摘要
黄土在我国西北地区分布广泛，其特点是孔隙大、弱胶结且具有较强的水敏性和结构性，天然状态下往往处于非饱和状态，是一种极易发生灾害的地质体。作为黄土地区最常用的天然建筑材料，黄土的力学特性直接关系到建筑物、管道等基础设施的稳定与安全。但由于物质组成及天然结构的不同，不同场地黄土的力学特性差异也较大。西安地区属于深厚黄土覆盖区，且发育有大量的地裂缝、断裂、断层陡坎等。广泛分布的断裂给城市发展和工程建设带来了前所未有的安全隐患和重大挑战，如西安地铁9号线穿过骊山山前断裂。而针对这类特殊场地黄土，初始含水率和干密度对其力学特性的影响研究较少。因此，研究近断层区黄土的力学特性显得尤为重要。 本文以西安地铁9号线穿越骊山山前断裂为研究背景，基于室内侧限压缩试验及三轴剪切试验，对近断层区黄土开展湿载变形特性与剪切特性研究。主要研究成果如下： （1）基于侧限压缩试验，可以发现初始含水率与竖向压力越大，干密度越小，近断层区黄土压缩变形越大。原状黄土结构屈服应力随初始含水率增大而减小，近似表现为幂函数关系。当初始含水率由10%增加到32%时，结构屈服应力下降了79.1%。重塑黄土干密度越小，结构屈服应力越小。 （2）分别使用双曲线模型与幂函数模型对不同初始含水率原状黄土割线模量与竖向压力关系曲线进行拟合，发现幂函数模型拟合效果相对较好，相关系数平均为0.941。 （3）近断层区黄土的湿陷系数随初始含水率与干密度的增大而减小。初始含水率由10%增加到32%时，原状黄土峰值湿陷系数由0.18下降至0.015。干密度为1.25 g/cm3、1.35 g/cm3的重塑黄土湿陷性较强，干密度1.45 g/cm3的土样在竖向压力大于200 kPa时产生湿陷，干密度为1.55 g/cm3的土样在竖向压力大于1000 kPa时产生湿陷，湿陷性较弱。 （4）基于固结不排水三轴剪切试验，可以发现近断层区原状黄土在低围压（100 kPa）与低含水率（14%）条件下应力-应变曲线表现为应变软化，随着围压与含水率的上升，逐渐向应变硬化转变。对于重塑黄土，随着干密度增大，应变硬化的程度降低。以极限偏应力为归一化因子，建立原状黄土应力-应变关系归一化方程，且预测效果较好。 （5）对于原状黄土，随着含水率的增大有效抗剪强度指标减小，有效粘聚力与含水率之间近似表现为二次多项式关系，有效内摩擦角与含水率之间表现为线性关系。对于重塑黄土，随着干密度的增大，重塑黄土的有效粘聚力与有效内摩擦角均随之增大，与干密度之间近似表现为线性关系。对于含水率与干密度变化，有效粘聚力比有效内摩擦角更为敏感。
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