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（2）电镜图像定性分析。利用微观图像直接观测黄土颗粒和孔隙的微观结构，对不同循环条件下
的黄土微观结构变化特征进行定性分析，限于篇幅，仅展示工况 2 中第 1 次和第 12 次干湿循环后黄土
试样微观结构图像，如图 4 所示。1 次干湿循环条件下，黄土结构较为紧密，土颗粒间以嵌固排列和
面接触为主，孔隙含量相对较低，如图 4（a）。12 次干湿循环后，黄土微观结构逐渐松散，大量中、
大孔隙存在，黄土结构较为薄弱位置有孔隙贯通形成微观裂隙，孔隙发育处黄土颗粒间的连接方式
转变为架空排列和点接触，如图 4（b）。究其原因为干湿循环过程中，黄土颗粒间的胶结物质反复溶
解迁移，使得颗粒间的联结强度持续降低，部分矿物在干湿循环过程中不断膨胀或收缩，导致颗粒
间的联结作用在不均匀的拉应力下发生破坏，颗粒较大的集粒逐渐破碎，土颗粒间趋向于离散。

架空排列

点接触
微观裂隙
面接触 嵌固排列

（a）1 次干湿循环 （b）12 次干湿循环
图 4 工况 2 干湿循环中原状黄土微观图像

由上述宏微观结果分析可知，干湿循环过程中，原状黄土表现出了明显的劣化特征，土颗粒间
稳定的面接触和嵌固排列逐渐转变为不稳定的点接触和架空排列（图 4（a）（b）），黄土结构变得松散。
随着循环次数的增加，原状黄土孔隙结构持续发育，孔隙含量不断增长（图 3（a）），同时由于原状黄
土内部孔隙分布不均匀 ［17］ ，孔隙的扩张过程主要集中在孔隙较多的脆弱部位，因此孔隙的集中度也
呈现增长趋势（图 3（b））。随着黄土孔隙结构的不断扩张，黄土颗粒间的距离逐渐增大，使得颗粒间
的吸引力不断降低，与此同时，黄土中普遍存在的胶结物质在干湿循环作用下反复溶解迁移，使得
颗粒间的胶结力持续衰减，导致黄土黏聚力在干湿循环过程中不断减小（图 2（a））。然而，黄土颗粒
间的咬合摩擦作用受干湿循环影响并不显著，黄土内摩擦角变化幅度较小（图 2（b））。原状黄土峰值
偏应力反映黄土抗剪强度，受黏聚力和内摩擦角影响，呈现出持续减小的变化规律（图 1（a））。

3 原状黄土宏-微观参数关系研究

大量研究表明，土体微观结构特征的改变会对宏观力学性能产生重大影响，二者之间有着千丝
万缕的联系。为定量研究原状黄土宏观和微观参数间的数量关系，分别定义黄土可变性参数和孔隙
特征参数表达式，将二者作为桥梁用以研究原状老黄土宏-微观参数的函数关系。
3.1 基于宏观力学参数的原状黄土可变性参数

3.1.1 原状老黄土可变性参数表达式 综合结构势思想首先由谢定义等 ［18］ 提出，众多专家学者在其
基础上进行了深入的研究并取得了丰硕的成果。综合结构势思想认为土体的结构性是联结和排列两
方面的综合反映，结构的联结特征和排列特征分别称为结构的可稳性和可变性。结构性参数定义为
m 与 m 的比值 ［19］ ，其中 m 反映土体的可变性，m 越大则可变性越大，m 反映土体的可稳性，m 越
1 2 1 1 2 2
小则可稳性越大，即土体结构性的大小由可变性与可稳性的乘积决定。黄土的结构性与其宏观力学
性能有着密切联系 ［17］ ，原状黄土在压剪作用下的抗力构成主要表现为胶结产生的抗力、水膜吸力作
用产生的抗力以及嵌固摩擦作用产生的抗力三部分，而黄土可变性和可稳性的丧失会分别使三者所
表现出的结构势释放，导致黄土抗剪强度衰减，即可以认为黄土的抗剪强度源于黄土的结构性，结

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