基于不同分形模型的冻融黄土孔隙特征研究

作者：陈鑫,张泽,李东庆

摘要：为了得到冻融作用对黄土孔径分布的影响规律,以重塑黄土为研究对象,利用压汞法测试经历不同冻融循环次数后黄土样品的孔隙特征,采用3种分形模型对冻融作用后的黄土微观孔隙结构进行定量表征和对比研究。结果表明:未经冻融作用的黄土孔隙分布曲线呈单峰分布,经历冻融作用的黄土孔隙分布曲线呈双峰甚至多峰分布。冻融作用对黄土中孔径分布在0.1~10μm范围内的孔隙影响较大。前10次冻融作用使黄土孔隙率增加,特别是经历6次冻融作用后,与未经历冻融作用的黄土相比孔隙率增大约18.8%。随着冻融作用的继续,黄土孔隙率减小且趋于稳定。经历不同冻融循环次数后的黄土孔隙分布均具有良好的统计分形特性。基于热力学模型和毛细管压力曲线法表征黄土孔隙结构时,黄土孔隙呈现显著的分形特性,可在整个孔径尺度范围内给出唯一且合理的分形维数。基于Menger海绵模型表征的经历冻融作用后黄土孔隙分形特征呈现多尺度分形,在不同的尺度范围内,有不同的分形维数。结合分形理论可知冻融作用改变了黄土孔隙均匀性及复杂程度。

发文机构：中国科学院西北生态环境资源研究院冻土工程国家重点实验室 中国科学院大学

关键词：黄土冻融循环压汞试验孔隙率分形模型loessfreeze-thaw cyclemercury intrusion porosimetryporosityfractal model

分类号： P642.131[天文地球—工程地质学]P642.14[天文地球—地质矿产勘探]