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水 利 学 报

2021 年 3 月 SHUILI XUEBAO 第 52 卷 第 3 期

文章编号：0559-9350（2021）03-0359-10

干湿循环作用下压实黄土三轴剪切特性试验研究

郝延周 ，王铁行 ，汪 朝 ，金 鑫 3
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（1. 西安建筑科技大学 土木工程学院，陕西 西安 710055；2. 西安建筑科技大学 资源工程学院，陕西 西安 710055；
3. 西安工业大学 建筑工程学院，陕西 西安 710021）
摘要：为研究干湿循环引起的压实黄土结构损伤对其应力-应变特征及三轴剪切强度的影响，对最优含水率条件
下压实到干密度为 1.7 g/cm 的黄土试样进行不同路径的干湿循环试验和三轴剪切试验。结果表明：干湿循环对压
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实黄土的三轴剪切特性影响显著，随着干湿循环次数的增加，压实黄土的应力-应变曲线先急剧下移，再逐渐上
移，最后趋于稳定；干湿循环对压实黄土三轴剪切强度具有劣化作用，存在临界干湿循环次数 n c，当干湿循环次
数小于临界干湿循环次数时强度指标急剧减小，等于临界干湿循环次数时强度指标最小，大于临界干湿循环次数
时强度指标逐渐增大并趋于稳定；分段函数能够较好反映三轴剪切强度指标的劣化规律和劣化过程；受干湿循环
幅度影响，压实黄土存在干湿循环最劣含水率 w w，可以根据压实完成后黄土的瞬时含水率是否接近或等于最劣含
水率来评价干湿循环对三轴剪切强度的劣化程度。
关键词：干湿循环；压实黄土；应力-应变曲线；临界干湿循环次数；劣化度；最劣含水率
中图分类号：TU411.7 文献标识码：A doi：10.13243/j.cnki.slxb.20200296

1 研究背景

压实处理后的黄土坝基、路基和边坡等在后期运营中受自然因素如水位升降、降水、蒸发等反
复干湿循环的作用，导致其力学性能发生变化。干湿循环会使岩土体的力学性质发生不可逆转的变
化 ［1-3］ ，对岩土体的微细观结构造成一定的损伤，引起强度的劣化 ［4-5］ 。直接用压实黄土的三轴剪切特
性去评价长期运营中土的力学特性会产生一定的误差，导致压实黄土坝基、地基、边坡等在后期运
营中出现沉降、开裂等工程问题。因此，研究干湿循环作用下压实黄土的强度变化规律具有重要的
工程意义。
目前，不少学者对干湿循环作用下土的力学特性进行了研究。干湿循环导致土体强度和变形模
［6］
［7］
量明显降低，且在第一次干湿循环后的衰减最大 。吕海波等 通过试验得出膨胀土抗剪强度随干湿
循环次数增加而衰减，最终趋于稳定。原状膨胀土的抗剪强度在同一级荷载下随着干湿循环次数的
增多而衰减 ［8-10］ 。孙德安等 ［11］ 对初始状态相同南阳膨胀土试样进行 1 ~ 6 次干湿循环，干湿循环过程
［12］ ［13］
中相同吸力的试样含水率略降低、孔隙比略增大、持水能力略降低。Al-Homoud 、Zhang 等 、
Nowamooz 等 ［14］ 研究了干湿循环对膨胀土的变形特性的影响，膨胀土的变形在第一次干湿循环时最为
［15］
明显，且在经历 3 ~ 5 次循环后达到平衡状态。Aldaood 等研究发现干湿循环导致人工改良土的强度
衰减。刘文化等 ［16-17］ 通过试验对大连典型粉质黏土 6 次干湿循环前、后的力学特性的变化规律研究，
发现初始干密度对干湿循环响应具有影响，干湿循环过程中试样内部结构调整和基质吸力的压密作
用使得土体的力学特性发生了不可逆转的变化。程富阳等 ［18］ 通过不固结不排水三轴试验，得出随干
湿循环次数增加和干湿循环幅度增大，饱和红土的黏聚力和内摩擦角减小，干湿循环次数的影响大

收稿日期：2020-05-01；网络首发时间：2020-11-12
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网络首发地址：http：/kns.cnki.net/kcms/detail/11.1882.TV.20201112.1235.003.html
基金项目：陕西省重点研发计划项目（2018ZDCXL-SF-30-9）
作者简介：郝延周（1982-），博士，讲师，主要从事黄土力学特性研究。E-mail：30010508@hncj.edu.cn
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