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黄土在我国分布较为广泛,具有特殊的结构性和水敏性等特征,多数黄土地区实际工程的应变状态问题可归结于平面应变问题,在已有的平面应变试验研究中大多只注重等压固结条件下的黄土破坏特性,并未充分考虑到土体所处实际围压条件以及剪切破坏和屈服的区别。论文针对黄土区域较为常见的平面应变类工程问题,通过对真三轴仪进行平面应变改造,并且考虑初始固结应力条件的影响,分别在等压固结与偏压固结条件下对不同含水率、固结围压及初始固结应力比时的非饱和原状黄土开展平面应变竖向加载固结排水剪切试验,以此对原状黄土在不同固结条件时的剪切变形及剪切破坏、屈服特性进行了研究,并通过对比分析破坏与屈服时的应力条件来探讨两者的异同,为今后进一步完善平面应变条件下的黄土力学研究和黄土地区平面应变工程的建设提供理论基础和试验依据。本文主要研究成果如下: (1)平面应变条件下偏压固结时原状黄土的强度明显高于等压固结,含水率越低或固结围压越高则强度越大;剪切过程中,中主应力及中主应力系数随竖向应变发展均呈非线性增长,随含水率或围压升高曲线形态逐渐由弱硬化向强硬化型或近似线性转变;初始固结应力比越大中主应力越大,但中主应力系数随之减小。 (2)原状黄土的侧向变形在低围压时以侧向膨胀变形为主,含水率越高变形越大。高围压时则以侧向压缩变形为主,但呈现两种变形规律:一种是侧向收缩变形达到峰值之后开始膨胀变形,另一种为持续发生压缩变形,初始固结应力比较大时后者居多,偏压固结条件下的侧向变形较等压固结更大;体应变主要呈剪缩变形,仅在低含水率及低围压时先剪缩后剪胀,高含水率或围压时剪缩变形明显。低围压时初始固结应力比越小剪缩变形越明显,高围压时与之相反。 (3)通过η-εs关系曲线的首、尾切线的交点确定剪切屈服点,屈服剪应力比范围介于0.02-0.19之间,且随含水率或围压升高而降低,随初始固结应力比增大而升高。原状黄土的屈服不仅与含水率、围压及初始固结应力比有关,也与其原生结构强度和竖向裂隙特性有关。 (4)原状黄土破坏时的应力条件与强度均高于屈服时。破坏及屈服时的中主应力和中主应力系数均随含水率的升高而减小,随围压或初始固结应力比的升高而增大,破坏时中主应力变化规律更明显;破坏及屈服时的中主应力系数均随固结应力比越大,含水率与塑限大小的关系以及试验围压的大小对破坏和屈服时中主应力系数的变化规律有显著影响,破坏中主应力系数变化规律性较强;破坏中主应力系数范围为0.15-0.45,屈服中主应力系数范围为0.03-0.25。 (5)依据试验数据绘制出莫尔圆及强度包络线,可知粘聚力在含水率超过塑限时衰减明显,随初始固结应力比增大而线性衰减;内摩擦角随含水率升高而线性衰减,随初始固结应力比增大而线性升高。