Page 113 - 水利学报2021年第52卷第3期

与干湿循环次数的关系曲线在临界干湿循环次数 n 之前斜率逐渐减小，且减小幅度较大，其中在 n=1
c
时曲线最陡，斜率最大；干湿循环路径 a 的强度在临界干湿循环次数 n 之前随干湿循环次数的增大减
c
小相对比较缓慢，曲线斜率相对较小，而干湿循环路径 d 的强度减小相对比较剧烈，曲线斜率相对较
大；对比分析不同干湿循环路径在相同围压条件下的强度与干湿循环次数关系曲线的最低点对应的
强度值可以明显得出，干湿循环 c 路径的强度值最小，其次为 d 路径和 b 路径，a 路径的强度值相对最
大。在临界干湿循环次数 n 之后强度与干湿循环次数的关系曲线斜率由负值变为正值后逐渐增大，
c
增大幅度相对较小，其中干湿循环路径 a、b 在 n≥15 时，干湿循环路径 c、d 在 n≥12 时曲线趋于平
缓。
干湿循环幅度和下限含水率对压实黄土三轴剪切强度的劣化具有一定影响。随着干湿循环幅度
的逐渐增大和下限含水率的逐渐减小，在σ =100 kPa 围压下，不同干湿循环路径压实黄土三轴剪切
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强 度 劣 化 的 最 大 程 度 分 别 为 ： 干 湿 循 环 路 径 a（A=4.1%）为 42.48%， 干 湿 循 环 路 径 b（A=10.1%）为
55.55%，干湿循环路径 c（A=16.1%）为 65.95%，干湿循环路径 d（A=22.1%）为 63.56%；其中干湿循环
路径 c 的三轴剪切强度劣化最明显。在σ =100 kPa 围压下，不同干湿循环路径的压实黄土试样在干湿
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循环 12 次后的三轴剪切强度最终劣化程度分别为：干湿循环路径 a 为 37.93%，干湿循环路径 b 为
42.49%，干湿循环路径 c 为 53.22%，干湿循环路径 d 为 44.54%。
根据摩尔-库伦理论求得抗剪强度指标：黏聚力 c 和内摩擦角φ。建立黏聚力 c 和内摩擦角φ与
干湿循环次数 n 的关系曲线见图 3 和图 4。由图 3 可知压实黄土的黏聚力随着干湿循环次数的增加
先 急 剧 减 小 再 逐 渐 增 大 ， 具 有 明 显 的 转 折 点 ， 转 折 点 与 干 湿 循 环 路 径 有 关 。 转 折 点 前 的 曲 线 较
陡，斜率较大。干湿循环路径 a 的黏聚力在 n=9 次以后开始逐渐增加，但增大幅度不大，干湿循
环路径 b、c 的黏聚力在干湿循环 n=6 次以后开始逐渐增大，干湿循环路径 d 的黏聚力在干湿循环
n=3 次以后开始逐渐增大；干湿循环路径 a、b、c、d 分别在其曲线转折点处的黏聚力与初始值相
比分别降低了 36.1、43.71、74.23 和 72.05 kPa，其中干湿循环路径 c 的降低幅度最大，干湿循环路
径 a 的降低幅度最小。当干湿循环次数大于 12 次时，压实黄土的黏聚力与干湿循环次数的关系曲
线 斜 率 逐 渐 减 小 ； 当 干 湿 循 环 次 数 大 于 15 次 时 ， 各 干 湿 循 环 路 径 的 黏 聚 力 变 化 曲 线 逐 渐 趋 于 平
缓。

图 3 黏聚力与干湿循环次数的关系 图 4 内摩擦角与干湿循环次数的关系
由图 4 可知压实黄土的内摩擦角随干湿循环次数增加的变化规律与黏聚力的变化趋势相似，在
n=1 次干湿循环作用下除干湿循环 a 路径外其他路径内摩擦角减小明显，在达到各自临界干湿循环次
数 n 之后内摩擦角稍有增加，仅在约 0 ~ 3°很小的范围内变化。当干湿循环次数大于 12 次时，压实黄
c
土的内摩擦角曲线趋于平缓。
实际填方工程中压实黄土在后期运营中经历无数次干湿循环，且干湿循环路径和幅度复杂多
变，压实黄土的三轴剪切强度及其强度指标在其孔隙和颗粒结构基本趋于稳定之后，三轴剪切强度

的指标趋于稳定值。本文黏聚力和内摩擦角趋于稳定值所对应的干湿循环次数分别为 n=15 和 n=12
次，其他干湿循环路径及循环幅度条件下的压实黄土强度及强度指标变化特征还需在后续的工作中

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