Page 110 - 水利学报2021年第52卷第3期

于干湿循环幅度的影响。曹玲等 ［19］ 通过三轴试验探讨了三峡库区滑带土经过多次干湿循环后饱和试
样的黏聚力和内摩擦角下降情况。袁志辉等 ［20］ 发现干湿循环对原状黄土与压实黄土的抗剪强度均会
产生劣化效应；王飞等 ［21］ 认为割线模量与干湿循环次数呈指数减小，与初始压实度呈指数增大关
系；刘宏泰等 ［22］ 通过三轴压缩和三轴渗透试验，得出干湿循环作用使重塑黄土强度逐渐衰减和渗
透性增强的规律；胡长明等 ［23］ 建立了考虑干密度、干湿循环幅度、干湿循环下限含水量的干湿循
环强度劣化模型，通过该模型分析了压实黄土填方边坡稳定，并揭示了强度劣化的微观机制；张
芳枝等 ［24］ 研究发现吸湿-脱湿循环过程不仅使非饱和土的有效内摩擦角降低，而且对吸力内摩擦角值
产生一定影响。王铁行等 ［25］ 通过试验研究了干湿循环作用下压实黄土动强度性质，结果表明压实黄
土的动强度随干湿循环次数的增加先减小再逐渐增大。
上述研究大多认为土体在 3 ~ 6 次干湿循环作用后其强度趋于稳定，但受土的类型、结构和矿物
成分以及干湿循环路径和干湿循环幅度等影响，这一结论具有一定的局限性，且对更多干湿循环次
数和不同干湿循环路径条件下土的强度性质变化趋势的研究甚少；另外，上述研究主要集中在干湿
循环作用下土的强度劣化规律，对干湿循环作用下强度劣化程度的评价方法还未提出。因此，需要
对更多干湿循环次数和不同干湿循环路径条件下的压实黄土强度变化趋势进行深入研究，并从中得
出能够评价干湿循环作用下压实黄土强度劣化程度大小的方法。基于此，本文通过对不同干湿循环
次数和不同干湿循环路径的压实黄土试样进行三轴剪切试验，研究不同干湿循环路径和多次干湿循
环作用下压实黄土的三轴剪切特性变化规律，探讨能够指导压实黄土实际工程的干湿循环强度劣化
程度评价方法。

2 试验概况

2.1 试样制备 试验所用黄土样取自西安市某基坑，属于 Q 马兰黄土，呈黄褐色、可塑、稍湿-
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湿，其物理性质指标见表 1。通过室内标准击实试验测定土的最大干密度为 1.73 g/cm ，最优含水率
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为 18.9%。将现场土层中取得的原状黄土土样自然风干，用橡皮锤捶碎，然后过 2 mm 孔径筛，配制
成含水率 w 为 18.9%的土样，密封放置 48 h 以上使水分分布均匀。将土样分 4 层竖向压实，制备干密
度为 1.70 g/cm（压实度为 98.3%），土样尺寸为直径 39.1 mm、高 80 mm 的干湿循环试样，干湿循环后
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用于三轴剪切试验。干密度误差小于等于 0.02 g/cm 。
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表 1 黄土的主要物理特性指标

颗粒组成/%
液限 W L/% 塑限 W P/%
>0.075mm 0.075~0.01mm 0.01~0.005mm <0.005mm
30.8 18.6 3.72 52.18 15.44 28.66
2.2 干湿循环试验 为使干湿循环作用对压实黄土强度劣化充分发挥，设置 4 种干湿循环路径（见表

2），对应的试验编号分别为 a、b、c、d，下限含水率分别设置为：18.9%、12.9%、6.9%、0.9%，对
应的干湿循环幅度（A）分别为：4.1%、10.1%、16.1%和 22.1%，以模拟压实黄土施工完成后不同深度
处饱和（水位上升）、减湿（水位下降）、再饱和、再减湿的循环过程。试样饱和过程采用抽真空饱和
法，试验测得饱和后的含水率均在 23%左右，且相差不超过 0.1%，饱和度大于 98%；减湿过程采用
烘干法（40 ℃），由于 d 循环路径采用低温烘干无法达到目标含水率 0.9%，因此，d 循环路径在低温烘
干至含水率 3%后采用高温烘干（105 ℃）法减湿至目标含水率；干湿循环历时（1 循环）包括饱和过程时
间和减湿至目标含水率的时间（见表 2）。试样增湿或减湿后用保鲜膜密封放置在保湿缸中 24 h 以上使
试样中含水率达到均匀分布。将试样制备好后用保鲜膜包裹并用胶带轻松缠绕以利于土中水分只能
通过试样的两端进行迁移，近似模拟水分的一维迁移。试样的含水率通过控制其质量来实现，精度
控制在±0.1 g。干湿循环次数达到试验要求的次数后由饱和减湿至同一试验含水率 18.9%进行三轴剪

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