Page 56 - 2022年第53卷第4期

4 讨论

由上文可知，随着原状黄土内部孔隙含量和集中度的增大，黄土可变性参数 m 呈现出非单调变
化规律（图 7）。现对干湿循环过程中黄土可变性的变化机理作进一步讨论。
黄土的可变性是黄土内部不稳定结构承载能
力的反映，在结构未发生破坏时，其本身可以承 黏聚力 c
孔隙特征参数 K
受部分荷载，增强黄土的抗剪强度，而在结构发
生破坏后，其承载能力将会丧失，导致黄土强度
降低。黄土可变性的大小并不仅仅取决于孔隙特
征参数，同时与黄土的黏聚力也有着密切联系。 黏聚力 c/kPa 孔隙特征参数 K
在干湿循环过程中，原状黄土孔隙特征参数和黏
聚力的变化规律示意图如图 10 所示，黄土的孔
隙含量随循环次数的增加而不断增大（图 3（a）），
且孔隙集中度增加（图 3（b）），而黄土的黏聚力
却随着循环次数的增加而不断减小（图 2（a））。当 0 2 4 6 8
黄土中的孔隙发育程度很低时，土颗粒间以面接 干湿循环次数 N（次）
触和嵌固排列为主，内部架空结构较少且均为稳 图 10 黄土黏聚力和孔隙特征参数变化规律示意
定结构，这些结构由于变形空间的限制而难以发
生破坏。所以，即使黄土黏聚力较大，结构承载能力强，黄土的可变性实际上并不大；而当黄土中
的孔隙发育程度很高时，土颗粒间存在大量点接触和架空排列，结构很容易发生破坏，但由于黄土
黏聚力低，颗粒间联结强度弱，故结构的承载力不高，黄土可变性也不大。可以看出，在黏聚力和
孔隙发育程度处于极大或者极小的情况下，黄土的可变性均不大，反而是在黏聚力和孔隙发育程度
均处于大小适中的状态时，黄土内既存在充足的不稳定结构，颗粒间也有足以维持结构稳定承载的
联结力，黄土的可变性也较大。
对于结构密实的原状老黄土，在初始状态下，其内部多为稳定结构，黄土可变性较低。随着干
湿循环次数的增加，原状黄土内部的不稳定结构开始增多，黄土可变性有所增大。之后由于不稳定
结构的承载力持续降低，黄土可变性又会有所减小。因此干湿循环过程中，原状老黄土的可变性参
数会呈现出先增大后减小的变化规律，考虑到黄土原生结构的破坏和次生结构的产生过程，可变性
参数的增大和减小过程会不断重复发生，其变化曲线的波动现象（图 5）可以得到解释。

5 结论

本文通过三轴压缩试验和扫描电镜试验对不同干湿循环条件下原状黄土的宏观和微观参数进行
研究，基于综合结构势思想定义了黄土可变性参数，推导了孔隙特征参数表达式，并通过研究二者
的数量关系，构建了原状黄土宏-微观参数的函数关系式，得到结论如下：（1）在同一工况下，随着
干湿循环次数的增加，原状黄土孔隙含量不断增大，孔隙集中度增加，黏聚力逐渐降低，抗剪强度
持续劣化，但内摩擦角变化幅度较小；干湿循环幅度越大，下限含水率越高，干湿循环对原状黄土
的劣化影响越强，宏观力学性能的衰减和孔隙结构的扩张越快。（2）干湿循环过程中，原状黄土可变
性对抗剪强度的贡献比例有所增大；干湿循环幅度越大，下限含水率越高，干湿循环作用对黄土可
变性的增强效果越显著；随着干湿循环次数的增加，原状黄土内部原生结构逐渐破坏，次生结构逐
渐产生，黄土可变性参数的变化规律表现出非单调特征。（3）原状黄土可变性受孔隙发育程度影响显
著，可变性参数 m 随孔隙特征参数 K 非单调变化。随孔隙特征参数 K 的增大，原状黄土可变性参数 m
整体呈增长趋势变化，二者的变化规律与三角函数接近。（4）随着原状黄土黏聚力的增大，一方面，

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