Page 54 - 2022年第53卷第4期

180 工况 1 152.37 80 工况 2 68.29
峰值偏应力 q/孔隙特征参数 K×10 3 120 拟合曲线 65.79 峰值偏应力 q/孔隙特征参数 K×10 3 40 拟合曲线 15.89
150
60

90
20
60
30
2
2
0 19.98 25.00 39.36 R =0.99826 0 3.10 3.74 6.47 R =0.99822
160 165 170 175 180 185 190 120 130 140 150 160 170 180
黏聚力 c/kPa 黏聚力 c/kPa
（a）工况 1 （b）工况 2

25 工况 3 22.26
峰值偏应力 q/孔隙特征参数 K×10 3 15 拟合曲线 12.97
20

10
7.88

2

0 5 3.36 4.89 R =0.98901
85 90 95 100 105 110 115
黏聚力 c/kPa
（c）工况 3
图 8 原状老黄土峰值偏应力与孔隙特征参数的比值和黏聚力的关系曲线

且二者的变化规律均服从指数函数关系，拟合曲线如图 8 所示，由此得到原状黄土宏-微观参数的函
数关系如式（5）所示：
q q B 2 c
K = F ⋅ D = B e （5）
1
式中 B 、B 为拟合参量。
1 2
可以看出，在 3 种工况中，式（5）均取得了良好拟合效果，拟合度均大于 0.9，且图形较为简单，
仅含有两个拟合参量，易于描述黄土各项宏观和微观参数间的数量关系。为研究式（5）的物理意义，
参考原状黄土可变性参数 m，将原状黄土抗剪强度视为黏聚力和孔隙特征参数的贡献量之和，用q/K

来衡量黏聚力 c 对原状黄土抗剪强度的贡献比例。随着原状黄土黏聚力的增加，一方面，颗粒间的联
结强度增大，黄土可稳性对抗剪强度的贡献增加；另一方面，黏聚力的增大使颗粒排列结构的稳定
性和承载力增强，可变性对黄土抗剪强度的贡献增加，两方面共同作用下，黏聚力的贡献量在黄土
抗剪强度中的占比呈指数增长。
为验证上述黄土宏-微观参数函数关系式的合理性，利用 Jian Xu 等 ［23］ 的原状黄土试验数据进行
验证。文献中试验土体为 Q 原状黄土，干湿循环下限含水率为小于 1%的绝对干燥条件，干湿循环上
3
限含水率和三轴试验测试含水率均为 20%，文中以试样不同初始含盐量将干湿循环工况划分为 4 种，
初始含盐量分别为 0.0%、0.5%、1.0%和 1.5%。文献中相关试验数据，以及孔隙特征参数 K 和峰值偏
应力与孔隙特征参数比值q/K 计算结果如表 2 所示，峰值偏应力与孔隙特征参数的比值q/K 和黏聚力 c
的拟合曲线如图 9 所示。由图可知，文献 4 种工况下，试验数据均服从式（5）分布，拟合度均大于
0.9，说明利用式（5）来分析解释黄土宏观和微观参数的函数关系是较为合理的。

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