本文是一篇土木工程论文，本文以不同取土深度的正常 Q3 黄土和含有钙质结核的 Q3 黄土为对象，进行不同含水率的 K0 固结试验和无侧限抗压强度试验，对比分析黄土的 K0 固结特性，侧压力系数 K0和结构性的变化规律，得到以下结论：（1）不同取土深度黄土的 K0 固结特性结论1）相同取土深度，不同含水率对应的原状黄土的 S-P 曲线的变化趋势，随含水率的不同，变化趋势分为双曲线组合形式和凹函数形式两种；而重塑黄土分为双曲线和凹函数两种形式。2）含水率对不同取土深度的原状样及对应重塑样的 K0 压缩变形曲线影响规律相同，都呈现为：当竖向压力小于压缩屈服应力时，含水率对试样变形的影响较小；当竖向应力大于压缩屈服应力，含水率对试样变形的影响较大。但是相同含水率时，含水率对重塑黄土屈服后的压缩曲线的影响比对原状黄土的大。并且随着干密度的增大，原状和重塑黄土的 K0 固结变形量逐渐增大。
1 绪论
1.1 研究背景及意义
黄土又称为“古壤”，是一种颜色以黄色，褐黄色为主，有时也呈现灰黄色，是第四纪的一种沉积物，在我国的分布范围较为广阔。其性质较为疏松，多孔隙，具有明显的垂直节理，易被侵蚀，剥落甚至坍塌。并且具有一定的结构性，其土颗粒的级配，排列方式，含水率以及受力状态等都会直接或间接的影响其结构性，因其形成时的特殊环境和特殊的物理性质，在工程建设中担任着重要的角色。
改革开放后，随着科技和经济的发展，亚洲基础设施投资银行的成立，我国的基础建设迎来了空前绝后的发展时期，特别在公路，铁路方面的发展尤为快速。并且随着“西部大开发战略”及“一带一路建设”的实施，高等级公路的建设已经延伸到相对贫穷落后的西部地区，因此西部地区的公路，铁路会有一个很长的快速发展时期。而在西北五省的220 多个县市，黄土面积大约有 64 万平方公里，占我国土壤面积的 6%左右，因此，我国在西北地区的基础建设主要位于黄土地区或者黄土状土壤地区。而黄土侧压力系数 K0 作为工程建设中很重要的参数。在公路建设，边坡挡土墙的设计施工、路堑挡墙的设计施工、地基修建过程中的基坑支护时的侧压力计算、地下连续墙中的侧压力计算及桩周壁摩阻力的计算、确定水平场地中的应力状态和计算静止土压力的基础等都需要考虑到侧压力系数的数值，在建设工程中扮演着很重要的角色。
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1.2 侧压力系数研究现状
侧压力系数 K0 是工程建设中一个非常重要的参数，它是确定水平场地中的应力状态和计算土体侧压力的基础。能否正确确定侧压力系数 K0，对作用在挡土结构物上的土压力分布、工程造价、安全可靠性程度均有直接影响。为此，国内外学者进行了大量的室内和现场试验。
1.2.2 侧压力系数的测量方法
侧压力系数的测量方法多种多样，但总的可以分为原位试验、室内试验、以及经验公式三种方法。其中原位试验是指在现场对土体进行各种试验参数的测定，其土体的原始应力状态、原始结构、初始含水率没有变化或扰动较小。主要测试方法又分为扁铲侧胀试验，旁压试验、原位应力铲试验、载荷试验和静力触探[1]。
Silvano Marchetti 教授[1]提出扁铲侧胀试验，是将扁板贯入土中测得土体的侧胀水平应力指数 KD，后通过经验公式测得侧压力系数。旁压试验[1]是通过旁压探头测得压力 p 和水管水位下沉量 s，得出旁压曲线（p-s）进而求出侧压力系数 K0。
室内试验是测量侧压力系数的常用方法，主要分为三轴仪法和固结仪法两种。三轴仪法是通过各种传感器或者各种理论计算检测土体侧向变形，当土体有侧向变形的趋势时调整侧向应力或者改变轴向应力，以确保试验过程中土体没有产生侧向变形；固结仪法是采用 K0 固结仪，竖向应力通过砝码施加，在一定竖向应力下通过孔压传感器直接测得该竖向应力对应的侧向应力，进而求得侧压力系数 K0。
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2 黄土 K0 试验及构度试验方案
2.1 试验用土
本论文试验用土均取自西安东郊韩森寨旁的幸福林带施工现场，在已有基坑底部（天然地面下 5m）人工开挖探井，并采用人工掏槽法取原状土块，对所取土块在取土现场及时用塑料薄膜包好并用透明胶带缠紧，减少水分散失，最后贴上标签用于辨别土块的取土深度及土块上下面。搬运过程中只许放一层，尽量减少扰动。
根据试验方案，本文试验用土的取土深度为 6m、10m 和 14m。其中，6m 和 10m 的原状黄土为正常的 Q3 黄土，但 14m 深的原状黄土含有钙质结核。取土现场见图 2-1 的 a和 b 图，取土深度为 14m 的原状黄土见图 2-1 的 c 和 d 图。
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2.2 试样的制备
2.2.1 原状样的制备
a.K0 固结试验
制样前给环刀内壁涂一薄层凡士林并编码称重。选择包装完整且扰动较小的原状土块，辨别土块上下面并选择孔洞较少的位置，用已经编码称重的环刀刃口向下垂直压入，压入过程中用削土刀沿环刀外壁削切土样（削切土样时确保未压入部分直径大于环刀直径，防止试样出现中空），一边压一边削直至土样高出环刀，用切土刀沿环刀上下两面整平试样，擦净环刀外壁并称重。测定环刀内的土样的含水率及干密度，选择含水率误差在±0.5%及干密度误差控制在±0.03g/cm3 的试样。
b.无侧限抗压强度试验
选择包装完整且扰动较小的原状土块，用专用的三轴削土器将土块削成直径为3.91cm，高大于 8cm 的圆柱体，然后用三瓣模削至 8cm 高，形成高 8cm、直径 3.91cm 的圆柱试样，在制作试样的过程中确保试样侧面及上下面平整，并在期间测定所制备试样的含水率和干密度，选取各项误差较小的作为试样。
2.2.2 重塑样的制备
K0 固结试验及无侧限抗压强度试验均有一部分重塑样，制备过程是先配制不同含水率的重塑土，然后通过压样法制备试验所用的重塑样。
将不同深度削剩的原状土块风干后碾碎，过 2mm 筛子，装入密封袋中密封 24h 待水分均匀后测定含水率备用，根据试验方案所定的含水率及干密度，计算配制不同含水率及不同干密度时所需的风干土质量（在准确计算的基础上多 30g）及喷洒水的质量。按计算结果称取风干土样平铺于搪瓷盘。将水均匀喷洒在土样上并充分搅拌均匀至无大颗粒为止，然后装于密封袋密封 48h 待水分均匀。
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3 西安 Q3 黄土 K0 固结特性试验研究............................17
3.1 原状黄土的 K0 固结变形特性................................17
3.1.1 原状黄土 K0 固结试验结果............................17
3.1.2 含水率对 K0 固结特性的影响..............................18
4 黄土的结构性及其对侧压力系数的影响...................................56
4.1 试验结果........................56
4.2 无侧限抗压强度分析.................................60
4.3 结构性分析..............................61
5 结论和展望...................................68
5.1 结论...................................68
5.2 展望.....................................69
4 黄土的结构性及其对侧压力系数的影响
4.1 试验结果
根据试验方案，对不同深度，不同含水率的原状黄土及其对应的重塑黄土进行无侧限抗压强度试验，根据试验结果绘制不同深度原状黄土对应的应力-应变曲线见图 4-1，不同深度对应的重塑黄土的应力-应变曲线见图 4-2。
从图 4-1 可以看出随着含水率的逐渐增大，不同深度原状黄土的应力-应变曲线逐渐下移，并且应力随着应变的增大都呈现出先增大后减小，随后趋近稳定的状态，表明单轴抗压强度随着含水率的减小逐渐增大；并且不同含水率，不同深度对应的原状黄土应力-应变曲线都呈现为软化型。但是，因含水率不同导致的原状黄土的应力-应变曲线的软化程度不一样，当含水率较低时，峰值强度较大，峰值强度与残余强度差别较大，并且出现峰值后，曲线下降速度较快，表现为强软化型曲线，试样的破坏形态表现为脆性破坏。含水率大时，峰值强度较小，峰值后曲线下降较缓慢，应力应变表现为弱软化型曲线。说明原状黄土具有一定的结构性，并且随着含水率逐渐增大，黄土原有的固化联结键在逐渐破坏，结构性逐渐减弱，伴随着结构强度也逐渐减小。
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5 结论和展望
5.1 结论
本文以不同取土深度的正常 Q3 黄土和含有钙质结核的 Q3 黄土为对象，进行不同含水率的 K0 固结试验和无侧限抗压强度试验，对比分析黄土的 K0 固结特性，侧压力系数 K0和结构性的变化规律，得到以下结论：
（1）不同取土深度黄土的 K0 固结特性结论1）相同取土深度，不同含水率对应的原状黄土的 S-P 曲线的变化趋势，随含水率的不同，变化趋势分为双曲线组合形式和凹函数形式两种；而重塑黄土分为双曲线和凹函数两种形式。
2）含水率对不同取土深度的原状样及对应重塑样的 K0 压缩变形曲线影响规律相同，都呈现为：当竖向压力小于压缩屈服应力时，含水率对试样变形的影响较小；当竖向应力大于压缩屈服应力，含水率对试样变形的影响较大。但是相同含水率时，含水率对重塑黄土屈服后的压缩曲线的影响比
