研究中利用WF－12440 型动三轴扭剪试验系统，考虑黄土的结构性和水敏性，参照脱气水位循环差法对反压饱和技术进行了改进。试验技术方面，为了确保黄土试样的稳定性，饱和时所施加的反压最大值不超过该围压下饱和黄土的静强度; 考虑使封闭孔隙中充分进水以提高黄土的饱和度，同时避免孔隙水压力过大导致黄土整体结构性损坏，试验中应不断打开孔隙水压力阀排气。

饱和判别标准方面，当B 值在围压和反压连续增加3 级时保持不变或减小，或者试样中进水量与出水量体积相同，则认为试样饱和。

研究中采用改进后的反压饱和技术，对取自兰州、固原和天水的57 个黄土试样进行了饱和试验，饱和后试样饱和度统计结果如图1所示。

统计结果表明，通过改进后的反压饱和技术饱和黄土试样，其在1h 的饱和时间内饱和度范围大多在90% ～ 99% 之间，平均饱和度达到了94． 3%，在较短的饱和时间内达到了《湿陷性黄土地区建筑规范》( GB50025 － 2004) 中关于饱和黄土饱和度的要求。而对以上试样在饱和过程中产生的静应变值统计结果表明，其均值仅为0． 21%，为了验证利用该方法饱和后试样结构的完好情况，研究中开展了饱和前后原状黄土试样的微结构扫描电镜分析试验，结果如图2 所示。可以看出，饱和前后原状黄土试样的微结构变化甚微。综上所述，利用低反压饱和方法饱和黄土试样，较好的解决了黄土饱和过程中饱和效率、试验稳定性与饱和度的关系，对黄土具有较好的适用性。

黄土具有特殊的结构性，对不同地区的结构性黄土的电镜扫描和粒度分析试验结果表明，黄土中的粗颗粒在沉积过程中形成了具有不同大小孔隙的土骨架，而细颗粒多分布在粗颗粒之间，在粗颗粒之间产生胶结作用。黄土中的孔隙主要分为架空孔隙和封闭孔隙两种形式，架空孔隙一般为较大的孔隙，具有较好的连通性，而封闭孔隙则以中小孔隙为主，连通性较差。常压浸水饱和时，由于结构性的影响，封闭孔隙内难以进水，孔隙内的气体无法排出，试样在饱和时无法达到较高的饱和度; 再者，黄土遇水后结构强度的弱化具有时间效应，即水的长时作用下黄土中细颗粒的胶结作用开始向润滑作用转变，导致了土体结构强度弱化，在一定的外力作用下黄土的结构容易产生变形破坏。

鉴于黄土具有以上的性质，动三轴液化试验中使用常规的大反压饱和技术饱和黄土试样存在两点局限性:

( 1) 试验技术方面，由于反压饱和的原理是利用人工施加的大压力压缩试样内部及橡皮膜与试样之间的空气，使之溶于水中，从而使土样达到饱和。由于黄土是一种典型的结构性土，饱和过程中过大的孔压会对黄土的结构造成破坏。

( 2) 饱和判别标准方面，黄土在浸水时可溶盐的溶解和孔压升高时封闭孔隙内进水导致了其在饱和时孔隙水压力消散，使得孔隙水压力增量远小于围压增量，而黄土具有结构性，饱和过程中施加大的反压力以及饱和时间过长都会破坏黄土的结构，因此在饱和过程中B 值往往远小于0． 95，砂土反压饱和的判别标准在黄土液化试验反压饱和中不再适用。

中国地震局兰州地震研究所的研究人员在动三轴液化试验中采用了脱气水位循环差法饱和黄土试样，通过≥1m的水头使脱气水自试样底部进入，并使空气逐渐从试样顶部排出，待进水与出水的体积相同时，认为试样饱和。这种方法可使黄土试样的饱和度在较短时间内( 一般在1h 以内) 达到80% 以上，又不致使试样的结构在饱水过程中破坏，试验成功率高。不难发现，该方法的实质是利用水头产生的约10kPa 的压力使除气水缓慢浸入试样，但是由于该压力较小，无法使水进入封闭孔隙中，致使试样的饱和度较低; 再者，该方法的饱和时间取决于试样的密度和结构性，对于不同试样饱和效率存在较大差异，且饱和度难以精确控制，离散性较大。

综上所述，考虑黄土结构特性，常规反压饱和方法应用于黄土液化试验中会对其结构性产生破坏，存在较大的局限性，而脱气水位循环差法虽然能够得到均匀的饱和试样，然而试验过程中耗时较长，不利于提高实验效率，仍存在一定的局限性。因此，在黄土动三轴液化试验中有必要对其试验方法进行改进。

常规反压饱和的基本原理是，通过外界的加压装置提供一个大反压力，将除气水压入土样之中，从而使试样孔隙水压力升高，待孔隙水压力提高到一定程度时，土样中的残余空气将会在压力作用下溶解在水中，从而实现土样的饱和。大量的试验证明，对于连通性较好的土，使用反压饱和可使土样达到较高的饱和度，并且可以提高试样的饱和效率。

利用反压饱和法饱和土样时，由于施加反压会导致土样的孔隙水压力升高，为了保证试样在饱和过程中不被破坏，试验时首先要对试样施加一级周围预压力，然后逐级增加反压，当增加反压时，围压也同时增加，围压与反压之间应始终保持一定的的压差。

根据Skempton 孔压系数B值可以判断试样的饱和情况，B值可通过公式计算：

其中Δδ₃为某一级围压增量，ΔU 为该级围压增量所引起的孔隙水压力增量。根据国内外规范的规定，对于砂土，如果B≥0.95，或者当B 值达不到0.95 且围压和反压连续增加3 级而B 值保持不变或减小，则认为土样饱和; 否则，再继续增加围压和反压至试样饱和。

黄土是一种具有大孔性和弱胶结性的典型第四纪沉积物，在水和动荷载作用下极易产生滑坡、震陷和液化等岩土工程病害。20 世纪80 年代末以来，研究人员对黄土地区震害实例的分析结果表明: 饱和及高含水率的黄土在地震作用下较易产生液化，这种现象在宏观上表现为场地大面积沉陷或斜坡失稳及泥流，具有较高的致灾性。进入21 世纪以来，我国中西部黄土地区工程建设方兴未艾，大中城市开始向河谷高阶地及大厚度黄土塬区大规模扩展，城市给排水及农业灌溉条件的改善使得局部地下水位上升，使得黄土存在较高的潜在地震液化势，黄土地基抗液化处理成为工程建设所面临的新课题，为建筑抗震安全性提出了新的考验。

黄土地震液化研究的方法多参考有关规范中砂土液化的研究方法，基于动三轴试验的室内综合判别法是评价场地地震液化势的有效手段之一，而试样饱和是决定试验成的败最关键步骤。相比于砂土，黄土由于其特殊的结构性，水的作用下土颗粒之间起胶结作用的可溶性盐类溶解使得黄土的结构强度降低，处于亚稳态，易在外力作用下产生变形; 再者，由于黄土中存在封闭的孔隙，短时内水难以进入这些孔隙中，使得土体的饱和度较低。因此，如何平衡饱和效率、试验稳定性与饱和度的关系，是解决黄土动三轴液化试验技术问题的关键所在。

20 世纪90 年代，兰州地震研究所的研究人员提出的脱气水位循环差法可使黄土试样的饱和度在较短时间内( 一般在1h 以内) 达到80%以上，又不致使试样的结构在饱水过程中破坏。近年来，国内外研究人员将反压饱和法应用到了黄土领域，以求获得更高的饱和度和饱和效率。

反压台的设计依据控制极限平衡区发展范围的原理来进行，虽然这个方法理论上还不完善，但实际工程说明它与其他方法相比更符合实际。在路堤的两侧（或一侧）填筑适当高度（一般低于极限高度）与适当宽度的反压台（护道），在护道荷重的作用下，形成反向力矩来平衡路堤填土的滑动力矩，从而保证路堤的稳定。

以反压土体重量改变地基的应力状态和变形条件，它可以压制地基因加荷的不均匀而出现的塑性挤出和地面隆起的趋势，还能使软土地基得到部分固结，从而提高了反压平台下面地基的强度，特别是对排水条件比较好的薄层软土，效果尤为显著。

反压台的尺寸可参照当地经验选定，如无经验参考时，则通过试算法假定多个反压平台尺寸h和L，用圆弧滑动法找出路堤边坡最小安全系数，并使最小安全系数满足设计标准，也可根据在路堤自重作用下发生的极限平衡区和极限平衡发展的宽度L’来确定。

为了利于地基受力平衡，反压护道通常在路堤两侧对称布置。当软土层较薄且下卧层有横向坡度时，可在路堤两侧采用不等宽的反压护道。在横坡下方（软土层较厚的一方）护道应宽些，反之应窄些；反压护道有单级、多级形式，这与软土分布范围有关，一般为单级但在软土分布较窄的地方也可以采用多级形式。

我国在软弱粘土地区进行了关于反压法来稳定地基的试验研究工作，为使用反压法处理软土地基提供了依据。如我国连云港利用抛石护坡，大大降低了工程造价；铁路和公路交通部门用反压法改善路堤的稳定性，另外还有港口护岸，平衡围堤等都积累了许多成功的经验。 2100433B

在饱和区内，晶体管集电极和发射极间电压叫做饱和压降，用U(CES)表示。对于小功率晶体管，其数值约为0.2~0.3V；对于大功率晶体管，其值往往超过1V。2100433B

采用反压马道加固地基，不需特殊的机具设备和材料，施工简易方便，但占地多，土用量大，后期沉降大，以后的养护工作量也大。

反压马道是在路堤两侧填筑一定宽度和一定高度的护道。它运用力学平衡以保持路基的稳定。

反压马道一般采用单级形式，由于反压马道本身的高度不能超过极限高度，所以反压马道适用于路堤高度不大于极限高度的1%倍的情况。

反压马道填料材质应符合设计要求，一般和路堤使用同一填筑材料。2100433B

软土地基路堤反压马道施工时应遵守的规定如下 ：

（1）填料材质应符合设计要求。

（2）反压马道施工宜与路堤同时填筑；分开填筑时，必须在路堤达临界高度前将反压马道筑好。

（3）反压马道压实度应达到《公路土工试验规程》（JTG E40-2007）重型击实试验法测定的最大干密度的90%，或满足设计提出的要求。

在软土地基上建筑高填土的路基，由于原地基承载能力差，为了防止土基失稳，采用在高填土两侧一定宽度的土基上培土，做成起反压作用的护道，以增加边荷载的措施，保持原地基的稳定性。为了保证护道本身的稳定，护道高度采用路堤高的1/3～1/2较为合理。当填土高度过高时，可采用多级护道。反压马道施工时，应与路堤一起按全宽同时填筑，切忌先填路堤后填护道，以免施工时发生坍滑。