岩土力学 ›› 2026, Vol. 47 ›› Issue (10): 3493-3508.doi: 10.16285/j.rsm.2025.00386CSTR: 32223.14.j.rsm.2025.00386

• 基础理论与实验研究 • 上一篇    下一篇

考虑土质差异的压实黄土持水曲线模型研究

王松鹤1,赵旭伟1,牛帅1,王家鼎2   

  1. 1.西安理工大学 土木建筑工程学院,陕西 西安 710048;2.西北大学 地质学系 大陆演化与早期生命全国重点实验室,陕西 西安 710069
  • 收稿日期:2025-10-09 接受日期:2025-12-03 出版日期:2026-10-10 发布日期:2026-10-08
  • 通讯作者: 王家鼎,男,1962年生,博士,教授,主要从事工程地质与自然灾害方面的研究。E-mail: wangjiading029@163.com
  • 作者简介:王松鹤,男,1985年生,博士,副教授,主要从事寒区岩土工程方面的研究。E-mail: wangsonghe@xaut.edu.cn
  • 基金资助:
    国家自然科学基金(No. 42027806,No. 52378368)。

Modeling of water retention behavior of compacted loess to account for soil texture variability

WANG Song-he1, ZHAO Xu-wei1, NIU Shuai1, WANG Jia-ding2   

  1. 1. School of Civil Engineering and Architecture, Xi’an University of Technology, Xi’an, Shaanxi 710048, China; 2. State Key Laboratory of Continental Evolution and Early Life, Department of Geology, Northwest University, Xi’an, Shaanxi 710069, China
  • Received:2025-10-09 Accepted:2025-12-03 Online:2026-10-10 Published:2026-10-08
  • Supported by:
    This work was supported by the National Natural Science Foundation of China (42027806, 52378368).

摘要: 本研究旨在建立一种考虑黄土基本物理指标与模型参数关联性的广义持水模型。对我国西北35种黄土的持水试验数据进行最优拟合,得到了广义持水模型(Zhou-Lu模型)参数。这些黄土均为低液限黏土,涵盖了广泛的颗粒级配(黏粒含量8.60%~37.85%)、塑性指数(7.20~17.00)和干密度(1.23~1.83 g/cm3)。模型参数与单一和综合物理指标的Spearman相关性分析表明:最大吸附水含量wamax与细粒含量Pfine显著相关,进气值1/α 与综合指标wIPe(加权塑性指数wIP 和孔隙比 e 的乘积)相关性较强,毛细孔径分布参数 n 和塑性指数 IP 关系更显著,可分别用简单经验函数进行表征;其余3个参数(最大基质吸力ψmax、吸附强度 m 、平均空化吸力 ψc )不确定性较强且缺少试验证据,故根据统计分布规律取其均值。将上述参数引入Zhou-Lu模型,其预测值与数据集的偏差大多在±30%以内。采用白水、泾阳和横山3个采样点压实黄土的持水试验数据进一步验证了模型合理性。上述研究初步证明了Zhou-Lu模型在描述不同土质压实黄土持水特性方面的稳健性,可随数据集进一步完善持续优化。

关键词: 持水曲线, 压实黄土, 细粒含量, 塑性指数, 孔隙比

Abstract: This study aims to establish a generalized water-retention model by correlating model parameters with fundamental physical indexes of loess. Water retention test data from 35 sources of loess soils in Northwest China were optimally fitted to yield parameters for the generalized water retention model (the Zhou-Lu model). These loess soils, classified as lean clay, encompass a broad range of particle size distribution (8.60%–37.85% in clay content), plasticity index (7.20–17.00), and dry density (1.23–1.83 g/cm³). Spearman correlation analysis between model parameters and both single and synthetic physical indexes indicates significant correlations of maximum adsorbed water content wamax with fines content Pfine, air-entry value 1/α with wIPe (the product of weighted plasticity index wIP and void ratio e ), and capillary pore size distribution n with plasticity index IP, which were respectively described as simple empirical functions. The other three parameters (maximum matric suction ψmax, adsorption strength parameter m , mean cavitation suction ψc) are highly indeterminate and lack experimental evidence; therefore, the means were taken from their statistical distributions. The above parameters were incorporated into the Zhou-Lu model. Deviations of model predictions from the dataset mostly fall within ±30%. Further verification, based on water retention test data of compacted loess from three sampling sites (Baishui, Jingyang, and Hengshan), confirmed the rationale of the model. This preliminarily indicates the robustness of the Zhou-Lu model for loess soils with diverse textures, and allows for further refinement given improved datasets.

Key words: water retention curve, compacted loess, fines content, plasticity index, void ratio

中图分类号: TU 444
[1] 顾琳琳, 石婷炎, 王振, 马林建, 王建平, 叶冠林. 细粒含量对珊瑚砂混合料液化特性影响的试验研究[J]. 岩土力学, 2026, 47(8): 2638-2652.
[2] 严蕾, 张先伟, 朱华亮, 苟乐宇, 王港, 刘新宇. 珊瑚碎屑混淤泥土压缩−渗透特性及其影响因素研究[J]. 岩土力学, 2026, 47(6): 2083-2094.
[3] 张乐, 党发宁, 扈萍, 宋享桦. 变荷载作用下考虑孔隙比和渗透系数变化的超固结黏性土一维固结理论研究[J]. 岩土力学, 2026, 47(6): 2071-2082.
[4] 方薇, 吴润丰, 周春梅, . 基于包络壳模型的非饱和土朗肯被动土压力[J]. 岩土力学, 2025, 46(9): 2885-2893.
[5] 张涛艺, 王家全, 林志南, 唐毅, . 细粒含量对砾性土路基劣化及静力剪切特性影响[J]. 岩土力学, 2025, 46(4): 1141-1152.
[6] 王浩, 郭帆, 陈锐, 刘垒雷, 罗之源. 植绿土质覆盖层渗流的温度效应研究[J]. 岩土力学, 2025, 46(12): 3998-4008.
[7] 宋二波, 姚仰平, 牛玺荣, . 基于加速度峰值的填土智能压实质量评价方法研究[J]. 岩土力学, 2025, 46(10): 3054-3064.
[8] 王军, 张凯宇, 陈晟凯, 秦伟, 倪俊峰, 高紫阳, 张一帆, . 爆破挤淤法中炸药埋深对土体参数影响的模型试验研究[J]. 岩土力学, 2025, 46(1): 123-132.
[9] 文少杰, 郑文杰, 胡文乐, . 黄土覆盖层气体突破和循环气体渗透特性试验研究[J]. 岩土力学, 2024, 45(S1): 471-476.
[10] 王长虹, 魏永青, 张海东, 李飞. 地铁车站下水平冻结过程中冻胀的热−水−力耦合模型研究[J]. 岩土力学, 2024, 45(9): 2775-2785.
[11] 周恩全, 白宇航, 姚缘, 王龙, 陆建飞, . 橡胶混合黏土小应变剪切模量特性试验研究[J]. 岩土力学, 2024, 45(3): 705-713.
[12] 张沛云, 木林隆, 黄茂松, . 基于计算流体力学-离散元耦合的相对密实度对断级配土体渗蚀效应的影响研究[J]. 岩土力学, 2024, 45(1): 267-283.
[13] 程光, 范文, 于宁宇, 姜程程, 陶宜权, . 土−石混合体土−水特性和微观结构的相关性研究[J]. 岩土力学, 2023, 44(S1): 365-374.
[14] 潘家军, 孙向军, 左永振, 王俊鹏, 卢一为, 韩冰. 骨架孔隙比对粗粒土强度变形特性的影响研究[J]. 岩土力学, 2023, 44(8): 2186-2194.
[15] 周恩全, 姚缘, 崔磊, 王龙. 非饱和橡胶粉土抗剪强度特性研究[J]. 岩土力学, 2023, 44(7): 1949-1958.
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