极端干湿交替作用下浅层黄土剪切强度特性对比

邱明明; 李晓敏

doi:10.13471/j.cnki.acta.snus.ZR20240229

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极端干湿交替作用下浅层黄土剪切强度特性对比

研究论文 | 更新时间：2025-11-14

- 极端干湿交替作用下浅层黄土剪切强度特性对比
- The shear strength characteristics of shallow loess under extreme dry-wet alternating
- 中山大学学报(自然科学版)(中英文) 2025年64卷第3期页码：92-102
- 作者机构：
  
  延安大学建筑工程学院，陕西延安 716000
- 作者简介：
  
  邱明明（1985年生），男；研究方向：黄土力学与工程；E-mail：sxdfqiuming@163.com
- 基金信息：
  
  陕西省教育厅服务地方专项计划(21JC035);延安市重点研发计划(2019ZCSY-006);延安大学科研计划(2023KXJ-010;2021ZCQ011)
- DOI：10.13471/j.cnki.acta.snus.ZR20240229
  中图分类号： TU41
- 收稿：2024-07-12，
  
  录用：2025-01-14，
  
  网络出版：2025-04-02，
  
  纸质出版：2025-05-25
- 稿件说明：
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邱明明,李晓敏.极端干湿交替作用下浅层黄土剪切强度特性对比[J].中山大学学报(自然科学版)(中英文),2025,64(03):92-102.

QIU Mingming,LI Xiaomin.The shear strength characteristics of shallow loess under extreme dry-wet alternating[J].Acta Scientiarum Naturalium Universitatis Sunyatseni,2025,64(03):92-102.
邱明明,李晓敏.极端干湿交替作用下浅层黄土剪切强度特性对比[J].中山大学学报(自然科学版)(中英文),2025,64(03):92-102. DOI： 10.13471/j.cnki.acta.snus.ZR20240229.

QIU Mingming,LI Xiaomin.The shear strength characteristics of shallow loess under extreme dry-wet alternating[J].Acta Scientiarum Naturalium Universitatis Sunyatseni,2025,64(03):92-102. DOI： 10.13471/j.cnki.acta.snus.ZR20240229.

摘要

探明极端干湿交替气候条件下黄土的力学性质是地质体稳定性分析与评价的基础依据。以延安新区某工点路堑边坡Q

黄土为研究对象，开展原状与重塑黄土多次干湿循环试验和直剪试验，揭示干湿循环次数、路径、幅度以及法向压力对黄土抗剪强度及其指标的影响规律。研究结果表明：不同法向压力条件下干湿循环黄土剪应力与剪切位移关系曲线呈应变软化型，其峰值特征随干湿循环次数增加而逐渐减弱；原状黄土在干湿循环条件下抗剪强度衰减相较于重塑黄土更为显著，经历3次干湿循环后抗剪强度衰减幅度达77.82%以上；高、低压力段下干湿循环黄土的抗剪强度及其指标存在明显差异，在直剪试验时应考虑低压力段；黄土抗剪强度指标随干湿循环次数呈快速衰减-缓慢衰减-渐进稳定的发展趋势，干湿循环作用对黏聚力的影响大于内摩擦角；黄土抗剪强度指标与干湿循环幅度呈负相关关系，干湿循环幅度越大，高压力段的黏聚力和低压力段的内摩擦角衰减越快；黄土抗剪强度指标的绝对劣化度曲线发展过程可描述为快速增长阶段（1~3次）、缓慢增长阶段（3~5次）和渐进稳定阶段（5~7次），快速增长阶段占比达78.77%以上；基于试验数据统计分析，建立了干湿循环黄土黏聚力和内摩擦角的绝对劣化度预测模型。

Abstract

Understanding the mechanical properties of loess under extreme dry-wet alternating climatic conditions is essential for analyzing and evaluating the stability of geological bodies. Focusing on the Q

loess of a cutting slope in the Yan'an new area， we conducted repeated dry-wet cycle tests and direct shear tests of undisturbed and remolded loess to investigate how factors， such as dry-wet cycles， cycling path， amplitude， and normal pressure， affect loess' shear strength and its associated properties. The results indicate that the relationship curve between shear stress and shear displacement for dry-wet cycle loess， under different normal pressures， exhibits a strain-softening behavior； Furthermore， the peak characteristics of the curve gradually diminish as the number of dry-wet cycles increases. The shear strength attenuation of undisturbed loess during dry-wet cycles is more pronounced than that of remolded loess， with shear strength decreasing by 77.82% after three dry-wet cycles. Significant differences exist in both shear strength and its parameters in dry-wet cycle loess across high- and low-pressure conditions， with the low-pressure condition requiring careful consideration in direct shear tests. The shear strength parameter of loess declines rapidly with the increasing number of dry-wet cycles initially， then decreases slowly before stabilizing. Notably， the impact of dry-wet cy

cles on cohesion is greater than that on internal friction angle. Additionally， the shear strength parameter of loess is negatively correlated with the amplitude of dry-wet cycles， cohesion in high-pressure conditions and internal friction angle in low-pressure conditions showed more significant deterioration at larger dry-wet cycle amplitudes. The evolution of the deterioration curve for the loess shear strength parameter can be divided into three stages： a rapid growth stage （1-3 times）， a slow growth stage （3-5 times）， and a gradual stability stage （5-7 times）， with over 78.77% occurring during the rapid growth stage. Based on the statistical analysis of the experimental data， we have established a predictive model for the absolute deterioration degree of cohesion and internal friction angle in dry-wet cycle loess.

关键词

Keywords

references

程富阳，黄英，周志伟，等， 2017 . 干湿循环下饱和红土不排水三轴试验研究［J］. 工程地质学报， 25 （ 4 ）： 1017 - 1026 .

段君义，吴俊江，粟雨，等， 2024 . 浅层膨胀土及其纤维改良土的剪切强度特性［J］. 浙江大学学报（工学版）， 58 （ 3 ）： 547 - 556+569 .

樊培培，张凌凯，丁旭升， 2024 . 干湿-冻融循环条件下湿陷性黄土剪切及压缩特性的劣化规律［J］. 岩土力学， 45 （ 7 ）： 2050 - 2060 .

郝延周，王铁行，汪朝，等， 2021 . 干湿循环作用下压实黄土三轴剪切特性试验研究［J］. 水利学报， 52 （ 3 ）： 359 - 368 .

胡长明，袁一力，王雪艳，等， 2018 . 干湿循环作用下压实黄土强度劣化模型试验研究［J］. 岩石力学与工程学报， 37 （ 12 ）： 2804 - 2818 .

胡江洋，郭志豪，潘涛，等， 2023 . 干湿循环作用下伊犁黄土强度劣化试验研究［J］. 地下空间与工程学报， 19 （ S1 ）： 181 - 191 .

胡旭辉，张坤勇，聂美军，等， 2022 . 干湿循环条件对膨胀土强度指标的影响［J］. 中南大学学报（自然科学版）， 53 （ 1 ）： 269 - 279 .

李峰平，章光新，董李勤， 2013 . 气候变化对水循环与水资源的影响研究综述［J］. 地理科学， 33 （ 4 ）： 457 - 464 .

李梦寻，王冬梅，任远，等， 2018 . 不同干湿交替频率对土壤速效养分、水溶性有机碳的影响［J］. 生态学报， 38 （ 5 ）： 1542 - 1549 .

刘禹阳，安驰，来弘鹏，等， 2022 . 不同干湿循环路径下Q 2 原状黄土强度与微观结构演化试验［J］. 中国公路学报， 35 （ 12 ）： 168 - 180 .

刘禹阳，王耕，来弘鹏，等， 2022 . 干湿循环作用下原状黄土宏-微观参数关系研究［J］. 水利学报， 53 （ 4 ）： 421 - 432 .

吕海波，曾召田，赵艳林，等， 2013 . 胀缩性土强度衰减曲线的函数拟合［J］. 岩土工程学报， 35 （ S2 ）： 157 - 162 .

潘振兴，杨更社，叶万军，等， 2020 . 干湿循环作用下原状黄土力学性质及细观损伤研究［J］. 工程地质学报， 28 （ 6 ）： 1186 - 1192 .

肖杰，杨和平，林京松，等， 2019 . 模拟干湿循环及含低围压条件的膨胀土三轴试验［J］. 中国公路学报， 32 （ 1 ）： 21 - 28 .

谢定义，邢义川， 2016 . 黄土土力学［M］. 北京：高等教育出版社 .

杨和平，王兴正，肖杰， 2014 . 干湿循环效应对南宁外环膨胀土抗剪强度的影响［J］. 岩土工程学报， 36 （ 5 ）： 949 - 954 .

杨志全，丁攀，雨德聪，等， 2019 . 基于孔隙率的延安黄土抗剪强度模型［J］. 山地学报， 37 （ 3 ）： 392 - 399 .

叶万军，李长清，杨更社，等， 2017 . 增湿-减湿作用下黄土裂隙演化规律研究［J］. 工程地质学报， 25 （ 2 ）： 376 - 383 .

叶万军，赵志鹏，杨更社，等， 2015 . 土体含水状态对黄土边坡剥落病害产生的影响［J］. 中国公路学报， 28 （ 7 ）： 18 - 24 .

袁志辉，春唐，杨普济，等， 2022 . 干湿循环下红土力学性质劣化的多尺度试验［J］. 水力发电学报， 41 （ 2 ）： 79 - 91 .

袁志辉，倪万魁，唐春，等， 2017 . 干湿循环下黄土强度衰减与结构强度试验研究［J］. 岩土力学， 38 （ 7 ）： 1894 - 1902+1942 .

张浩，张凌凯， 2024 . 干湿-冻融循环条件下膨胀土剪切特性的劣化机制研究［J］. 工程力学， 41 （ 4 ）： 94 - 105 .

张祖莲，梁谏杰，黄英，等， 2018 . 干湿循环作用下红土抗剪强度与微结构关系研究［J］. 水文地质工程地质， 45 （ 3 ）： 78 - 85 .

中华人民共和国住房和城乡建设部， 2019 . 土工试验方法标准： GB/T 50123—2019 ［S］. 北京：中国计划出版社 .

NAN J J ， PENG J B ， ZHU F J ， et al ， 2021 . Shear behavior and microstructural variation in loess from the Yan’an area， China ［J］. Eng Geol ， 280 ： 105964 .

WEI Y Z ， YAO Z H ， CHONG X L ， et al ， 2022 . Microstructure of unsaturated loess and its influence on strength characteristics ［J］. Sci Rep ， 12 （ 1 ）： 1502 .

XU J ， LI Y F ， WANG S H ， et al ， 2020 . Shear strength and mesoscopic character of undisturbed loess with sodium sulfate after dry-wet cycling ［J］. Bull Eng Geol Environ ， 79 （ 3 ）： 1523 - 1541 .

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