摘 要：为研究黄土地区增湿变形问题。本文通过常规三轴剪切试验、等向压缩试验，分别研究了不同初始含水率原状试样应力应变的关系。通过三轴剪切试验发现，原状黄土的临界状态线近似一条直线且不通过p-q平面的坐标原点，随初始含水率变化沿q轴上下平移。通过三轴压缩试验发现，原状黄土的e-lnp曲线不是一条直线而是折线，且折点处对应的球应力随初始含水率的增大而减小。采用椭圆形屈服轨迹的假设，结合试验规律得出原状黄土试样的起始屈服函数，通过该起始屈服函数可以得出各应力路径下的起始屈服应力和起始含水率。该研究是后续建立原状黄土增湿变形本构模型的基础。
关键词：黄土；临界状态线；湿陷性；本构模型
黄土有别于其他土体，有着明显的水敏性。黄土的湿陷变形一直是研究的热点、难点，试验上通常采用单线法和双线法来展开研究。单线法即加载到一定应力状态，记录稳定后的变形，然后浸水至试样饱和记录稳定后的变形；双线法即分别采用自然含水率试样和饱和试样逐级加载，记录每级荷载稳定后的变形。但是，根据许多野外和室内的浸水试验结果表明，无论是地面浸水下渗或是地下水上升引起湿陷，土体并没达到完全饱和状态。因此，研究土体增湿到不同含水量时的变形特性更有意义，更符合实际地基变形的情况。
黄土增湿变形的本构关系较土的一般情况复杂，因为它是力与水共同作用的结果，它的大小必然和应力状态、起始含水量和浸水量密切相关。黄土本构关系的研究主要有弹性理论范畴的非线性本构模型和弹塑性本构模型。非线性本构模型[1-3]大多基于邓肯-张双曲线模型来修正改进，对于重塑黄土的应力-应变关系曲线能很好的符合双曲线关系，但对于结构性比较明显的原状黄土，其应力应变关系曲线并不符合双曲线关系。因此，从弹塑性理论出发去研究原状黄土的增湿变形是必要的。张炜等[4]的研究成果中表明，在加载初始阶段，由于原状黄土结构性的存在，其应力应变关系表现出近似弹性变形的特性，随着荷载的增加结构破坏产生塑性变形。除了应力，水的作用也导致结构破坏，产生湿陷变形，由于湿陷变形同样具有不可逆性，也可看为塑性变形。因此，研究原状黄土增湿变形，应该综合考虑力与水共同的作用。
弹塑性理论包括三个内容：屈服函数、流动法则和硬化规律。土是离散颗粒体作为摩擦性材料，严格的讲并非服从相关联流动法则，但是为了近似简化，大多数经典模型如清华弹塑性模型[5]、修正剑桥模型[6]仍然采用相关流动法则。
作者：高登辉