Page 114 - 水利学报2021年第52卷第3期

继续研究。
3.3 干湿循环作用下压实黄土强度指标的劣化度 为进一步定量研究干湿循环作用下压实黄土的三

轴剪切强度指标劣化程度，将三轴剪切强度指标按式（1）、式（2）定义的三轴强度参数指标劣化度对
不同干湿循环作用次数压实黄土的黏聚力和内摩擦角进行计算，计算结果见图 5 和图 6。
c - c
DR = 0 c n × 100% （1）
c
0
φ - φ
DR = 0 n × 100% （2）
φ
φ
0
式中：DR 、DR 分别为黏聚力劣化度和内摩擦角劣化度，当 DR=0 时，强度指标未发生劣化，当 0<
c
φ
DR<1 时，强度指标表现为劣化，%；c 、c 分别为干湿循环次数为 0 的初始黏聚力和干湿循环次数为
0 n
n 的黏聚力，kPa；φ 、φ 分别为干湿循环次数为 0 的初始内摩擦角和干湿循环次数为 n 的内摩擦
0 n
角，°。
由图 5 可知，干湿循环路径 a、b、c、d 的黏聚力劣化度均随干湿循环次数先增大至峰值后逐渐
减小，其中在峰值之前各干湿循环路径的曲线由陡变缓的顺序为 d、c、b、a，之后曲线逐渐趋于平
缓。干湿循环路径 a、b、c、d 的黏聚力最大劣化度分别出现在干湿循环 n=9 次、n=6 次、n=6 次、n=
3 次，这与临界干湿循环次数一致。
由图 6 可知，不同干湿循环路径的压实黄土内摩擦角劣化度变化趋势与黏聚力的劣化度变化趋势
相似，随着干湿循环次数的逐渐增加，内摩擦角劣化度先增大，之后缓慢减小。其中干湿循环路径
b、c、d 均在干湿循环次数 n=3 次时达到最大值，在之后的 9 次干湿循环中，内摩擦角劣化度变化相
对不大，只在 0 ~ 5%范围内变化。干湿循环路径 a 的内摩擦角劣化度逐渐增大，在干湿循环次数 n=9
次时达到最大值，之后缓慢减小。干湿循环路径 a、b、c、d 的内摩擦角劣化度曲线达到峰值之后随
着干湿循环次数的继续增加逐渐减小，在 n=12 次之后内摩擦角劣化度变化很小，曲线趋于平缓。

图 5 不同干湿循环路径黏聚力劣化度 图 6 不同干湿循环路径内摩擦角的劣化度
采用分段函数法利用式（3）对压实黄土黏聚力劣化度和内摩擦角劣化度计算结果进行拟合，拟合
参数见表 3 和表 4。
ìb n + c n 2 n ≤ n
ï c ( ) c ( ) c
φ
φ
ï
DR = í b′ （3）
φ
c ( ) c ( )
φ
ïa - n > n
ï c ( ) n c ′c ( ) c
φ
φ
î e
式中：a c ( ) 为最终劣化度，%；b c ( ) 、b′ c ( ) 为控制劣化发展速度的参数；c c（φ） 、c ′ c ( ) 为控制劣化曲线发
φ
φ
φ
φ
展方向（增大或减小）的参数；n 为干湿循环次数；n 为临界干湿循环次数。
c
由表 3 和表 4 的拟合参数可以看出，式（3）对压实黄土的黏聚力劣化度和内摩擦角劣化度拟合分
别具有很高的相关性，相关指数 R 均大于 0.97 以上，该分段函数关系式能够反映出劣化度随干湿循
2
环次数的变化过程，各拟合参数能够较好的反映出曲线的发展规律。因此，可利用式（3）对压实黄土
— 364 —