西京学院《黄土宏观性质与细观结构特征的研究》课题基于黄土结构势-力学指标模型，实现只需要测定土样固结后的含水率wg和孔隙比eg即可快速的确定土的抗剪强度，拟合出三维曲面并输出τf关于wg和eg的模型表达式，得到土体强度与固结后含水率wg和孔隙比eg动态关联规律，具有重要的现实和科学意义。

该课题小组成员主要由杨意凡、张葆宸、杨腾皓、王全帅和万宇博组成，均来自于土木工程学院。课题小组在前期进行了在不同黄土区取样得到宏观物理指标和研究工作，搜集并阅读了大量相关国家规范和文献。结合工程实际，通过粒度分维值、大中孔隙占比、胶结物含量为尺度的结构势三维空间，将各代表区黄土土样的结构势值投影到结构势空间，拟合结构势曲线，通过孔隙势-力学指标的二维平面，建立黄土的结构势-力学指标的四维空间。在四维空间中寻找结构势曲线和孔隙势-力学指标曲线的最佳匹配面，主要研究内容及解决的关键问题如下：（1）综合分析现有黄土结构问题和发展方向；（2）从宏观层面提出了反映黄土结构性强弱的定量指标-综合结构势；（3）在不同黄土区取样得到宏观物理指标；（4）通过仪器精密测量得到微观结构势，宏微观关联判定结构势强度并用于科学实践；（5）通过多组平行实验测得不同含水率wg和不同孔隙比eg土式样的抗剪强度τ；（6）在Origin中利用固结后的孔隙比eg，固结含水率wg和抗剪强度τf，拟合出三维曲面并输出τf关于wg和eg的模型表达式；（7）结合拟合模型进行检验，验证可行性。

该课题研究人员发现，基于原状黄土标准固结试验结果，发现：竖向压力和含水率对原状黄土的压缩变形影响显著。竖向压力不变时，含水率越大，孔隙比减小幅度越大，土样越疏松。含水率不变时，竖向压力越大，孔隙比越小，土样压缩变形程度越大。水敏性随着含水率的增大而减小，总体表现良好。荷载作用下原状黄土压缩变形全过程呈前期缓慢减少、中期陡然减少和后期缓慢减少3个阶段。基于不同含水率原状黄土三轴剪切试验结果，可发现：受初始含水率和围压的共同影响，原状黄土应力-应变曲线会随着含水率及围压的增加而逐渐从应变软化过渡到应变硬化。在低含水率及低围压条件下，拐点更易于应力-应变曲线的较小应变处产生。土体破坏后主要呈现剪切破坏、均匀压密和侧胀弯曲这三种模式。

该课题以结构势-力学指标的函数模型为研究核心，构建了一个考虑黄土含水率-孔隙比-剪应力的关联拟合模型，拟合模型结果较好反映了不同含水率原状黄土宏观力学指标剪应力与孔隙比的演变规律，揭示了黄土的力学性质随黄土结构的不同而变化的规律，为更快速、精准的评估和计算黄土力学性质提供了一种思路。