劉釗釗，鐘秀梅，張洪偉，高中南，梁收運，王 謙

(1.蘭州大學(xué)土木工程與力學(xué)學(xué)院，甘肅 蘭州 730000；2. 中國地震局蘭州地震研究所，甘肅 蘭州 730000； 3. 中國地震局黃土地震工程重點實驗室，甘肅 蘭州 730000)

黃土的宏觀力學(xué)特性與其細觀結(jié)構(gòu)特征之間具有密切的相關(guān)性，有關(guān)黃土細觀結(jié)構(gòu)特征及其分布規(guī)律受到了研究者的關(guān)注。高國瑞等[1]提出中國黃土粒度特征、顏色分布及結(jié)構(gòu)特征等在時空上有著明顯的變化規(guī)律，自西北向東南，同一時期黃土粒度由粗變細，顏色由淺變深。王永焱等[2]對中國黃土微結(jié)構(gòu)和物理力學(xué)性質(zhì)之間的關(guān)系進行研究，提出根據(jù)黃土骨架顆粒的接觸關(guān)系、孔隙特征以及膠結(jié)程度劃分的六種黃土顯微結(jié)構(gòu)類型來反映黃土的物理力學(xué)性質(zhì)。雷祥義等[3]對黃土孔隙按照成因和大小分別進行分類，并論述了各類孔隙的結(jié)構(gòu)及其在區(qū)域上和不同層位上的變化規(guī)律。鄧樂娟等[4]對黃土高原不同區(qū)域馬蘭黃土的孔隙和顆粒細觀結(jié)構(gòu)特征進行對比分析，提出黃土成分和結(jié)構(gòu)與沉積環(huán)境有關(guān)，其孔隙分布特征與粒度組成間存在一定關(guān)系。蔡凌雁等[5]結(jié)合陜北黃土高原DEM數(shù)據(jù)，應(yīng)用分形理論，研究陜北黃土地貌空間分布特征，提出陜北黃土高原不同地貌類型分形結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度各異，表現(xiàn)出不同大小的水系分維值和穩(wěn)定性系數(shù)。鄧津等[6]應(yīng)用掃描電子顯微鏡對比我國中西部成土年代相近的淺層風(fēng)成黃土，根據(jù)不同成土環(huán)境下微觀結(jié)構(gòu)差異及其震陷性大小，將中西部黃土的微結(jié)構(gòu)類型劃分為五類。李萍等[7]按地貌單元和地層巖性等條件將黃土高原分區(qū)，提出了黃土高原的邊坡特征與破壞形式具有分區(qū)特征，且南北差異性明顯。李同錄等[8]將黃土高原按地貌及土的性質(zhì)分區(qū)反演黃土的c，φ值，結(jié)果表明不同分區(qū)強度變化特點與其粒度變化特征一致。

借助掃描電子顯微鏡能夠獲得高分辨率的黃土細觀結(jié)構(gòu)照片，并且能夠清晰辨別土顆粒、膠結(jié)和孔隙。Bai等[9-10]定義了定向性指標(biāo)，采用數(shù)字圖像處理技術(shù)對黏性土的SEM圖像進行了分析，對固結(jié)不排水剪切試驗中黏土顆粒的定向性進行研究。Lioret等[11]采用壓汞法、SEM技術(shù)以及宏觀力學(xué)試驗方法對膨潤土的微觀結(jié)構(gòu)進行研究。Tovey等[12]應(yīng)用計算機圖像處理系統(tǒng)對土的微觀結(jié)構(gòu)進行定量分析。唐華瑞等[13]應(yīng)用掃描電子顯微鏡，獲取黃土微觀結(jié)構(gòu)圖像，提取黃土顆粒與孔隙微結(jié)構(gòu)參數(shù)，提出采用主成分分析法研究某域范圍內(nèi)顆粒體微結(jié)構(gòu)參數(shù)的方法。延愷等[14]利用顯微CT技術(shù)掃描馬蘭黃土土樣，并重建三維圖像，研究馬蘭黃土的二維孔隙特征和三維結(jié)構(gòu)表征。陳陽等[15]借助掃描電子顯微鏡和光學(xué)數(shù)碼顯微鏡對延安新區(qū)濕陷性黃土進行微觀結(jié)構(gòu)研究，研究不同埋深土樣在水與外力共同作用下濕陷前后微觀結(jié)構(gòu)的變化特征。谷天峰等[16]將支持向量機(SVM)理論應(yīng)用于黃土SEM圖像定量分析中，提出一種土壤微觀結(jié)構(gòu)參數(shù)的計算方法。徐世民等[17]基于Matlab和IPP技術(shù)對黃土孔隙微觀結(jié)構(gòu)進行研究，提出不同地區(qū)的Q3黃土微結(jié)構(gòu)往往與地域、深度以及氣候條件密切相關(guān)。

現(xiàn)有研究雖有涉及不同區(qū)域的黃土孔隙結(jié)構(gòu)變化規(guī)律，但針對典型地貌區(qū)黃土孔隙細觀結(jié)構(gòu)差異研究較少。本文利用KYKY-2800B型掃描電子顯微鏡，獲取不同典型地貌區(qū)的14個場地的原狀黃土SEM圖像，借助劉春等[18]開發(fā)的 PCAS孔隙圖像識別與分析系統(tǒng)，運用分形幾何學(xué)相關(guān)理論對土體孔隙細觀結(jié)構(gòu)進行定量分析，得到孔隙尺度、排列、形態(tài)和類型等細觀結(jié)構(gòu)特征，對比分析典型地貌區(qū)原狀黃土孔隙細觀特征的差異性。研究結(jié)果對于揭示黃土細觀結(jié)構(gòu)與宏觀力學(xué)性質(zhì)的定量關(guān)系具有一定的參考價值，并為分析典型地貌區(qū)黃土震陷、液化和滑坡等地震地質(zhì)災(zāi)害形成機理提供必要的理論支撐。

1 試樣及試驗方法

1.1 取樣點分布

原狀黃土試樣取自不同典型地貌區(qū)的場地。其中，黃土梁峁區(qū)場地包括青海民和、甘肅蘭州、甘肅臨夏、甘肅臨洮、甘肅岷縣和甘肅天水；黃土塬區(qū)場地包括甘肅平?jīng)?、甘肅正寧、甘肅寧縣和陜西洛川；黃土臺塬區(qū)場地有陜西潼關(guān)、河南靈寶、山西太古和山西忻州(圖1)。每個場地取樣15～20塊，試樣均為Q3黃土，取樣深度為 3～5 m。

圖1 典型地貌區(qū)黃土取樣點Fig.1 Sampling sites of loess in typical geomorphologies

1.2 試驗方法

采用凍干法干燥試樣，每個取樣點制備至少4個試樣，掰取新鮮斷面，并將其背面進行磨平處理，制備成 10 mm×10 mm×2 mm的方形薄片，放入離子濺射儀進行噴金處理，使得試樣表面能夠?qū)щ姴⒎瓷涠坞娮映上瘛Ｅ臄z倍數(shù)包括100倍、200倍、400倍、500倍、800倍和1 000倍，每個放大倍數(shù)拍攝6～8張，為保證獲取足夠的信息量并使照片處理結(jié)果較為準(zhǔn)確，放大倍數(shù)統(tǒng)一選擇為500倍。然后在每個取樣點4個試樣的500倍圖片中挑選出具有典型代表性的6～8張圖片用做后續(xù)分析(圖2)。

圖2 原狀黃土細觀結(jié)構(gòu)SEM圖像Fig.2 SEM images of the undisturbed loess microstructure

1.3 圖像處理

采用南京大學(xué)劉春等[18]開發(fā)的PCAS孔隙圖像識別與分析系統(tǒng)。首先，對獲取的SEM圖像進行二值化處理(圖3)，圖3中白色區(qū)域代表孔隙，黑色區(qū)域代表顆粒。其次，對二值化后的SEM圖像進行矢量化處理(圖4)，圖中黑色區(qū)域代表顆粒，其他顏色的區(qū)域代表孔隙。處理后的SEM圖像可提取表觀孔隙比、孔隙數(shù)、平均孔隙面積等基本細觀結(jié)構(gòu)參數(shù)與孔隙度分維值、孔隙概率熵、平均形狀系數(shù)、分形維數(shù)等統(tǒng)計計算參數(shù)。

圖3 SEM圖像二值化處理結(jié)果Fig. 3 Result of binary images for the SEM images

圖4 SEM圖像矢量化處理結(jié)果Fig. 4 Results of vector graphics for the SEM images

2 試驗結(jié)果分析

將不同典型地貌區(qū)各個取樣點原狀黃土典型SEM圖像提取的細觀結(jié)構(gòu)參數(shù)，去除最大值和最小值，取平均值得出數(shù)據(jù)，從孔隙的尺度、排列、形態(tài)和類型等方面對梁峁區(qū)、黃土塬區(qū)與黃土臺塬區(qū)的原狀黃土孔隙細觀特征進行分析。

2.1 孔隙尺度特征

2.1.1表觀孔隙比

表觀孔隙比是指 SEM 圖像上孔隙面積與顆粒面積的比值，能夠間接反映三維空間孔隙比的變化[19]。圖5所示為原狀黃土表觀孔隙比分布。不同典型地貌區(qū)的黃土表觀孔隙比差異較大，梁峁區(qū)的黃土表觀孔隙比最大，均值為27%；塬區(qū)的黃土表觀孔隙比均值為22%；臺塬區(qū)的黃土表觀孔隙比均值為19%，處于最低位置。

圖5 典型地貌區(qū)黃土的表觀孔隙比統(tǒng)計圖Fig.5 Facial porosity of loess in typical geomorphologies

不同典型地貌區(qū)黃土的表觀孔隙比差異較大，主要跟黃土形成的地理位置和形成方式有關(guān)。黃土顆粒成分自西北向東南，砂粒含量減少，黏粒含量增多，粒度由粗變細[20]。隴西黃土梁峁區(qū)接近物源區(qū)，粒徑較大的顆粒先行沉積下來；黃土梁峁受下伏地形影響或由黃土塬經(jīng)長期強烈侵蝕切割形成，受重力和外營力作用，黃土孔隙容易變化重組以形成新的孔隙，因此，隴西梁峁區(qū)黃土中大孔隙占主導(dǎo)地位，表觀孔隙比最高。黃土塬厚度可達200 m，塬區(qū)平?jīng)?、寧縣和正寧處于構(gòu)造運動相對穩(wěn)定的鄂爾多斯地臺，洛川位于洛川塬，黃土沉積過程中孔隙處于相對穩(wěn)定狀態(tài)，且離物源區(qū)有一定距離，沉積下來的顆粒粒徑中等，因此表觀孔隙比相對較小。黃土臺塬形成于河谷階地臺面，其形成深受河流發(fā)育影響，其中潼關(guān)與靈寶黃土深受渭河水系影響，太古黃土受汾河水系影響，忻州黃土受滹沱河水系影響，且距離物源區(qū)最遠，沉積下來的顆粒粒徑較小，因此表觀孔隙比最低。

2.1.2孔隙數(shù)及平均孔隙面積

不同典型地貌區(qū)原狀黃土孔隙數(shù)的變化如圖6所示，梁峁區(qū)和臺塬區(qū)的潼關(guān)和靈寶，孔隙數(shù)大致呈現(xiàn)出自西向東遞減的趨勢；而在黃土塬區(qū)，孔隙數(shù)呈現(xiàn)出自西向東遞增的趨勢。其主要原因是塬區(qū)西部的平?jīng)鎏幱陔]東黃土高原西南緣、也是鄂爾多斯地臺的西南緣，西側(cè)緊鄰六盤山褶皺帶、地勢較高，而位于塬區(qū)東部的寧縣與正寧西側(cè)廣大范圍內(nèi)地勢平緩，洛川位于洛河中游殘存的黃土塬，東側(cè)為子午嶺，地形差異影響了風(fēng)成黃土的沉積過程，導(dǎo)致東部孔隙數(shù)明顯高于西部；且黃土塬區(qū)內(nèi)地震活動強度小、頻度低，有利于原狀黃土孔隙結(jié)構(gòu)的保留。另一方面，平?jīng)龊蛯幙h、正寧、洛川的氣候和降水存在一定的差異，平?jīng)鰧侔霛駶櫚敫珊禋夂?，年均降水量?50 mm；寧縣、正寧和洛川屬大陸性季風(fēng)半濕潤氣候，年均降水量695 mm，降水量高于平?jīng)?，更有利于微、小孔隙的形成。此外，黃土臺塬區(qū)的太古處于晉中盆地，忻州處于相對封閉性的忻定盆地，屬典型大陸性季風(fēng)半干旱氣候，與潼關(guān)靈寶具有截然不同的沉積環(huán)境，因此，孔隙數(shù)也呈現(xiàn)出較大差異。

圖6 典型地貌區(qū)黃土的孔隙數(shù)統(tǒng)計Fig.6 Pore number of loess in typical geomorphologies

不同典型地貌區(qū)原狀黃土平均孔隙面積的變化如圖7所示。由圖可知，梁峁區(qū)的黃土平均孔隙面積均值較大，遠大于黃土塬區(qū)，其原因是梁峁區(qū)黃土中大孔隙占主導(dǎo)地位；塬區(qū)的黃土平均孔隙面積呈現(xiàn)出自西向東遞減的趨勢；臺塬區(qū)的靈寶黃土平均孔隙面積相對較大，這是因為靈寶黃土的孔隙數(shù)量相對較小。

圖7 典型地貌區(qū)黃土的平均孔隙面積統(tǒng)計Fig.7 Average pore area of loess in typical geomorphologies

2.1.3孔隙度分維值

孔隙度分維值通常用小于某孔隙(r)的累積孔隙數(shù)目N(≤r)的分布特征來進行描述。通過改變孔徑r得到一系列對應(yīng)的N(r)，在雙對數(shù)坐標(biāo)系中繪制關(guān)系曲線，取其穩(wěn)定直線部分斜率的負值即為孔隙度分維值Dc，計算公式為：

(1)

圖8為典型地貌區(qū)的原狀黃土孔隙度分維值分布。黃土梁峁區(qū)孔隙度分維值較為相近，均值為1.63，符合隴西黃土孔隙類型中中孔隙占據(jù)主導(dǎo)地位的一般規(guī)律[3]。在黃土塬區(qū)，孔隙度分維值呈現(xiàn)出自西向東逐漸增加的趨勢，這表明在黃土塬區(qū)自西向東孔隙間尺寸相差逐漸增大，均一性變差。在黃土臺塬區(qū)，潼關(guān)與靈寶孔隙度分維值呈現(xiàn)出自西向東遞減的趨勢，這是由于山西太古和山西忻州地處黃土高原東北邊緣，地質(zhì)構(gòu)造特殊，地形地貌與潼關(guān)靈寶差異較大，表現(xiàn)出孔隙度分維值較大、孔隙尺度相差較大、均一性差的細觀特征。

圖8 典型地貌區(qū)黃土的孔隙度分維值統(tǒng)計Fig.8 Fractal dimension of pore porosity of loess in typical geomorphologies

2.2 孔隙排列特征

已有研究結(jié)果也表明[21-22]概率熵可以描述黃土孔隙的整體排列狀況，概率熵越小，孔隙排列越規(guī)則，其有序性和定向性就越強，結(jié)構(gòu)越穩(wěn)定。概率熵的計算公式為：

(2)

式中：n——將0°～180°分成區(qū)間長度為α的等份區(qū)間的個數(shù)；

mi——孔隙的長軸方向在第個區(qū)間內(nèi)的個數(shù)。

Hm的取值為 0～1，Hm越小，孔隙排列越規(guī)則，有序性越高，Hm越大有序性越低。

圖9為典型地貌區(qū)原狀黃土孔隙概率熵的分布。除靈寶、太古和忻州外，其他取樣點孔隙概率熵較大，均大于0.98，孔隙排列不規(guī)則、缺乏明顯定向性，這是因為黃土由風(fēng)力搬運作用沉積形成，在未受擾動的狀態(tài)下原狀黃土的孔隙結(jié)構(gòu)排列隨機性很強。靈寶、太古和忻州均處在黃土高原東緣，屬于黃土臺塬地貌，其中靈寶處于汾渭地塹邊緣，新構(gòu)造運動強烈，擁有新生代巨厚的陸相堆積，黃土覆蓋深厚，且長期受地表徑流侵蝕，形成塬高溝深、嶺谷起伏的臺塬溝壑地貌，因此在外營力作用影響下，黃土孔隙多處于變化重組狀態(tài)，孔隙結(jié)構(gòu)再次排列，導(dǎo)致其孔隙排列相對有序。太古地處晉中盆地，忻州地處忻州盆地，屬于半干旱地區(qū)的典型封閉式盆地，構(gòu)造運動活躍，因此孔隙定向排列相對較好。

圖9 典型地貌區(qū)黃土的孔隙概率熵統(tǒng)計Fig.9 Probability entropy of loess in typical geomorphologies

2.3 孔隙形態(tài)特征

2.3.1形狀系數(shù)

形狀系數(shù)[23]的定義為：

Fi=Cc/Sa(3)

式中：Cc——與孔隙等面積的圓周長；

Sa——孔隙的實際周長。

如果計算單個孔隙的形狀系數(shù)，誤差較大且沒有意義，因此采用平均形狀系數(shù)統(tǒng)計分析孔隙形狀特征，平均形狀系數(shù)越大，孔隙形狀越圓滑，顆粒形狀也相對圓滑，空間排列越緊密。平均形狀系數(shù)F的定義為：

(4)

式中：n——統(tǒng)計孔隙數(shù)。

F的取值在(0,1]之間，其值越大，孔隙的形狀越圓滑；其值越小，孔隙形狀越狹長。

典型地貌區(qū)黃土孔隙平均形狀系數(shù)的變化如圖10所示。梁峁區(qū)黃土的平均形狀系數(shù)較為接近，均值為0.45，該區(qū)黃土孔隙圓滑程度適中。這是由于六盤山以西黃土梁峁區(qū)地勢起伏大，新構(gòu)造運動強烈，屬溫帶大陸性氣候，降水量稀少，孔隙經(jīng)過多次失穩(wěn)破裂重組再達到新的平衡狀態(tài)，導(dǎo)致該區(qū)黃土平均形狀系數(shù)適中。塬區(qū)黃土的平均形狀系數(shù)整體高于梁峁區(qū)和臺塬區(qū)，其原因是黃土塬區(qū)位于鄂爾多斯地臺，區(qū)內(nèi)受構(gòu)造運動影響輕微，黃土孔隙較小、圓滑程度較好，平均形狀系數(shù)較高。潼關(guān)與靈寶地處構(gòu)造活躍的渭河斷陷帶，斷裂發(fā)育，新地質(zhì)時期垂直差異運動強烈，原狀黃土孔隙較大、圓滑程度較差，平均形狀系數(shù)較低。太古位于晉中盆地，忻州位于封閉式的忻定盆地，其特殊的地形地貌與地質(zhì)構(gòu)造導(dǎo)致了太古和忻州的孔隙細小、形狀相對圓滑，平均形狀系數(shù)較高。

圖10 典型地貌區(qū)黃土的平均形狀系數(shù)統(tǒng)計Fig.10 Average form factor of loess in typical geomorphologies

2.3.2孔隙分形維數(shù)

孔隙形態(tài)存在分形特征，孔隙分形維數(shù)反映孔隙結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度[24-25]，SEM圖像中孔隙的等效面積和周長之間存在如下關(guān)系：

lgL=D/2×lgA+C(5)

式中：A——任意一個多邊形的等效面積；

L——多邊形的等效周長；

C——常數(shù)；

D——孔隙分形維數(shù)。

D取值介于1～2之間，D越大，孔隙結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，孔隙的空間形貌特征偏離光滑表面的程度越遠[26]。

圖11為典型地貌區(qū)原狀黃土孔隙分形維數(shù)的變化。黃土塬區(qū)的孔隙分形維數(shù)較低，表明孔隙復(fù)雜程度相對簡單。黃土梁峁區(qū)孔隙分形維數(shù)較高，孔隙復(fù)雜程度整體高于黃土塬區(qū)，黃土臺塬區(qū)不同取樣點孔隙分形維數(shù)差異較大。經(jīng)分析，典型地貌區(qū)黃土的平均形狀系數(shù)和孔隙分形維數(shù)呈負相關(guān)關(guān)系，平均形狀系數(shù)越大，孔隙形狀就越圓滑，孔隙結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度降低，孔隙分形維數(shù)減小。

圖11 典型地貌區(qū)黃土的孔隙分形維數(shù)統(tǒng)計Fig.11 Pore fractal dimension of loess in typical geomorphologies

2.4 孔隙類型

不同典型地貌區(qū)氣候條件和地質(zhì)環(huán)境的不同，原狀黃土孔隙細觀結(jié)構(gòu)也有著明顯的差異[27]。分析圖2發(fā)現(xiàn)，原狀黃土細觀結(jié)構(gòu)有著顯著的區(qū)域性變化規(guī)律，研究區(qū)域內(nèi)由西部梁峁區(qū)的粒狀、架空接觸式結(jié)構(gòu)逐漸過渡到東部臺塬區(qū)的凝塊、鑲嵌膠結(jié)式結(jié)構(gòu)。

高國瑞[28]通過對我國各地區(qū)黃土顯微結(jié)構(gòu)的分類，認為骨架顆粒形態(tài)、排列方式和連接形式是影響黃土孔隙細觀結(jié)構(gòu)的主要因素，并據(jù)此將黃土細觀結(jié)構(gòu)類型劃分為12個類型。按照該分類標(biāo)準(zhǔn)將上述3個典型地貌區(qū)的黃土孔隙細觀結(jié)構(gòu)分為5類(表1)。

表1 典型地貌區(qū)黃土細觀結(jié)構(gòu)分類Table 1 Loess microstructure in typical geomorphologies

黃土細觀結(jié)構(gòu)中的骨架顆粒形態(tài)在不同典型地貌區(qū)具有明顯的差異性。黃土梁峁區(qū)顆粒形態(tài)以粒狀為主，具有足夠的剛性，其外形也呈剛性形態(tài)，在表面上附著較多的碳酸鈣微晶體[28]；黃土塬區(qū)與臺塬區(qū)顆粒形態(tài)則逐漸向凝塊過渡。結(jié)合典型地貌區(qū)年降水量等氣象資料分析，黃土顆粒形態(tài)的變化與區(qū)域氣候差異密切相關(guān)。黃土高原西部的梁峁區(qū)氣候干旱，黃土顆粒中的碳酸鈣保存得較好，顆粒具有剛性；黃土高原東部的臺塬區(qū)氣候濕潤，顆粒中的碳酸鈣微晶體被淋失，顆粒逐漸變軟，由于粒狀顆粒的剛性與傳力性能逐漸減弱，外形逐漸柔軟，顆粒表面的碳酸鈣微晶體也逐漸消失，土中多見由于淋漓作用導(dǎo)致的鈣質(zhì)結(jié)核[28]，粒狀顆粒先是合并為集粒，然后轉(zhuǎn)變?yōu)槟龎K。

分析發(fā)現(xiàn)，位于六盤山以西梁峁區(qū)的黃土孔隙類型以架空孔隙為主，黃土高原中東部的塬區(qū)與臺塬區(qū)黃土孔隙類型逐漸向鑲嵌孔隙過渡。這是因為黃土孔隙類型受到氣候、顆粒成分、顆粒連接形式、風(fēng)化成土作用強弱以及土體壓密程度等多因素的影響。六盤山以西黃土梁峁區(qū)處于干旱半干旱氣侯條件，降水量少，沉積下來的土顆粒粒徑較大，骨架顆粒多以棱角或棱邊接觸，相互架空，構(gòu)成大量架空孔隙，鑲嵌孔隙含量較低；黃土塬區(qū)與臺塬區(qū)氣候相對濕熱，黏粒成分增多，因此架空孔隙顯著減少，鑲嵌孔隙含量增多。

此外，作為孔隙細觀結(jié)構(gòu)的重要表征，黃土顆粒的連接形式也呈現(xiàn)出明顯的區(qū)域性變化規(guī)律。黃土梁峁區(qū)骨架顆粒之間以接觸連接為主，顆粒直接接觸，接觸面很小，連接處只有極少的黏粒或鹽晶膠結(jié)物；黃土塬區(qū)與黃土臺塬區(qū)則以膠結(jié)連接為主，顆粒之間接觸面積較大，連接處有很厚黏土層或鹽晶膠結(jié)物。連接形式的變化和物源區(qū)距離、氣候條件、碳酸鈣淋溶有關(guān)，西北部黃土梁峁區(qū)接觸連接占優(yōu)勢，東南部黃土臺塬區(qū)膠結(jié)連接占優(yōu)勢，介于兩者之間的黃土塬區(qū)往往兩種連接形式同時存在[28]。

3 結(jié)論

(1) 不同典型地貌區(qū)的黃土孔隙細觀特征具有顯著差異，即使在同一地貌區(qū)隨著地理位置的變化，孔隙細觀結(jié)構(gòu)特征也有所不同，黃土梁峁區(qū)的表觀孔隙比明顯大于黃土塬區(qū)與臺塬區(qū)。

(2) 黃土梁峁區(qū)與黃土臺塬的潼關(guān)、靈寶，孔隙數(shù)大致呈現(xiàn)出自西向東遞減的趨勢，黃土塬區(qū)孔隙數(shù)自西向東遞增，太古、忻州、潼關(guān)、靈寶孔隙數(shù)具有較大差異。平均孔隙面積和孔隙數(shù)成負相關(guān)關(guān)系，平均孔隙面積越大，孔徑大的孔隙越多。

(3) 孔隙度分維值整體一致，黃土塬區(qū)自西向東遞增，但是潼關(guān)、靈寶和太古、忻州孔隙度分維值差異較大。不同典型地貌區(qū)的孔隙概率熵多在0.98以上，孔隙排列較為混亂，缺乏明顯定向性。

(4) 黃土塬區(qū)的平均形狀系數(shù)要高于黃土梁峁區(qū)和臺塬區(qū)，孔隙形狀較為圓滑。分形維數(shù)和平均形狀系數(shù)呈負相關(guān)關(guān)系，黃土塬區(qū)分形維數(shù)最低，孔隙較完整，孔隙復(fù)雜程度低。

(5) 由于氣候條件和地質(zhì)環(huán)境不同，不同典型地貌區(qū)原狀黃土的孔隙細觀結(jié)構(gòu)類型也具有顯著差異。研究區(qū)域內(nèi)顆粒形態(tài)由西部黃土梁峁區(qū)的粒狀、架空接觸式結(jié)構(gòu)逐漸向東部臺塬區(qū)過渡到凝塊、鑲嵌膠結(jié)式結(jié)構(gòu)。