基于不同分形模型的凍融黃土孔隙特征研究

作者：陳鑫,張澤,李東慶

摘要：為了得到凍融作用對黃土孔徑分布的影響規律,以重塑黃土為研究對象,利用壓汞法測試經歷不同凍融循環次數后黃土樣品的孔隙特征,采用3種分形模型對凍融作用后的黃土微觀孔隙結構進行定量表征和對比研究。結果表明:未經凍融作用的黃土孔隙分布曲線呈單峰分布,經歷凍融作用的黃土孔隙分布曲線呈雙峰甚至多峰分布。凍融作用對黃土中孔徑分布在0.1~10μm范圍內的孔隙影響較大。前10次凍融作用使黃土孔隙率增加,特別是經歷6次凍融作用后,與未經歷凍融作用的黃土相比孔隙率增大約18.8%。隨著凍融作用的繼續,黃土孔隙率減小且趨于穩定。經歷不同凍融循環次數后的黃土孔隙分布均具有良好的統計分形特性。基于熱力學模型和毛細管壓力曲線法表征黃土孔隙結構時,黃土孔隙呈現顯著的分形特性,可在整個孔徑尺度范圍內給出唯一且合理的分形維數。基于Menger海綿模型表征的經歷凍融作用后黃土孔隙分形特征呈現多尺度分形,在不同的尺度范圍內,有不同的分形維數。結合分形理論可知凍融作用改變了黃土孔隙均勻性及復雜程度。

發文機構：中國科學院西北生態環境資源研究院凍土工程國家重點實驗室 中國科學院大學

關鍵詞：黃土凍融循環壓汞試驗孔隙率分形模型loessfreeze-thaw cyclemercury intrusion porosimetryporosityfractal model

分類號： P642.131[天文地球—工程地質學]P642.14[天文地球—地質礦產勘探]