸濕狀態(tài)下的基質(zhì)吸力隨體積含水率或有效飽和度的變化曲線，即土-水特征曲線(SWCC)(圖3)。而筆者模擬灌溉水作用下的非飽和黃土的應(yīng)力應(yīng)變特性，其實(shí)際符合吸濕路徑，故采用吸濕路徑下獲取的土水特征曲線作為后續(xù)試驗(yàn)的基礎(chǔ)。

表1　原狀黃土的物性指標(biāo)表

圖3　干濕條件下土水特征曲線對(duì)比圖Fig.3　Comparison of the SWRC under wetting and drying conditions obtained for undisturbed loess

從圖3可以看出，所獲取的土水特征曲線在吸濕與脫濕路徑下的單調(diào)性相同，但是差異很明顯。同一體積含水率下，脫濕條件下的基質(zhì)吸力大于吸濕條件下的基質(zhì)吸力，孔隙水在吸濕路徑中的能量低于在脫濕時(shí)的能量，這種差異體現(xiàn)了土-水作用的滯后效應(yīng)，是由于土內(nèi)彎曲的孔隙結(jié)構(gòu)與土顆粒與水不同的作用形式導(dǎo)致的。

2.2非飽和土吸濕特性試驗(yàn)

依據(jù)上述吸濕路徑下的土水特征曲線，獲取不同基質(zhì)吸力(10kPa、20kPa、50kPa、100kPa)下黃土試樣的含水量作為吸濕特性試驗(yàn)的初始含水率，開(kāi)展了不同基質(zhì)吸力下的非飽和黃土的吸濕剪切試驗(yàn)，試驗(yàn)過(guò)程概述如下。

(1)控制土樣的基質(zhì)吸力在對(duì)應(yīng)的含水率下作為剪切的初始條件，一般需要穩(wěn)定2～7d左右；根據(jù)土水特征曲線獲取對(duì)應(yīng)基質(zhì)吸力下的土樣的含水率見(jiàn)表2所示。

(2)控制基質(zhì)吸力條件下的偏壓固結(jié)。根據(jù)取樣深度確定其上覆自重壓力，按該深度處黃土的靜止側(cè)壓力系數(shù)經(jīng)驗(yàn)值0.4進(jìn)行各向異性固結(jié)。

(3)剪切?？刂圃嚇铀艿膬魢鷫汉蛢糨S壓不變，減少試樣的基質(zhì)吸力，使試樣破壞。

特別值得一提的是：這個(gè)過(guò)程中，為了使基質(zhì)吸力得到有效的測(cè)定與控制，需要減緩增濕的速度。利用體積壓力控制器，以0.5kPa/h的速率向陶土板增加水壓，這樣在陶土板上下就會(huì)形成一個(gè)0.5kPa的壓力差，試樣在這個(gè)壓力作用下吸水后，基質(zhì)吸力不斷的減少，試樣抗剪強(qiáng)度逐漸減小，直至應(yīng)變達(dá)到20%以上。

表2　不同基質(zhì)吸力對(duì)應(yīng)的含水率表

3　試驗(yàn)結(jié)果討論

實(shí)踐證明，在非飽和土中存在基質(zhì)吸力(主要是毛細(xì)吸力)，基質(zhì)吸力的存在，使得非飽和土中具有負(fù)的孔隙水壓力，從而導(dǎo)致非飽和土的強(qiáng)度大于飽和土的強(qiáng)度。然而，基質(zhì)吸力是一個(gè)變量，隨含水率的不同有很大的差別，從而使得非飽和土在土體性質(zhì)和工程性狀上與飽和土存在著根本差異，其工程性質(zhì)遠(yuǎn)比飽和土復(fù)雜。本部分試驗(yàn)在各向異性固結(jié)之后，維持σ1、σ3不變，以恒定的速率增加反壓，減小土樣的基質(zhì)吸力，從而使試樣發(fā)生變形破壞。試驗(yàn)結(jié)果表明，整個(gè)變形過(guò)程中并沒(méi)有剪切面。

3.1應(yīng)變與時(shí)間特性

取樣深度為5m，故設(shè)計(jì)固結(jié)圍壓為100kPa，偏壓固結(jié)壓力為40kPa，進(jìn)行了控制不同基質(zhì)吸力的非飽和土吸濕剪切試驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果應(yīng)變隨時(shí)間的變化曲線見(jiàn)圖4?？梢酝ㄟ^(guò)基質(zhì)吸力為100kPa的實(shí)驗(yàn)曲線看出，應(yīng)變隨時(shí)間的變化規(guī)律可以歸結(jié)為3個(gè)階段：對(duì)數(shù)增長(zhǎng)階段AB、指數(shù)增長(zhǎng)階段BC以及突變階段CD?；|(zhì)吸力為50kPa、20kPa、10kPa的土樣涵蓋了部分指數(shù)增長(zhǎng)階段BC以及突變階段CD。在AB階段，曲線變化比較平緩，研究發(fā)現(xiàn)，曲線在塑性含水率附近開(kāi)始過(guò)渡到指數(shù)增長(zhǎng)階段BC；伴隨著基質(zhì)吸力的進(jìn)一步減小，在液限含水率附近進(jìn)入突變階段CD，這是很好理解的。

圖4　不同基質(zhì)吸力下應(yīng)變隨時(shí)間的變化曲線圖(S為基質(zhì)吸力)Fig.4　Strain versus time curve under different matric suction (S is matrix suction)

基質(zhì)吸力為100kPa時(shí)土樣的初始含水率為8.4%，而塑限含水率為13.68%。土樣在初始階段，隨著含水率的增大，土樣實(shí)際上是一個(gè)逐漸壓密的過(guò)程，應(yīng)變的發(fā)展符合對(duì)數(shù)增長(zhǎng)的規(guī)律；而到達(dá)塑限含水率之后，土樣的應(yīng)變發(fā)展是一個(gè)很緩慢的過(guò)程，也占據(jù)了整個(gè)歷時(shí)的1/2，而且前期的穩(wěn)定直線上升段斜率較小，體現(xiàn)了土樣在塑性區(qū)的一個(gè)應(yīng)變發(fā)展規(guī)律；當(dāng)含水率進(jìn)一步發(fā)展到接近液限含水率(28.73%)時(shí)，塑性段轉(zhuǎn)變到流態(tài)的破壞段，土樣重新穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)被破壞，進(jìn)而表現(xiàn)為應(yīng)變的快速發(fā)展，應(yīng)變很快從18%左右增大到22%以上。

3.2基質(zhì)吸力與應(yīng)變

基質(zhì)吸力隨應(yīng)變的變化曲線見(jiàn)圖5?？梢钥闯觯撼跏己实牟煌瑳Q定了曲線的起點(diǎn)差異，這是由起始基質(zhì)吸力決定的，隨著含水率的增加，基質(zhì)吸力隨之減小，與應(yīng)變之間呈現(xiàn)非線性關(guān)系。同時(shí)可以看出，初始含水率為8.4%的土樣，基質(zhì)吸力從90kPa下降到了20kPa左右時(shí)，應(yīng)變只改變了5%；而初始含水率為16.6%和22.0%的土樣，基質(zhì)吸力從20左右下降到0，應(yīng)變卻改變了15%，表明土樣從塑限含水率到液限含水率之間，土樣對(duì)水的敏感性很強(qiáng)。但是由于土水相互作用具有滯后性，一般滑坡都發(fā)生在降雨或灌溉之后，因?yàn)榛|(zhì)吸力減小需要時(shí)間。當(dāng)減小到塑限含水率之后，應(yīng)變快速發(fā)展，揭示了該地區(qū)Q3黃土強(qiáng)的濕陷特性以及淺層滑坡和崩塌的根本原因。

圖5　軸向應(yīng)變隨基質(zhì)吸力變化曲線圖Fig.5　Variation curve of axial strain with matrix suction

圖5中的塑限含水率對(duì)應(yīng)的基質(zhì)吸力虛線只在初始含水率為8.4%和11.0%的土樣中出現(xiàn)，因?yàn)槠溆鄡蓚€(gè)土樣的初始含水率已經(jīng)超過(guò)了塑限含水率。這是否可以說(shuō)明，連續(xù)降雨的危害大于間歇性降雨，因?yàn)檫B續(xù)降雨，土體吸濕，并逐漸下滲，使土體的基質(zhì)吸力快速下降，當(dāng)含水率超越塑限含水率時(shí)，土體的應(yīng)變隨之變化很大；而間歇性降雨，使土樣達(dá)到其塑限含水率還是比較困難的。同時(shí)類比于灌溉，合理有效的灌溉是應(yīng)該采納的，大面積澆灌只會(huì)破壞原有的地下水文條件以及土樣的狀態(tài)，會(huì)造成難以估量的損失。

3.3界限含水率

根據(jù)前述對(duì)應(yīng)變特性與基質(zhì)吸力的研究可見(jiàn)，曲線形態(tài)具有相似性?？梢钥闯觯跏己蕿?.4%的土樣涵蓋了整個(gè)變化曲線(A—D段)，而初始含水率為11.0%的土樣只包含了B—D段，初始含水率為16.6%和22.0%的土樣只包含了曲線的C—D段。

可以認(rèn)為初始含水率對(duì)土樣的應(yīng)變特性影響很大，直接決定了土樣在灌溉條件下的水力特性。為了驗(yàn)證不同初始含水率下應(yīng)變隨時(shí)間的變化曲線以及基質(zhì)吸力隨應(yīng)變的變化曲線的類似性，找尋界限含水率對(duì)應(yīng)的的基質(zhì)吸力，根據(jù)基質(zhì)吸力找尋其應(yīng)變點(diǎn)(表3)。

由表3可以看出，塑限含水率對(duì)應(yīng)的應(yīng)變(除含水率大于塑限含水率之外)具有相似性；而液限含水率對(duì)應(yīng)的應(yīng)變基本上相同，可以直接確定，對(duì)于同一種土，其基質(zhì)吸力與應(yīng)變的變化關(guān)系曲線是類似的，曲線的差別可能是由于土樣之間的差異、儀器的誤差以及人為因素等造成的。

表3　界限含水率對(duì)應(yīng)的基質(zhì)吸力與應(yīng)變一覽表

4　灌溉誘發(fā)黃土滑坡機(jī)理探討

從非飽和土角度探討灌溉誘發(fā)黃土滑坡的機(jī)理是一種趨勢(shì)，其實(shí)際符合吸濕特性。從天然狀態(tài)到飽和狀態(tài)這一動(dòng)態(tài)過(guò)程中，基質(zhì)吸力的減小以及強(qiáng)度參數(shù)的變化都體現(xiàn)了這一變化過(guò)程，只不過(guò)是如何定量刻畫(huà)其應(yīng)力應(yīng)變響應(yīng)的過(guò)程。筆者通過(guò)土水特征曲線，找尋了其在吸濕過(guò)程中的應(yīng)變突變點(diǎn)和含水率的敏感性，結(jié)果很明顯，從塑限含水率到液限含水率之間，土樣對(duì)水的敏感性很強(qiáng)，同時(shí)也對(duì)應(yīng)了其應(yīng)力應(yīng)變突變點(diǎn)的位置。那么從這個(gè)角度，灌溉條件下，土體吸濕，在未達(dá)到塑限含水率之前，應(yīng)變范圍很小，不會(huì)引起大范圍的變形，而隨著灌溉時(shí)間的延續(xù)，土體含水率增加到塑限含水率之后，應(yīng)變快速發(fā)展，其孔隙的壓縮和局部應(yīng)力的集中都會(huì)加速發(fā)展其邊坡穩(wěn)定性的下降，直至土體到達(dá)液限含水率，基質(zhì)吸力就降到了零，但此時(shí)并不會(huì)發(fā)生大范圍的位移，由于土水反應(yīng)具有滯后性，也就驗(yàn)證了前述論文中滑坡一般發(fā)生在灌溉之后的時(shí)間里，至于多久，還需要對(duì)土水特性曲線滯后特性進(jìn)一步研究，其也成為筆者后續(xù)研究的一個(gè)方向。

5　結(jié)論

在獲取土樣的土水特征曲線的基礎(chǔ)上，開(kāi)展了同一圍壓下控制不同基質(zhì)吸力(初始含水率)的吸濕實(shí)驗(yàn)，主要得出了以下3點(diǎn)結(jié)論。

(1)在各向異性固結(jié)之后，減小土樣的基質(zhì)吸力，從而使試樣發(fā)生變形破壞。試驗(yàn)現(xiàn)象表明，整個(gè)變形過(guò)程中沒(méi)有剪切面的存在。

(2)吸濕試驗(yàn)中，應(yīng)變隨時(shí)間的變化規(guī)律可以歸結(jié)為3個(gè)階段：對(duì)數(shù)增長(zhǎng)階段、指數(shù)增長(zhǎng)階段以及突變階段。

(3)初始含水率的不同，決定了曲線的起點(diǎn)差異，這是由起始基質(zhì)吸力決定的，隨著含水率的增加，基質(zhì)吸力隨之減小，與應(yīng)變之間呈現(xiàn)非線性關(guān)系。同時(shí)表明土樣從塑限含水率到液限含水率之間，土樣對(duì)水的敏感性很強(qiáng)。當(dāng)含水率增大到塑限含水率之后，應(yīng)變快速發(fā)展，初步揭示了該地區(qū)Q3黃土強(qiáng)的濕陷特性以及淺層滑坡和崩塌的根本原因。

(4)塑限含水率對(duì)應(yīng)的應(yīng)變(除含水率大于塑限含水率之外)和液限含水率對(duì)應(yīng)的應(yīng)變基本上相同?？梢源_定，對(duì)于同一種土，其基質(zhì)吸力與應(yīng)變的變化關(guān)系曲線是類似的，曲線的差別可能是由于土樣之間的差異、儀器的誤差以及人為因素等造成的。

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Experimental Research on Hygroscopic Properties of Q3Loess in the Southern Tableland of Jingyang County

GE Ruihua1, XIE Wanli1, FENG Li1,2

(1. Departmentof Geology. Northwest University, Xi'an 710069, Shaanxi, China; 2.Key Laboratory for Geo-hazards in Loess Area, MLR, Xi'an Center of Geological Survey, China Geological Survey, Xi'an 710054, Shaanxi, China)

Actual stress path of the unsaturated loess caused by the damage of irrigating induced can be approximated as normal stress and deviatoric stress remains unchanged, while the process of gradually reducing of matrix suction. In order to research the strain characteristics of unsaturated loess under wetting conditions, the Q3Loess in the Southern Tableland of Jingyang County has been taken as the research object, and the experimental research on hygroscopic properties of unsaturated loess under the control of different hygroscopic properties of the matrix suction (initial water content) has been carried out from the angle of the unsaturated soil. The results show that, the deformation and failure are happened in the soil samples under a steady primary stress with the decrease of the matrix suction, but no damage shear surface occursin the whole deformation process; the further research suggests that soil samples have strong water sensitivity from the plastic limit water content to liquid limit water content.When the water content increases to the plastic limit water content, the strain is developed rapidly, which reveals the strong collapsiblecharacteristics of Q3loess and the causes of shallow landslide and avalanche. Finally, for the same soil, the change curves of its matric suction and strain are similar,their differences in the curve may be caused by the differences of soil and the errorbetween the instruments that made by human factors.

intact loess; irrigation; unsaturated soil; matrix suction; strain

2015-02-15；

2015-08-20

西北大學(xué)大陸動(dòng)力學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室課題(BJ14268),陜西省科技攻關(guān)項(xiàng)目(FJ13055),西北大學(xué)研究生教育教學(xué)改革研究項(xiàng)目(YJG13002)

葛瑞華(1991-)，女，漢，江蘇徐州人，碩士研究生，從事黃土地質(zhì)災(zāi)害防治與研究。E-mail：grhfighting@sina.com

P642.13

A

1009-6248(2015)04-0218-08