一、黄土在受力和湿陷过程中微结构变化的CT扫描分析（论文文献综述）
邵帅,邵生俊,朱丹丹,李萍[1]（2021）在《黄土的细观结构演变与宏观结构性变化规律》文中提出黄土作为一种欠压密的结构性土,其结构受固结、剪切、浸水等作用易发生破损变化,从而使力学特性随土结构演变而变化。从观察黄土细观结构演变的角度出发,通过微米CT试验测试了天然、重塑和饱和黄土初始结构、不同围压三轴固结完成结构及三轴剪切破坏结构,研究了重塑扰动和浸水饱和作用下土的细观结构变化,以及固结剪切变形的土结构演变特性,建立细观结构演变特征与宏观变形强度之间的联系。从土结构细观角度解释了土骨架变形的力学行为。主要成果包括:（1）饱和与扰动重塑改变土粒结合水膜,消除了土骨架中大孔隙分布,土孔隙均匀化分布。（2）同一围压条件下,随着土样固结剪切变形发展,大孔隙趋于减小。原状土固结完成时,仍有比较明显的大裂隙;剪切破坏时,土产生明显的剪缩变形,土骨架中大孔洞分布显着减少。（3）与原状土比较,重塑土土骨架分布更加均匀,剪坏时的大孔隙基本闭合。饱和与固结剪切作用可使得原状土的大孔隙完全消失。（4）控制不同应变水平加卸载作用,揭示土结构性的构度随综合塑性应变的增大而减小,土的强度也减小。
孙文[2]（2021）在《非饱和黄土地基渗流及桩-土接触力学特性研究》文中研究指明黄土是一种典型的非饱和土,黄土的湿陷特性、渗流特性、土与结构接触特性及其引起的工程问题一直是土力学研究领域的重要课题。以有效应力原理为基础的土力学渗流理论和固结理论发展已比较完善,在解决非饱和土的问题时还有一定的差距,不能解决多种特殊土类的特性规律及工程应用问题。本文通过理论和试验研究,对黄土（饱和、非饱和）的渗流特性及渗流对土与结构接触面力学特性影响问题进行了深入的探讨,主要的工作如下:（1）开展了黄土的物理力学特性试验研究。开展了兰州地区七里河地区柴家台上Q3马兰黄土室内常规试验,对研究区试样的物理力学参数特性进行了测试,得到岩土体物理性质指标和力学性质指标。并利用GCTS土—水特征曲线仪测定了原状黄土在干湿循环情况下的土水特征曲线,经比较选用Van Genuchten模型进行拟合。（2）开展了土体与结构相互作用的试验及理论研究。利用美国Geocomp公司生产的Shear Trac-Ⅲ型大型直剪仪开展了湿陷性黄土与混凝土结构物接触面的直剪试验,研究了不同含水率（本文设计4种不同的含水率）、不同粗糙度（混凝土为光滑面和粗糙面）及不同法向应力（分别为50k Pa、150k Pa、250k Pa和350k Pa）下桩-土接触面特性,由试验结果可知,水和力对土体原生结构强度的破坏和破坏后次生强度的生成,随着含水率的增加,接触面土体抗剪强度降低及接触面上形成薄膜降低摩擦力。通过剪切试验对剪切变形机理和力学特性进行研究,并采用数值模拟对接触面破坏形式进行了研究。（3）对黄土地区桩—土接触特性进行试验研究。通过现场浸水试验,研究了在自然状态下黄土地基桩基的承载力特性、间断降雨（增、减湿）及荷载共同作用下及极端气候（连续强降雨）及荷载条件下桩基的摩阻力、沉降特性,确定了湿陷性对黄土地区桩基影响的合理范围,对黄土湿陷性导致的桩基负摩阻力的产生、发展及时空变化规律进行了研究。（4）开展了非饱和黄土渗流及桩—土接触面摩阻力的理论研究。依据质量守恒原理和达西定律推导了非饱和黄土地基浸水（降雨）入渗时土体含水量的分布和湿润锋面的变化,并对理论结果进行了验证;从土与结构接触机理出发,考虑桩周土体湿陷特性的影响,基于荷载传递法的原理和概念,推导了考虑黄土湿陷的单桩荷载传递微分方程的解析解,提供了单桩荷载传递分析方法并验证了其合理性。（5）对非饱和黄土渗流特性进行数值模拟研究。结合试验参数,利用气候—非饱和土相互作用建立了考虑蒸发的计算模型,模拟降雨入渗情况下非饱和黄土地基水分的渗透过程及水分场随时间的变化,由数值模拟可知,渗流路径随着入渗深度的增加会变长,土体的摩擦力和空隙阻力使流体渗流总水头（基质吸力和位置水头）逐渐减小,渗流速度也越来越慢;土体的体积含水率随着湿润锋面增加缓慢,体积含水率达到最大值导致土体湿陷,土体湿陷后孔隙减小体积含水率降低。（6）利用数值模拟研究降雨—蒸发情况下非饱和黄土地基水分的渗透过程及水分场随时间的变化。由模拟可知,降雨—蒸发对深层土体孔隙水压力没有影响,其影响范围主要在表层0-10m以内,降雨-蒸发会导致土水特性曲线的滞回效应,降雨入渗导致孔隙水压力变化具有滞后性,随着时间的增加,蒸发作用会成为控制土体孔隙水压力变化的主要因素,基质吸力作用逐渐增强。（7）对极端气候条件（间断降雨、连续降雨）及荷载作用下黄土地基—桩间相互作用进行了数值模拟。黄土浸水的过程是土体増湿到某一含水率或饱和情况下的増湿变形的过程。土体増（减）湿对桩侧摩阻力影响产生,研究了土体渗流对土—结构接触面力学特性的影响。
丁卫锋[3]（2020）在《引汉济渭二期工程沿线黄土湿陷性评价研究》文中研究指明随着西部地区经济的发展,城镇化的不断推进,城市人口不断增加,生活用水与工业用水的需求量日益增加,关中地区水资源短缺的问题日益严重,严重制约着以西安为首的关中地区城市的发展,引汉济渭工程的建设就是为了解决这一问题。引汉济渭二期工程主要是建设各种输水设施如隧洞、管涵等构筑物,关中地区属于黄土地区,因此引汉济渭二期工程的各个线路不可避免的要穿越黄土地区。由于黄土形成于特殊的自然环境之中,因此具有一些特殊的性质,尤其是对水具有特殊敏感性,本文以引汉济渭二期工程输水构筑物穿越沿线黄土区作为研究对象,对工程沿线黄土的湿陷进行了研究,以期为相似工程的建设提供一定的参考。研究主要有以下内容:通过前期的地质勘探与调查,得出了工程主要干线的黄土地质地貌概况,选择了黄土的物性指标:干密度、孔隙比、天然含水量、饱和度、液限、塑限、液性指数、塑性指数,这八类指标作为研究对象,用来研究物性指标与湿陷系数之间的关系,并依据聚类分析将这八个指标按相关关系的大小分成了三类指标。对工程所穿越沿线四个典型地貌单元:山前洪积扇、灞河三级阶地、渭河三级阶地、黄土塬所取原状黄土进行了室内土工试验,分别得出了物性指标值以及黄土的湿陷系数,并分别对每一个物性指标与湿陷系数的关系进行了研究,并拟合得到了二者之间的数学表达式以及相关程度,为湿陷系数建立预测模型提供了指标参考。从三类物性指标中选取出每一类与湿陷系数相关程度最大的一个指标,建立了一个输入层节点数为3,隐含层节点数为8,输出层节点数为1的BP神经网络模型,用以预测黄土的湿陷系数,该模型不仅考虑了物性指标对黄土湿陷系数的影响,也全面的考虑到了地貌单元的差异可能会影响黄土的湿陷系数,经测试该模型计算得到的黄土湿陷系数满足工程应用所需的精度。最后利用建立的湿陷系数预测模型,再结合常见湿陷评价原则,提出了一种适用于所研究工程的湿陷评价方法。黄土的湿陷过程属于非线性,神经网络已经在很多领域被证明可以很好的模拟非线性的过程,本文在通过前期大量资料收集,现场调查,室内试验的基础上,研究了工程沿线几类典型地貌单元的黄土物性指标与湿陷系数,在此基础上建立了黄土湿陷系数的BP神经网络预测模型并利用该模型对所研工程部分线路进行了湿陷评价。该湿陷预测模型及湿陷评价方法可以为黄土湿陷性的研究以及类似工程的建设提供一定的参考。
史秦源[4]（2020）在《基于CT的岩土材料虚拟仿真试验技术在工程领域中的应用初步研究》文中研究说明当前对于多种岩土材料的研究设计依旧是建立在大量的实验基础上进行的,虽然取得一定的成果,但已逐渐无法满足社会需求。原因在于传统的实验-经验方法不能从根本上说明岩土材料的结构组成和性能,且对人力物力财力均有大量的损耗,不利于经济环保。近年来,各学科领域的学者在岩土材料各组分间的分布规律、材料性能、相互作用方面取得了大量有价值的研究成果。但目前对纤维加固黄土和沥青混凝土的损伤机理及特性的研究多从宏观角度出发,忽略了细观结构的影响,且在已展开的宏观研究中多采用模型近似方法,无法准确反应岩土工程材料特殊的非均匀性及破坏的随机性。因此需要从细观组成结构做起。本文基于组成材料的特殊性,克服以往只从宏观角度研究的局限性,从细观角度出发剖析了岩土工程材料的特殊性能。1)基于X-ray CT扫描实验及MATLAB程序平台,通过图像预处理获得品质较高的岩土工程材料CT图像,从而准确有效的提出细观结构评价指标。2)通过三维重构技术获得纤维加固黄土中各组分材料的三维模型,利用纤维的方向性与孔隙的分布描述了纤维加固黄土的细观结构特征并对纤维直径进行修正,同时采用近似的手法建立纤维、固化体及孔隙的有限元模型,为研究纤维加固的黄土试样力学性能奠定基础。3)为了进一步研究纤维对试件物理性能的影响,进行了基于图像处理技术的纤维加固黄土的有限元模型构建,基于MATLAB随机投放了不同体积含量以及不同长度的纤维并生成有限元模型,采用0.04m*0.04m*0.1 6m的小梁模拟了三点弯曲试验,进行有限元分析。4)通过建模软件和数值模拟软件的结合,采用巴西劈裂试验的数值模拟方法评价了粤港澳大桥沥青混合料SMA-13的物理力学性能,并利用孔隙区分细观结构,进行宏观力学与细观组成结构的分析,用定量定性的手段分析了孔隙对其宏观力学性能的影响,与此同时,研究了外荷载作用时产生同等径向位移影响的力学参数,提出了等效弹性模量的概念,从而将混凝土的细观组成结构—宏观力学性能—力学材料参数建立相关联系,对设计研究沥青混凝土,评价其性能具有重要意义。5)利用3D图像处理软件最大程度的恢复CT图像,完成粤港澳大桥沥青混凝土SMA-13各相组成的模型构建,并提出一种可分析混凝土集料的空间分布、细观结构、以及集料形态的三维可视化方法,由此倒推了 SMA-13试样的级配分布曲线,同时,介绍了一种可进行数值模拟计算的网格模型优化方法,使得节点总数与单元数有效减少,模型的质量和计算机处理速度显着提高,为进行大规模的数值计算提供可能。
杨惠[5]（2020）在《基于微观尺度的黄土湿陷特性及模型研究》文中研究表明黄土特殊的物质和结构组成决定了其具有渗透性、湿陷性,复杂的湿陷机理进而决定了其特殊的工程特性,湿陷性黄土浸水后结构破坏发生显着变形,引发的湿陷灾害一直困扰我国黄土地区工程建设和安全运营,严重威胁人民生命财产安全,制约工程建设及经济发展。因此本文基于“黄土高填方在高压、浸水和强夯作用下诱发地质灾害机理及其演化模式研究”国家自然科学基金现有研究进展,以延安黄土为研究对象,通过室内试验、微观结构分析、XRF成分测试对湿陷性黄土在力与水共同作用下的湿陷变形机理进行揭示,在损伤力学理论和微结构突变理论的基础上,建立了引入微观因素的黄土湿陷模型,为黄土湿陷特性研究提供了科学的理论支撑和研究思路。具体研究内容如下:首先开展了宏观尺度湿陷特性分析,探究黄土在不同含水率、不同压力、不同压实度下的湿陷特性,通过黄土的应力-增湿变形曲面得到黄土湿陷系数同竖向应力和含水率的关系;其次进行了微观尺度湿陷特性分析,包括不同试验条件下土样的二维和三维微结构分析,从黄土结构单元特征、颗粒联结特征、孔隙特征三方面对试验过程中的微结构变化进行探究。二维和三维结果综合表明,影响黄土湿陷的微观因素包括压力导致大中孔隙的坍塌、水分导致颗粒间点接触的消失、颗粒长轴的垂直分布和孔隙的无序分布所提供的亚稳定结构,表明微观尺度上的架空、贯通孔隙对黄土湿陷变形具有一定的贡献。最后整合宏观和微观结论,构建基于微观尺度的黄土湿陷模型,将黄土湿陷过程中的损伤演化分为“初始损伤-损伤状态-完全损伤”三阶段,湿陷变形中的土体状态为未损伤土体和损伤土体两种,宏观上选取孔隙比、微观上选取三维体孔隙率为损伤变量,最终建立引入微观参数的黄土湿陷应力应变关系式。
魏婷婷[6]（2020）在《荷载作用下黄土三维微结构演化及变形破坏机理研究》文中研究表明黄土高原是地球上黄土分布最集中、面积最大的沉积区,其上贯穿着丝绸之路经济带,是我国西部地区经济建设和社会发展的主战场。但是黄土高原地质环境脆弱,是我国地质灾害发育最为严重的地区之一,频发的地质灾害严重制约着该区的经济和社会发展。黄土特殊的微结构特征是诱发地质灾害的本质原因,掌握黄土的微结构特性是研究其力学行为的基础。目前黄土微结构对其变形和强度的控制机理研究存在不足。本文以董志塬Q3马兰黄土为研究对象,综合野外调查、室内试验、三轴剪切试验、SEM扫描、能谱及CT扫描,首先,基于微米CT扫描,建立了董志塬Q3马兰黄土的三维微结构定量化模型,系统提出了黄土的三维微结构定量化指标体系;其次,首次实现了剪切荷载作用下黄土三维微结构演化的全过程观测,确定了黄土变形前后三维微结构特征及其变化规律;再次,研究了微结构参数对黄土宏观变形的响应规律,确定了微结构参数对变形的敏感性及敏感性排序;最后,建立了黄土宏观变形与微观结构演化、缺陷形成及发展的关联关系,揭示了黄土受荷变形破坏的微观物理机理。论文取得了以下几点创新性成果:（1）基于董志塬Q3马兰黄土的三维微结构模型,对其三维微结构特征有了全面认识。颗粒的三维形貌分三大类:I球或椭球状（3.4%）,II板状、盘状或三角状（77.6%）,III柱状（19.0%）;颗粒在水平方向上随机分布,约23%的颗粒长轴与竖直方向夹角<45°;骨架单元以碎屑颗粒、外包粘土颗粒及团聚体为主,颗粒之间有直接接触和间接接触两种,点接触广泛存在;弱胶结链广泛存在;架空孔隙和粒间孔隙为主要孔隙类型,其次为粒内孔隙。该黄土的疏松多孔、弱胶结、架空排列、不稳定接触等构成其亚稳定结构。（2）根据董志塬Q3马兰黄土三轴剪切试验结果,随着含水率的增加,土体的应力-应变曲线硬化强度减弱,抗剪强度降低;随着围压的增加,曲线由应变软化向硬化型转变,抗剪强度增大。随着含水量的增加,粘聚力呈降低趋势,内摩擦角基本不变,当土体变为软塑和流塑状态时,颗粒之间的摩擦力快速下降,土体的内摩擦角降低。（3）通过对剪切过程中土体微结构特征及宏观变形的观测,发现:1)变形过程中结构非均匀压密,试样中间部位受剪切作用平均孔隙度高于试样上下部,且局部孔隙度标准差逐渐增大。2)变形初期,试样均匀压密;达到强度峰值点时,超大尺寸的孔隙（>200μm）坍塌,弱胶结链破坏,散落的颗粒单元填充到孔隙中,微裂隙形成;峰值后,孔隙结构继续压密,孔隙和孔喉尺寸减小、数量增加,扁平度降低,胶结弱的位置继续破坏,剪切带内部形成多个微裂隙;随着应变增加,孔隙被压缩成多个孔隙,部分微裂隙逐渐贯通。3)变形后颗粒之间接触由点向面转变,排列由架空向镶嵌形式转变。4)颗粒的形貌和尺寸变化不大,剪切带内、外部孔隙分别以等效直径大于43μm、34μm的孔隙为空间的压缩变形做主要贡献;剪切带内孔隙和颗粒的长轴方向角平均值接近剪切带的角度,上和下部的长轴方向角平均值向水平面方向靠近。（4）确定了微结构参数对变形的敏感性并排序:总体上,孔隙比颗粒的敏感性高;孔隙的尺寸-体积分布对变形的响应最大,其次是孔喉的尺寸和孔隙数量,接下来是扁平度、方向角和伸长率。（5）综合上述的结果,黄土变形破坏的微观机理主要从物质组成和结构特征两个方面考虑,对于本文研究的黄土而言,其变形破坏发生的前提条件是其疏松、多孔的结构特征,弱胶结链和架空结构的破坏是发生变形和破坏的直接原因,物质成分是影响变形和破坏的间接因素。
陶春亮[7]（2020）在《基于CT技术的不同状态黄土孔隙特征试验研究》文中认为黄土地区的湿陷往往会引发不同程度的灾害,其主要原因是部分黄土具有遇水湿陷后结构破坏的湿陷性。随着中西部地区工程建设的不断发展,深入研究黄土的湿陷性对工程建设具有非常重要的意义。因此本文以陕西渭北黄土为研究对象,根据野外试坑试验以及室内试验研究发现试坑试验的湿陷量远低于规范值,为了解黄土湿陷前后孔隙的变化特征,对不同条件下的湿陷性黄土进行CT试验及室内试验,分析孔隙变化原因,得出以下结论:（1）分析了8米和15米黄土在不同深度、不同状态条件下,8米黄土发生湿陷而15米不湿陷的原因,利用CT扫描图像的方法,从细观结构对其进行分析,发现深层黄土区别于浅层黄土的重要原因是深层黄土具有独特的孔隙结构。（2）通过对CT扫描图像的运用,发现用CT图像三维重构法测得的面孔隙率的趋势于室内试验基本一致,适用于本次试验的黄土。（3）分别分析了天然、固结和自重湿陷系数湿陷黄土的孔隙数量和孔隙体积等,并发现了其大小和分布规律,8米黄土的天然状态的总孔隙体积>自重湿陷系数试验;15米黄土自重湿陷系数试验的总孔隙体积>天然状态>固结状态。发现黄土的面孔隙率分为平滑段、波动段和稳定段。（4）基于试验结果分析了不同状态黄土连通孔隙的原因,不同深度黄土的湿陷性质不同是因为独特的孔隙结构,深层黄土存在大量的微孔隙和小孔隙以及较长的喉道,连通孔隙体积远远低于浅层黄土,这是深层黄土不具备湿陷性的重要原因。文章利用CT扫描的方法研究了浅层8米黄土和深层15米黄土的孔隙特征,发现了深层黄土不发生湿陷的原因是孔隙中连通孔隙的体积远低于浅层黄土,主要表现为喉道数量少但较长,有大量发育的微孔隙和小孔。此方法为研究黄土湿陷性提供了一种新思路,有利于以后对黄土湿陷性的研究。
李鑫[8]（2020）在《基于CT的黄土微细观空隙结构及优先流特性研究》文中研究表明黄土是干旱半干旱地区的风成沉积物,具有疏松多孔、柱状节理发育、弱胶结的亚稳定结构,呈现出湿陷性、水敏性等特殊性物理力学和水理性质,导致工程建设难度增加、地质灾害频发,制约了黄河流域特别是黄土高原地区经济的快速发展和生态环境保护工作。随着光电显微镜、微机图像、压汞法、扫描电镜、X射线衍射（XRD）、X射线计算机断层扫描（X-ray CT）等实验技术的广泛应用,黄土空隙结构在定量化探测和精细表征研究方面都取得了重要进展,成为黄土力学研究的热点。大孔隙、裂隙等结构为黄土中降雨和灌溉入渗提供优势渗流通道,因此黄土、古土壤的大孔隙、裂隙结构（孔隙尺寸、孔隙形态、空间展布、连通性、导水性等）多维多尺度CT探测、图像分类识别、数字建模、空隙优先流效应研究,对于探索黄土宏观渗流特性和孔隙压缩变形机理具有重要意义,是黄土水力学亟待研究的新课题。在国家自然基金重点项目“环境影响下黄土边坡灾变力学机制的微-细-宏观多尺度研究”（项目编号:41630634）资助下,本文以陕西省泾阳县南塬原状黄土为研究对象,在文献综述、野外调查、剖面选取的基础上,采集原状黄土、古土壤样品,首先利用CT无损检测技术,从微细观（10.61um）尺度上对黄土三维空隙结构数字建模与可视化分析,提取黄土结构的特征参数;然后在加湿条件下对黄土样品进行动态造影CT扫描,探究干湿条件下水分二三维分布形态和空隙结构变化规律;最后利用逾渗理论进行细观尺度黄土优先流渗流通道特性研究,建立了黄土大孔隙网络模型,系统研究了优先流渗流的流态特征,预期为黄土优先流特性及滑坡灾害促滑机制研究提供科学依据。论文取得主要创新性成果如下:（1）利用工业CT对马兰黄土（14组）、古土壤（6组）和离石黄土（3组）进行无损扫描获得系列连续切片影像,在AVIZO软件系统上通过图像滤波增强处理、阈值分割计算、三维可视化重建等流程建立了黄土三维定量化结构空间模型,解决了微细观尺度优先流贮水、导水空隙结构三维分类定量化表征的技术问题。（2）从黄土大孔隙结构模型中,分别提取XY、XZ、YZ方向二维等效直径、形状因子、长宽比以及三维孔隙倾角等空间几何特征参数,从微观层面上印证黄土是一种具有明显非均质和空间各向异性的多孔地质结构体,具有导水性能的空隙表现出较强的垂向连通性,决定了垂向渗透性大于水平方向;根据空隙形状因子,将二维黄土孔隙分为柱状孔隙、椭圆形孔隙和圆形孔隙,三维孔隙分为枝杈状孔隙、圆柱状孔隙、椭球状孔隙、球状孔隙和微裂隙;三维等效孔径、孔隙度与有效孔隙度、迂曲度、分形维数等是决定黄土渗流运动特征的关键因子。（3）为了解决微细观空隙优先流运动观测技术问题,自主研发了“用于CT扫描的优先流动态观测装置及方法”。将黄土放置于可视化的容器中,持续通过加液装置向渗流腔注入浓度为60g/L的碘化钾（KI）造影剂,CT能够清晰无损地扫描黄土试样内部的孔隙变化情况与造影剂的渗流路径,通过三维动态影像数据空间校正,对比分析渗流过程的流场变化规律,提取渗流过程中造影剂最大湿润锋深度、在二维剖面和三维空间上的分布面积和体积等参数,可有效揭示黄土中优先流运动的行为过程。（4）渗流动态监测实验表明:（1）黄土中水分入渗时优先沿着大孔隙渗流;随着含水率的增加,优先流还以侵入逾渗的方式,使原来的孤立孔隙变为连通通道,形成更大的水分逾渗集团;（2）水分入渗过程呈现出“优先流-活塞流-优先活塞混合流-活塞流”的渗流演化模式;（3）渗流对微细观孔隙结构具有改造作用,决定了渗流和外界压力下黄土空隙介质结构的可变性。（5）各类黄土的逾渗阈值表现为马兰黄土（0.562%）<古土壤（0.611%）<离石黄土（3.202%）,表明马兰黄土渗透性最好,在孔隙结构微细观尺度上,古土壤比离石黄土渗透性更强,然而宏观上古土壤的渗透系数常常小于离石黄土,体现了古土壤渗流宏观和微细观的禀赋差异。（6）通过对孔喉中流速进行分组统计,发现所有喉道中17.51%为不流动孔喉、26.35%为低渗孔喉、36.15%为稳渗孔喉、21.99%为优先流通道。（7）通过对不同雷诺数区间孔隙半径进行分组统计,发现在雷诺数Re<2300,即层流范围内最小孔喉半径为6.95μm,孔喉半径平均值为53.29μm;对于2300≤Re<4000的孔喉,最小半径为83.74μm,平均为207.31μm,该类尺寸的孔喉中流态不再为层流,开始向紊流过渡;Re≥4000的孔喉半径最小值为128.50μm,平均为250.45μm,该部分孔喉流态完全变成紊流。
薛晓辉[9]（2020）在《富水黄土隧道服役性能劣化机理及处治技术研究》文中认为黄土隧道受开挖卸荷、地表强降雨、农田灌溉、人为活动、沟谷地形等因素的影响而形成富水段,导致围岩劣化程度较高,诱发隧道衬砌开裂、剥落、渗漏水、空洞等病害的形成,严重威胁隧道服役性能。为深入研究富水黄土隧道服役性能的劣化机理及处治技术,本文首先从理论角度研究富水黄土隧道结构劣化规律,建立了修正的荷载-结构理论模型,并从细观、宏观角度分析了围岩劣化机理及影响因素,进而采用物理模型试验从围岩-结构相互作用角度研究不同富水工况下隧道服役性能劣化机理,搭建了服役性能监测系统,提出了病害综合处治技术体系。本文主要研究工作和成果如下:（1）针对典型富水黄土隧道工程案例,采用多种手段对衬砌裂缝、渗漏水、空洞及层间脱空状况进行现场调研,总结分析裂缝几何形态及分布位置、渗漏水类型及分布位置、空洞及层间脱空的轴向尺寸的基本特征,并定性分析富水黄土隧道服役性能劣化的表现形式及基本模式,为研究服役性能劣化机理及处治方法提供基础性资料。（2）基于现有黄土隧道荷载结构计算理论,考虑裂缝宽度w、裂缝深度d、富水体厚度h0、空洞半径r0等参数对衬砌结构荷载分布的影响,建立修正的荷载-结构分析理论模型,并辅以数值模拟手段验算了52种工况,结果表明该理论模型能够客观、准确地揭示富水黄土隧道衬砌结构性能劣化规律,为衬砌结构性能劣化处治提供理论支撑。（3）采用高精度μCT扫描系统对不同含水量及浸水时间下黄土孔隙度、各向异性度等细观参数进行测试,并利用多种室内试验手段对不同浸水时间下黄土黏粒含量、Zeta电位、离子浓度、抗剪强度等宏观参数进行分析,从而从宏细观角度全面揭示富水黄土隧道围岩性状劣化影响因素及规律,进一步诠释了黄土强度随浸水时间呈“勺形”变化并在浸水第5d达到最低值的根本原因,为确定围岩劣化处治最佳时机提供理论支撑。（4）研发富水黄土隧道服役性能物理模型试验系统,依托实际工程,设计地表水下渗、周边裂隙水入渗、地下水位上升等富水工况,通过量测隧道围岩压力、衬砌结构弯矩、轴力及整体变形等参数,从结构-围岩相互作用角度揭示了富水黄土隧道服役性能劣化机理及规律,并以深埋两车道隧道为例,给出了围岩注浆范围为4m、重点加固拱脚及仰拱部位的劣化控制标准。（5）采用“振弦式传感器+分布式光纤”相结合的手段、“洞内有线+洞外无线”的组网方式搭建富水黄土隧道服役性能监测系统,依托实际工程,利用该监测系统对隧道围岩、初支、衬砌结构服役性能进行全面监测,并与物理模型试验结果对比拟合,进一步揭示了富水黄土隧道服役性能劣化规律。（6）在已有黄土隧道病害处治技术基础上,依托实际工程,提出了基于地下水平衡理论的可控注浆加固技术与基于碳纤维编织网的衬砌病害快速修复技术,并利用现场观察、室内试验、数值模拟等手段对其处治效果进行评价,最终形成了富水黄土隧道病害综合处治技术体系,为制修订富水黄土隧道病害处治技术规范提供借鉴。在复杂水文地质条件的影响下,富水黄土隧道围岩性状劣化度高,导致隧道结构受力不均衡,严重威胁服役性能,研究不同富水工况下黄土隧道服役性能的劣化机理及影响因素,提出针对性较强的处治措施,可为黄土地区公路隧道设计施工及运营养护提供技术支撑。
高红灵,李洁梁,胡陈直,李晓军[10]（2019）在《黄土大孔隙的矢量化表征软件开发及应用》文中研究表明黄土中发育有大量的垂直大孔隙。黄土垂直大孔隙的矢量化表征是黄土结构性本构关系研究的基础和难点。本文基于工业CT扫描和球链填充法,开发了一套对黄土大孔隙进行矢量化表征的软件。软件实现的具体功能为:（1）黄土大孔隙三维模型CT扫描重建;（2）黄土大孔隙球链自动填充与孔隙分离;（3）单条孔隙的分布特征自动统计;（4）基于体视学技术（Stereology technology）的黄土大孔隙模型结构张量和结构张量系数计算。结果表明:利用球链填充法及开发的软件可以矢量化表征黄土孔隙的结构特性,该软件为黄土结构性描述奠定了研究基础。
二、黄土在受力和湿陷过程中微结构变化的CT扫描分析（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、黄土在受力和湿陷过程中微结构变化的CT扫描分析（论文提纲范文）
（1）黄土的细观结构演变与宏观结构性变化规律（论文提纲范文）
| 0 引言 |
| 1 土细观结构的微米CT试验 |
| 2 原状、重塑、浸水饱和土的结构变化 |
| 3 原状、重塑、饱和土固结与剪切破坏状态的结构变化 |
| 3.1 原状土固结、剪切破坏状态的结构变化特性 |
| 3.2 原状、重塑、浸水饱和土剪切破坏状态的结构变化 |
| 4 原状土的宏观结构性变化规律 |
| 4.1 原状土、重塑土和饱和土同一固结围压不同应变水平加卸载应力应变曲线 |
| 4.2 原状土、重塑土、饱和土单轴抗压强度随综合应变的变化关系曲线 |
| 4.3 构度随综合应变的变化曲线 |
| 5 结论 |
（2）非饱和黄土地基渗流及桩-土接触力学特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 选题背景 |
| 1.1.1 黄土的分布 |
| 1.1.2 黄土的湿陷特性 |
| 1.1.3 黄土的渗透特性 |
| 1.1.4 土与结构接触特性 |
| 1.2 选题意义 |
| 1.3 国内外研究现状 |
| 1.3.1 黄土湿陷机理 |
| 1.3.2 非饱和土基本理论 |
| 1.3.3 岩土的本构模型 |
| 1.3.4 非饱和土的渗流 |
| 1.3.5 土与结构接触力学特性研究 |
| 1.4 研究内容及技术路线 |
| 1.4.1 研究内容及创新点 |
| 1.4.2 技术路线 |
| 2 研究试样的物理力学特性测试 |
| 2.1 岩土体物理力学指标 |
| 2.2 土-水特征曲线试验 |
| 2.3 湿陷性黄土-混凝土接触面直剪实验 |
| 2.3.1 土样制备及试验设计 |
| 2.3.2 试验结果分析 |
| 2.3.3 接触面双曲线模型 |
| 2.4 接触面剪切破坏型式分析 |
| 2.4.1 计算模型及参数选取 |
| 2.4.2 模型验证 |
| 2.4.3 数值模拟结果分析 |
| 3 非饱和黄土地基渗流及桩-土接触理论分析 |
| 3.1 黄土地基浸水(降雨)入渗时土体含水量的分布 |
| 3.1.1 黄土地基浸水(降雨)入渗研究 |
| 3.1.2 非饱和黄土地基渗流微分方程 |
| 3.1.3 理论计算与数值结果比较 |
| 3.2 桩-土接触负摩阻计算方法 |
| 3.3 湿陷性黄土地基桩-土荷载传递规律研究 |
| 3.3.1 考虑黄土湿陷特性的荷载传递机理分析 |
| 3.3.2 基本方程 |
| 3.3.3 方程的推导 |
| 3.3.4 理论计算与数值结果比较 |
| 4 非饱和黄土地基现场浸水试验 |
| 4.1 湿陷性黄土渗透性特征 |
| 4.1.1 黄土湿陷对其渗透性的影响规律 |
| 4.1.2 黄土水分入渗对湿陷变形的影响 |
| 4.2 湿陷性黄土地区桩基浸水试验 |
| 4.2.1 试验桩布置及试验工况 |
| 4.2.2 桩基现场荷载试验结果分析 |
| 5 非饱和黄土渗流特性数值模拟 |
| 5.1 研究区域降雨特点 |
| 5.2 降雨入渗情况下非饱和黄土地基数值模拟 |
| 5.2.1 基本方程 |
| 5.2.2 模型及初始、边界条件 |
| 5.2.3 计算结果 |
| 5.3 降雨-蒸发作用下非饱和黄土地基数值模拟 |
| 5.3.1 计算理论 |
| 5.3.2 计算模型及参数选择 |
| 5.3.3 计算结果分析 |
| 6 土-结构接触力学特性数值模拟 |
| 6.1 接触面理论 |
| 6.1.1 接触问题的分析原理 |
| 6.1.2 接触问题的数值计算方法 |
| 6.1.3 接触面单元类型 |
| 6.1.4 接触面本构模型 |
| 6.2 黄土地基-桩相互作用数值模拟 |
| 6.2.1 数值模型 |
| 6.2.2 数值分析结果 |
| 6.2.3 数值模拟结果分析 |
| 结论 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间的研究成果 |
（3）引汉济渭二期工程沿线黄土湿陷性评价研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 国内外研究动态及发展趋势 |
| 1.2.1 干湿循环及浸水试验研究黄土湿陷性 |
| 1.2.2 微结构对黄土湿陷性影响性研究 |
| 1.2.3 黄土湿陷的力学机制研究 |
| 1.2.4 黄土发生湿陷对隧道等地下工程构筑物的影响性研究 |
| 1.2.5 神经网络在工程中的应用研究 |
| 1.3 本课题拟研究的内容、研究方法及技术路线 |
| 1.3.1 研究内容 |
| 1.3.2 研究方法 |
| 1.3.3 技术路线 |
| 2 引汉济渭二期工程概述及湿陷变形潜在危害分析 |
| 2.1 引汉济渭二期工程概述 |
| 2.2 黄土湿陷变形对建(构)筑物的危害 |
| 2.2.1 黄土湿陷对盾构隧道的危害 |
| 2.2.2 黄土湿陷对管道的危害 |
| 2.3 本章小结 |
| 3 工程沿线黄土湿陷性试验研究 |
| 3.1 黄土室内湿陷固结试验 |
| 3.1.1 黄土固结压缩试验原理 |
| 3.1.2 试样制备方法 |
| 3.1.3 试验操作方法 |
| 3.2 黄土液塑限测定 |
| 3.3 天然含水量测定试验 |
| 3.4 试验结果分析 |
| 3.4.1 不同物性指标间相关关系分析 |
| 3.4.2 山前洪积扇区域黄土湿陷系数与各物性指标分析 |
| 3.4.3 灞河三级阶地区域黄土湿陷系数与各物性指标分析 |
| 3.4.4 渭河三级阶地区域黄土湿陷系数与各物性指标分析 |
| 3.4.5 黄土塬区域黄土湿陷系数与各物性指标分析 |
| 3.5 不同地貌单元黄土湿陷性差异分析 |
| 3.5.1 不同地貌单元下黄土湿陷性差异分析 |
| 3.5.2 不同地貌单元下黄土物性指标与湿陷系数的相关性差异分析 |
| 3.6 本章小结 |
| 4 基于BP神经网络建立黄土湿陷系数预测模型 |
| 4.1 人工神经网络简介 |
| 4.1.1 人工神经网络的应用 |
| 4.1.2 人工神经网络特性 |
| 4.2 指标体系的构建 |
| 4.2.1 指标体系构建原则 |
| 4.2.2 建模指标的选取 |
| 4.3 建立BP神经网络预测模型 |
| 4.3.1 山前洪积扇区域 |
| 4.3.2 指标数据样本的归一化处理 |
| 4.3.3 确定输入层、隐含层即输出层节点个数 |
| 4.3.4 函数选取 |
| 4.3.5 灞河三级阶地区域 |
| 4.3.6 渭河三级阶地区域 |
| 4.3.7 黄土塬区域 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 工程区域黄土的湿陷性评价 |
| 5.1 常见湿陷评价原则及指标 |
| 5.2 本文所采用湿陷性评价方法 |
| 5.3 不同线路湿陷评价 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 |
（4）基于CT的岩土材料虚拟仿真试验技术在工程领域中的应用初步研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题研究背景 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 CT扫描技术在工程技术领域中的应用 |
| 1.2.2 CT图像处理技术 |
| 1.2.3 细观结构特征研究 |
| 1.2.4 岩土材料数值仿真 |
| 1.3 研究内容、方法及技术路线 |
| 1.3.1 研究内容 |
| 1.3.2 研究方法 |
| 1.3.3 技术路线 |
| 2 纤维加固黄土与沥青混凝土CT扫描与图像处理 |
| 2.1 纤维加固黄土与沥青混凝土CT扫描试验 |
| 2.2 纤维加固黄土CT图像处理 |
| 2.2.1 CT图像二值化处理 |
| 2.2.2 纤维识别及信息提取 |
| 2.2.3 纤维直径修正 |
| 2.2.4 方向性 |
| 2.3 沥青混凝土CT图像处理 |
| 2.3.1 图像预处理 |
| 2.3.2 图像增强 |
| 2.3.3 去除干扰点及中值滤波 |
| 2.3.4 图像分割 |
| 2.4 小结 |
| 3 纤维加固黄土与沥青混凝土三维重建 |
| 3.1 纤维加固黄土三维重构研究 |
| 3.1.1 纤维加固黄土试样的三维重建 |
| 3.1.2 纤维加固黄土细观结构特征 |
| 3.2 混凝土细观模型重建与信息提取 |
| 3.2.1 细观三维模型重建 |
| 3.2.2 颗粒模型的重建及信息提取 |
| 3.2.3 模型的优化 |
| 3.3 小结 |
| 4 纤维加固黄土与沥青混凝土虚拟仿真试验 |
| 4.1 纤维加固黄土有限元模型构建 |
| 4.1.1 基体有限元模型构建 |
| 4.1.2 纤维有限元模型构建 |
| 4.1.3 孔隙有限元模型构建 |
| 4.2 基于图像处理技术的纤维加固黄土虚拟仿真试验 |
| 4.3 混凝土有限元模型构建 |
| 4.3.1 混合料模型前处理 |
| 4.3.2 网格划分的影响因素 |
| 4.4 混凝土试件等效弹性模量预测及影响因素 |
| 4.4.1 二维扫描试件的等效弹性模量预测 |
| 4.4.2 孔隙率对等效弹性模量的影响 |
| 4.4.3 温度对等效弹性模量的影响 |
| 4.5 混凝土宏观性能与细观参数相关性研究 |
| 4.6 小结 |
| 5 结论 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间发表论文、专利及获奖 |
（5）基于微观尺度的黄土湿陷特性及模型研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状及发展趋势 |
| 1.2.1 黄土湿陷特性的宏观研究 |
| 1.2.2 黄土湿陷特性的微观研究 |
| 1.2.3 黄土湿陷模型研究 |
| 1.3 研究目标及内容 |
| 1.3.1 黄土湿陷宏观力学特性研究 |
| 1.3.2 基于微观手段的黄土湿陷特性研究 |
| 1.3.3 黄土湿陷模型的建立 |
| 1.4 研究思路及方法 |
| 1.5 特色和创新点 |
| 第二章 黄土湿陷特性宏观研究 |
| 2.1 研究区域基本概况 |
| 2.2 研究区黄土的基本物理特性 |
| 2.3 黄土的固结湿陷试验 |
| 2.3.1 试验原理 |
| 2.3.2 试验方案及土样制备 |
| 2.3.3 固结试验结果及分析 |
| 2.3.4 湿陷试验结果及分析 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 微观尺度的黄土湿陷特性研究 |
| 3.1 黄土二维微观结构研究 |
| 3.1.1 电镜SEM扫描试验方案 |
| 3.1.2 原状黄土微结构特征 |
| 3.1.3 湿陷试验前后黄土微结构变化定性分析 |
| 3.1.4 湿陷试验前后黄土微结构变化定量分析 |
| 3.2 黄土三维微观结构研究 |
| 3.2.1 CT扫描方案 |
| 3.2.2 黄土三维微结构定性分析 |
| 3.2.3 黄土三维微结构定量分析 |
| 3.3 黄土成分分析 |
| 3.3.1 试验方案 |
| 3.3.2 XRF衍射结果分析 |
| 3.3.3 能谱结果分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 基于微观尺度的黄土湿陷模型研究 |
| 4.1 黄土湿陷损伤演化特征 |
| 4.2 引入微观因素的损伤应力应变方程 |
| 4.3 本章小结 |
| 结论与展望 |
| 结论 |
| 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间取得的科研成果 |
| 致谢 |
（6）荷载作用下黄土三维微结构演化及变形破坏机理研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 选题背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状及存在的问题 |
| 1.2.1 黄土的力学特性研究现状 |
| 1.2.2 黄土力学特性与微结构的关系研究现状 |
| 1.2.3 黄土微结构研究现状 |
| 1.2.4 存在问题 |
| 1.3 研究内容及技术路线 |
| 1.4 本文创新点 |
| 第二章 研究区地质环境条件 |
| 2.1 地质环境条件 |
| 2.1.1 地理位置 |
| 2.1.2 气象水文 |
| 2.1.3 地形地貌 |
| 2.1.4 地层岩性 |
| 2.2 黄土基本物理性质 |
| 2.2.1 试样来源 |
| 2.2.2 物理性质 |
| 2.2.3 粒径级配 |
| 2.3 黄土的成分特征 |
| 2.4 黄土基本微结构特征 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 黄土微结构观测方法及三维定量表征 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 黄土微结构观测 |
| 3.2.1 试样制备 |
| 3.2.2 微结构观测方法 |
| 3.3 黄土三维微结构模型建立 |
| 3.3.1 图像预处理 |
| 3.3.2 图像分割 |
| 3.3.3 提取代表单元体(REV) |
| 3.4 黄土三维微结构定性分析 |
| 3.4.1 颗粒接触关系 |
| 3.4.2 颗粒组合形式 |
| 3.5 黄土三维微结构定量参数 |
| 3.5.1 定量参数 |
| 3.5.2 颗粒尺寸分布 |
| 3.5.3 颗粒的形貌 |
| 3.5.4 颗粒定向分布 |
| 3.5.5 孔隙尺寸分布 |
| 3.5.6 孔隙的形貌 |
| 3.5.7 孔隙定向分布 |
| 3.6 三维微结构定量表征的优势 |
| 3.7 本章小结 |
| 第四章 原状黄土剪切变形特性 |
| 4.1 室内三轴剪切试验 |
| 4.1.1 试验方案 |
| 4.1.2 试验仪器 |
| 4.1.3 试样制备 |
| 4.2 土体应力-应变特性分析 |
| 4.2.1 含水量对土体应力-应变特性的影响 |
| 4.2.2 围压对土体应力-应变特性的影响 |
| 4.3 土体抗剪强度分析 |
| 4.3.1 含水量及围压对土体抗剪强度的影响 |
| 4.3.2 含水量对土体抗剪强度指标的影响 |
| 4.4 土体变形分析 |
| 4.4.1 体应变特性分析 |
| 4.4.2 土体变形特征及破坏类型 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 黄土剪切变形过程中微结构演化 |
| 5.1 微结构试样提取 |
| 5.2 变形过程中局部微结构特征 |
| 5.3 变形过程中局部孔隙度演化 |
| 5.3.1 原状黄土局部平均孔隙度分布 |
| 5.3.2 变形过程中局部平均孔隙度演化 |
| 5.4 变形过程中局部孔隙结构演化 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 剪切破坏前后黄土三维微结构定量表征 |
| 6.1 试验方案 |
| 6.2 颗粒特征定量分析 |
| 6.2.1 颗粒尺寸分布 |
| 6.2.2 颗粒形貌分布 |
| 6.2.3 颗粒的定向性分析 |
| 6.3 孔隙特征定量分析 |
| 6.3.1 孔隙度变化 |
| 6.3.2 孔隙尺寸分布 |
| 6.3.3 孔喉尺寸分布 |
| 6.3.4 孔隙形貌 |
| 6.3.5 孔隙定向 |
| 6.4 本章小结 |
| 第七章 黄土剪切变形破坏微观机理分析 |
| 7.1 三维微结构敏感参数分析 |
| 7.1.1 相对熵公式推导 |
| 7.1.2 微结构参数相对熵计算 |
| 7.2 变形破坏微观物理机理探讨 |
| 7.3 本章小结 |
| 结论与展望 |
| 结论 |
| 不足与展望 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间所取得的成果 |
| 发表的学术论文 |
| 获得的科研奖励 |
| 参与的科研项目 |
| 参加学术会议 |
| 致谢 |
（7）基于CT技术的不同状态黄土孔隙特征试验研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 课题研究现状 |
| 1.2.1 国内研究现状 |
| 1.2.2 国外研究现状 |
| 1.3 研究内容及方法 |
| 1.4 技术路线 |
| 第二章 湿陷性黄土的基本理论及湿陷机理 |
| 2.1 概述 |
| 2.2 湿陷性黄土基本理论 |
| 2.2.1 湿陷性黄土的成因 |
| 2.2.2 湿陷性黄土的物质组成 |
| 2.2.3 湿陷性黄土的基本性质 |
| 2.3 黄土湿陷性原因及机理 |
| 第三章 不同条件下湿陷性黄土的孔隙特征 |
| 3.1 概述 |
| 3.2 CT扫描原理与方法 |
| 3.2.1 仪器简介 |
| 3.2.2 试样制备及操作步骤 |
| 3.2.3 处理方法 |
| 3.3 不同条件下黄土基本物理性质 |
| 3.3.1 黄土试样的制备 |
| 3.3.2 不同条件下的黄土试样 |
| 3.4 CT扫描与分析 |
| 3.4.1 CT图像的直观分析法 |
| 3.4.2 CT数分析法 |
| 3.4.3 损伤增量法 |
| 3.4.4 CT图像三维重构法 |
| 3.5 湿陷性黄土孔隙特征分析 |
| 3.5.1 8米黄土的孔隙率分析 |
| 3.5.2 15米黄土的孔隙率分析 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 基于CT的孔隙中连通与非连通孔隙的规律 |
| 4.1 概述 |
| 4.2 深度为8米黄土的孔隙特征分析 |
| 4.2.1 天然土样的细观结构分析 |
| 4.2.2 自重湿陷系数试验土样的细观结构分析 |
| 4.2.3 天然和自重湿陷系数试验黄土细观结构的对比分析 |
| 4.3 深度为15米黄土的孔隙特征分析 |
| 4.3.1 天然土样的细观结构分析 |
| 4.3.2 固结土样的细观结构分析 |
| 4.3.3 自重湿陷系数试验土样的细观结构分析 |
| 4.3.4 天然、固结和自重湿陷系数试验黄土孔隙数量的对比分析 |
| 4.4 黄土的孔隙结构对比分析 |
| 4.4.1 连通孔隙和非连通孔隙特征 |
| 4.4.2 孔隙喉道对孔隙结构的影响 |
| 4.5 本章小结 |
| 结论与展望 |
| 结论 |
| 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间取得的研究成果 |
| 致谢 |
（8）基于CT的黄土微细观空隙结构及优先流特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 选题背景与意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 黄土空隙结构定量化研究现状 |
| 1.2.2 基于CT的黄土空隙拓展规律研究现状 |
| 1.2.3 黄土优先渗流通道和优先流特性研究现状 |
| 1.2.4 空隙尺度优先流模拟研究现状 |
| 1.3 研究内容与技术路线 |
| 1.4 创新点 |
| 第二章 基于CT的黄土空隙结构探测与参数提取 |
| 2.1 黄土空隙结构检测原理与方法 |
| 2.1.1 CT原理与应用 |
| 2.1.2 工业CT试验系统及性能参数 |
| 2.2 黄土CT图像处理与空隙结构三维重建 |
| 2.2.1 黄土CT图像处理与数字建模软件优选 |
| 2.2.2 AVIZO图像滤波 |
| 2.2.3 AVIZO图像分割 |
| 2.2.4 基于AVIZO三维建模与可视化 |
| 2.3 表征体元的确定 |
| 2.4 黄土大孔隙结构参数的提取 |
| 2.4.1 二维参数 |
| 2.4.2 三维参数 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 基于CT的黄土空隙结构定量化研究 |
| 3.1 研究区概况 |
| 3.2 黄土样品采集与基本物理属性测定 |
| 3.2.1 黄土样品采集与制备 |
| 3.2.2 黄土基本物理属性测定 |
| 3.3 工业CT扫描实验 |
| 3.4 黄土空隙结构特征分析 |
| 3.5 黄土空隙结构参数定量化分析 |
| 3.5.1 空间异质性与垂向性结构参数分析 |
| 3.5.2 空隙分类参数分析 |
| 3.5.3 空隙几何尺寸特征参数分析 |
| 3.6 讨论 |
| 3.6.1 黄土空隙结构异质性和垂向性及其水力学意义 |
| 3.6.2 基于形状因子黄土空隙分类方法探讨 |
| 3.6.3 决定渗透性的几何参数探讨 |
| 3.6.4 基于CT测定样品结构参数优势探讨 |
| 3.7 本章小结 |
| 第四章 基于CT动态扫描的黄土空隙优先流特性研究 |
| 4.1 用于CT扫描的优先流动态观测实验装置及方案 |
| 4.1.1 用于CT扫描的优先流动态观测装置 |
| 4.1.2 实验方法与步骤 |
| 4.1.3 造影剂的选用 |
| 4.1.4 三维数据体校正 |
| 4.2 动态扫描条件下优先流特征 |
| 4.2.1 二维层面优先流特征 |
| 4.2.2 三维尺度黄土优先流分布特征 |
| 4.3 渗流过程中孔隙结构变化定量化分析 |
| 4.3.1 孔隙度 |
| 4.3.2 孔隙直径 |
| 4.3.3 倾角 |
| 4.3.4 连通性 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 黄土优先流通道与优先流渗流表征研究 |
| 5.1 黄土块体尺度优先流动态特性研究 |
| 5.1.1 实验方案 |
| 5.1.2 优先流渗流实验结果分析 |
| 5.2 基于逾渗理论的黄土空隙优先流通道表征 |
| 5.2.1 黄土逾渗理论 |
| 5.2.2 黄土逾渗阈值算法 |
| 5.2.3 黄土逾渗阈值差异分析 |
| 5.3 基于孔隙网络模型的黄土优先流渗流表征研究 |
| 5.3.1 微米CT扫描实验 |
| 5.3.2 黄土孔隙网络模型概化与构建 |
| 5.3.3 黄土孔隙网络模型结构渗流参数提取与分析 |
| 5.3.4 基于孔隙网络模型的黄土渗流流态判别与临界孔径分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| 附图 |
| 附表 |
| 攻读学位期间取得的研究成果 |
| 致谢 |
（9）富水黄土隧道服役性能劣化机理及处治技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 隧道服役性能劣化研究 |
| 1.2.2 围岩性状演化机理研究 |
| 1.2.3 隧道结构服役性能研究 |
| 1.2.4 隧道服役性能监测技术研究 |
| 1.2.5 隧道病害处治技术研究 |
| 1.3 主要研究内容及研究方法 |
| 1.3.1 研究内容 |
| 1.3.2 研究方法 |
| 1.3.3 技术路线 |
| 第二章 富水黄土隧道服役性能劣化状况调研与分析 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 现场调研方案 |
| 2.2.1 调研范围 |
| 2.2.2 调研内容及方法 |
| 2.3 衬砌结构服役性能调研成果分析 |
| 2.3.1 衬砌裂缝几何形态 |
| 2.3.2 衬砌裂缝分布位置 |
| 2.3.3 渗漏水类型 |
| 2.3.4 渗漏水分布位置 |
| 2.4 围岩服役性能调研成果分析 |
| 2.5 服役性能劣化特性分析 |
| 2.5.1 劣化表现形式 |
| 2.5.2 劣化模式 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 富水黄土隧道结构性能劣化规律分析 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 黄土隧道荷载结构计算理论基础 |
| 3.2.1 围岩压力计算方法 |
| 3.2.2 衬砌结构计算方法 |
| 3.2.3 衬砌安全性验算方法 |
| 3.3 考虑隧道结构性能劣化的荷载结构理论模型 |
| 3.3.1 衬砌裂缝力学计算模型 |
| 3.3.2 渗漏水力学计算模型 |
| 3.3.3 衬砌背后空洞力学计算模型 |
| 3.4 隧道结构性能劣化的数值分析 |
| 3.4.1 模拟方案设计 |
| 3.4.2 数值计算模型及参数 |
| 3.4.3 计算结果及分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 富水黄土隧道围岩性状劣化机理研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 黄土微观结构的基本特性 |
| 4.3 围岩性状劣化的细观机理研究 |
| 4.3.1 CT扫描技术基本原理 |
| 4.3.2 CT试验设备 |
| 4.3.3 试验基本方案 |
| 4.3.4 试样制作 |
| 4.3.5 试验数据处理方法 |
| 4.3.6 试验结果与分析 |
| 4.4 围岩性状劣化的宏观机理研究 |
| 4.4.1 黏粒含量测试 |
| 4.4.2 Zeta电位测试 |
| 4.4.3 离子浓度测试 |
| 4.4.4 抗剪强度测试 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 富水黄土隧道服役性能劣化物理模型试验研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 相似模型试验基本原理 |
| 5.2.1 相似定理 |
| 5.2.2 相似常数的基本定义 |
| 5.2.3 相似条件关系的建立 |
| 5.2.4 相似关系的建立 |
| 5.3 围岩相似材料研究 |
| 5.3.1 围岩相似材料的选择 |
| 5.3.2 围岩相似材料的物理性能测试 |
| 5.4 隧道衬砌模型制作 |
| 5.4.1 隧道衬砌相似材料的选择 |
| 5.4.2 隧道衬砌相似材料力学性能测试 |
| 5.4.3 隧道衬砌模型的制作 |
| 5.5 模型试验箱及监测布设 |
| 5.5.1 试验模型箱设计方案 |
| 5.5.2 测试项目及传感器布设 |
| 5.6 模型试验工况方案 |
| 5.6.1 深埋两车道黄土隧道 |
| 5.6.2 浅埋偏压黄土隧道 |
| 5.6.3 大断面黄土隧道 |
| 5.6.4 试验具体步骤 |
| 5.7 模型试验结果分析 |
| 5.7.1 深埋两车道黄土隧道试验结果分析 |
| 5.7.2 浅埋偏压黄土隧道试验结果分析 |
| 5.7.3 大断面黄土隧道试验结果分析 |
| 5.7.4 富水黄土隧道服役性能劣化控制标准 |
| 5.8 本章小结 |
| 第六章 富水黄土隧道服役性能监测系统搭建及应用 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 围岩及初支结构服役性能监测技术 |
| 6.2.1 振弦式传感器基本原理 |
| 6.2.2 监测方案 |
| 6.2.3 传感器现场安装 |
| 6.3 衬砌结构服役性能监测技术 |
| 6.3.1 光纤传感器监测原理 |
| 6.3.2 监测方案 |
| 6.3.3 传感器现场布设 |
| 6.4 监测系统搭建技术 |
| 6.4.1 组网框架结构 |
| 6.4.2 数据传输原理 |
| 6.4.3 监测系统软件平台 |
| 6.4.4 技术优势 |
| 6.5 工程应用 |
| 6.5.1 工程概况 |
| 6.5.2 监测系统布设 |
| 6.5.3 监测结果分析 |
| 6.6 本章小结 |
| 第七章 基于性能劣化的富水黄土隧道病害处治技术研究 |
| 7.1 引言 |
| 7.2 富水黄土隧道病害处治现有技术 |
| 7.2.1 围岩加固 |
| 7.2.2 衬砌渗漏水处治 |
| 7.2.3 衬砌结构加固 |
| 7.3 基于地下水平衡理念的可控注浆加固技术 |
| 7.3.1 工程背景 |
| 7.3.2 制定处治方案 |
| 7.3.3 可控注浆施工工艺 |
| 7.3.4 处治效果评价 |
| 7.4 基于碳纤维编织网的衬砌快速修复技术 |
| 7.4.1 工程背景 |
| 7.4.2 基于性能劣化机理的隧道衬砌快速修复技术 |
| 7.5 隧道病害综合处治技术体系 |
| 7.6 本章小结 |
| 结论与建议 |
| 主要结论 |
| 创新点 |
| 进一步研究建议 |
| 参考文献 |
| 博士期间取得的研究成果 |
| 致谢 |
四、黄土在受力和湿陷过程中微结构变化的CT扫描分析（论文参考文献）
- [1]黄土的细观结构演变与宏观结构性变化规律[J]. 邵帅,邵生俊,朱丹丹,李萍. 岩土工程学报, 2021(S1)
- [2]非饱和黄土地基渗流及桩-土接触力学特性研究[D]. 孙文. 兰州交通大学, 2021(01)
- [3]引汉济渭二期工程沿线黄土湿陷性评价研究[D]. 丁卫锋. 西安科技大学, 2020(01)
- [4]基于CT的岩土材料虚拟仿真试验技术在工程领域中的应用初步研究[D]. 史秦源. 西安科技大学, 2020(01)
- [5]基于微观尺度的黄土湿陷特性及模型研究[D]. 杨惠. 西北大学, 2020(02)
- [6]荷载作用下黄土三维微结构演化及变形破坏机理研究[D]. 魏婷婷. 长安大学, 2020(06)
- [7]基于CT技术的不同状态黄土孔隙特征试验研究[D]. 陶春亮. 长安大学, 2020(06)
- [8]基于CT的黄土微细观空隙结构及优先流特性研究[D]. 李鑫. 长安大学, 2020(06)
- [9]富水黄土隧道服役性能劣化机理及处治技术研究[D]. 薛晓辉. 长安大学, 2020(06)
- [10]黄土大孔隙的矢量化表征软件开发及应用[A]. 高红灵,李洁梁,胡陈直,李晓军. 2019年全国工程地质学术年会论文集, 2019