原状黄土的结构性及其与变形特性关系研究
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原状黄土的结构性及其与变形特性关系研究
作者：陈存礼， 胡再强， 高鹏， CHEN Cun-li， HU Zai-qiang， GAO Peng
作者单位：陈存礼,胡再强,CHEN Cun-li,HU Zai-qiang(西安理工大学,岩土工程研究所,西安,710048)， 高鹏,GAO Peng(核工业工程勘察院,郑州,450022)
刊名：
岩土力学
英文刊名：ROCK AND SOIL MECHANICS
年，卷(期)：2006,27(11)
被引用次数：53次
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11.徐日庆,王兴陈,朱剑锋,张俊初始相对密实度对砂土强度特性影响的试验[期刊论文]-江苏大学学报（自然科学版） 2012(03)
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13.陈茜,骆亚生,程大伟,郭鸿侧限压缩条件下土体结构性参数的单变量模型[期刊论文]-岩土力学 2013(05)
14.熊春发,曹勇海积软黏土结构损伤的影响因素分析[期刊论文]-武汉理工大学学报 2013(11)
15.江美英,骆亚生应力路径对黄土结构性的影响[期刊论文]-岩土力学 2009(z2)
16.王晓峰,石怀清,王东红平面应变条件下原状黄土结构性定量化研究[期刊论文]-岩土工程技术 2012(06)
17.邓国华,邵生俊,陈昌禄,佘芳涛一个可考虑球应力和剪应力共同作用的结构性参数[期刊论文]-岩土力学
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18.陈存礼,何军芳,杨鹏考虑结构性影响的原状黄土本构关系[期刊论文]-岩土力学 2007(11)
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20.马林,陈昌禄,张军晋南不同结构性黄土的强度变化规律研究[期刊论文]-中外公路 2014(05)
21.田堪良,王沛,张慧莉考虑结构性的原状黄土应力-应变关系的探讨[期刊论文]-岩土力学 2013(07)
22.田堪良,王沛,张慧莉侧限压缩条件下原状黄土变形计算方法的探讨[期刊论文]-水力发电学报 2013(04)
23.田堪良,张慧莉,马俊基于强度条件的黄土结构性静力试验研究[期刊论文]-岩土力学 2012(07)
24.田堪良,张慧莉基于强度条件的黄土结构性动力试验研究[期刊论文]-岩石力学与工程学报 2010(11)
25.罗爱忠,邵生俊,陈昌禄,张喆基于综合结构势的结构性黄土双硬化参数模型[期刊论文]-长江科学院院报
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26.余文龙,张健,张顺峰,胡瑞林,孔立荣,赵吉昌黄土结构性定量化研究新进展[期刊论文]-水文地质工程地质2011(05)
27.邓国华,邵生俊,高虎艳土的综合结构势及结构性参数研究进展[期刊论文]-岩土力学 2009(z2)
28.胡仲有不同地区黄土的动力特性及其结构性研究[学位论文]硕士 2008
29.张龙洛川黄土结构特性和残余强度的影响因素试验研究[学位论文]硕士 2014
30.葛苗苗基于压实黄土蠕变试验的黄土高填方沉降规律研究[学位论文]硕士 2014
31.何军芳原状黄土的应力路径本构关系研究[学位论文]硕士 2008
32.梅源湿陷性黄土高填方地基处理技术及稳定性试验研究[学位论文]博士 2013
33.李小勇基于综合结构势概念的原状第四纪中更新世黄土试验研究[学位论文]硕士 2014
34.刘鑫西安高台地黄土湿陷性及结构性的研究[学位论文]硕士 2014
35.李瑞非饱和黄土的次生各向异性及结构性试验研究[学位论文]硕士 2008
36.颜斌洛川剖面黄土的结构性及其力学特征研究[学位论文]博士 2010
37.吴志刚非饱和黄土结构强度与抗剪强度的试验研究[学位论文]硕士 2007
38.金旭非饱和原状土土-水特征曲线及本构模型的研究[学位论文]博士 2010
39.郭军客运专线大断面黄土隧道施工力学及支护设计理论研究[学位论文]博士 2008
40.刘海松考虑沉积环境和应力历史的黄土力学特性研究[学位论文]博士 2008
引用本文格式：陈存礼.胡再强.高鹏.CHEN Cun-li.HU Zai-qiang.GAO Peng原状黄土的结构性及其与变形特性关系研究[期刊论文]-岩土力学 2006(11)。
洛川剖面黄土的结构性及其力学特征研究
洛川剖面黄土的结构性及其力学特征研究一、研究背景黄土这种自然界的伟大创造，自古以来就以其独特的魅力和神奇的力量，让人们为之倾倒。
它既是大自然的馈赠，也是人类文明的摇篮。
然而随着社会的发展和人口的增长，黄土的生态环境正在遭受严重的破坏。
为了保护这片神奇的土地，我们有必要深入研究其结构性和力学特征，以便更好地利用和保护这一宝贵的资源。
洛川剖面位于陕西省洛川县境内，是黄土高原的一个重要剖面。
这里地势平坦，地貌类型丰富多样，黄土层厚薄不一，结构复杂多变。
因此对于洛川剖面黄土的结构性和力学特征的研究，具有很高的科学价值和实际意义。
在过去的几十年里，我国的黄土研究取得了显著的成果，为我们提供了丰富的理论依据和实践经验。
然而由于各种原因，我们在黄土领域的研究仍然存在一些不足之处。
例如对于黄土的微观结构和力学特性的研究还不够深入，对于黄土在不同环境条件下的变形规律和稳定性分析还有待完善。
因此开展洛川剖面黄土的结构性及其力学特征研究，对于提高我国黄土研究的水平，促进黄土资源的可持续利用具有重要的现实意义。
1. 黄土在人类历史和现代社会中的重要性；黄土这种看似普通却又无比重要的自然物质，自古以来就在人类的生活中扮演着重要角色。
它不仅是我们祖先生活的基础，也是我们现代社会的重要资源。
黄土的广泛分布和丰富储量，使其在农业、建筑、环保等领域都有着不可替代的作用。
然而黄土的特殊结构性和力学特征，使得它在人类历史和现代社会中的重要性更加凸显。
黄土不仅承载着我们的记忆，更是塑造了我们的文明。
从古代的长城、秦始皇兵马俑，到现代的高速公路、高楼大厦，黄土都在其中扮演着关键的角色。
每一块砖石、每一粒沙砾，都是黄土的结晶，都是历史的见证。
黄土的存在，让我们有了生活的依托，也让我们有了追求进步的动力。
黄土的力学特征也是其独特魅力的一部分，它的强度和稳定性，使得它能够在各种恶劣环境中屹立不倒。
无论是风吹雨打，还是地震洪水，黄土都能坚守自己的岗位，保护着我们的家园。
黄土的物理力学性质
黄土的物理力学性质§2-1 黄土的物理性质试验用黄土采用甘肃兰（州）海（石湾）高速公路工程现场扰动土，其物理性质主要由它的物理性质指标来体现，其物理性质指标主要有：孔隙率、天然含水量、容重和液塑限等。
由于黄土的生成与存在条件比较特殊，它的孔隙率比普通土的孔隙率要大。
一般黄土中存在肉眼易见的孔隙，这些孔隙多为铅直圆孔，这类孔隙通称为大孔隙。
大孔隙比例的多少在一定程度上决定了黄土湿陷性的大小，大孔隙多的黄土湿陷程度大；反之则小。
试验所用黄土的天然含水量很低，一般在10％以下。
含水量在剖面上的变化与黄土层的厚度和埋藏深度没有直接关系。
黄土的容重、比重取决于黄土的矿物成分、结构和含水量，而黄土的颗粒分散度、矿物成分、形状和弹性在一定程度上决定了黄土的液塑性。
黄土的物理性质随成岩时代、成岩地区的不同而表现出一定的差异。
为了得到该黄土的物理性质，我们根据《公路土工试验规程》（JTJ 051-93）的要求，分别采用联合液塑限仪、烘箱和重型击实等方法进行了有关指标的测定，测定结果如表2-1所示。
一．主要成分分析组成黄土的矿物约有60种，其中轻矿物（d﹤0.005mm）含量占粗矿物（d ﹥0.005mm）总量的90%以上。
黄土中粘土矿物（d﹤0.005mm）以不同的方式同水和孔隙中的水溶液相互作用，显示出不同的亲水性，故粘土矿物的成分和比例，在某种程度上体现了黄土的湿陷性。
水溶盐的种类和含量与黄土的湿化、收缩和透水性关系密切，直接影响着黄土的工程性质。
水溶盐包括易溶盐、中溶盐和难溶盐三种。
易溶盐（氧化物，硫酸镁和碳酸钠）极易溶于水或与水发生作用。
它的含量直接影响到黄土的湿陷性。
中溶盐（石膏为主）的存在状态决定其与水的作用情况。
以固体结晶形态存在时，溶解性小，但当以次生结晶细粒分布于孔隙中时，易溶解，在这种情况下，会对黄土的湿陷性有一定的影响。
难溶盐（碳酸钙为主）在黄土中既起骨架作用，又起胶结作用，这取决于其赋存的状态。
原状黄土的结构强度变形特性分析
特性相关 。 关键词 ： 原状黄土 ； 结构性 ； 强度 ； 三轴剪切试 验 中图分类号 ： ２３ Ｕ １ 文献标识码 ： Ａ
Hale Waihona Puke Ａｎ ｌ ｓｓ ｏ ｔ ｕ ｔ ｒ ｌＳ ｒ ｎ ｔ ｎ ｆ ｒ ａ ｉ ｎ Ｐｒ ｐ ｒ ｉ ｓ ｏ ｎ ａ ｔＬｏ ｓ ａ ｙ ｉ ｆ Ｓ ｒ ｃ ｕ ａ ｔ ｅ ｇ ｈ ａ ｄ Ｄｅ ｏ ｍ ｔ ｏ ｅ ｔｅ ｆ Ｉ ｔ ｃ ｅ ｓ ｏ
非饱和原状土土—水特征曲线及本构模型的研究
非饱和原状土土—水特征曲线及本构模型的研究原状土具有一定的结构性,主要以非饱和状态存在于自然界中。
与饱和土不同,非饱和土是由土粒(固相)、孔隙水(液相)、孔隙气(气相)和液-气交界面四相体系构成的。
这四相体系的变化是影响土结构性的内因,外因(如外力或吸湿)则是通过影响内因起作用的。
因此,原状土的力学性能要比室内重塑土的复杂得多。
若采用室内重塑土的试验结果去解决实际工程问题,则可能会造成安全隐患或不必要的经济浪费。
因此,在建立非饱和土本构模型中考虑土结构性的影响具有重要的理论意义和应用价值。
本文针对非饱和原状土开展了室内试验研究和理论研究工作,并取得了以下研究成果：(1)利用Fredlund SWCC压力仪对北京市平谷新城区不同深度处的原状粉质粘土进行了室内的土水特征曲线(Soil-Water Characteristic Curve, SWCC)试验研究,并考察了土体初始孔隙比对土水特征曲线的影响。
最后采用Brooks&Corey给出的土水特征曲线方程对实验结果进行了拟合和分析。
分析结果表明：孔隙比对这种原状粉质粘土土水特征曲线的进气值sα和孔隙分布指数δ的影响比较大,而对残余含水量θr的影响相对较小；(2)分别给出了Assouline土水特征曲线方程中参数ζ和υ与土体孔隙率n之间的关系式,并利用已有实测数据对所提出的关系式进行了验证,结果表明：该关系式能够较好的反映参数随孔隙率增加或减少的变化规律；将所给出的关系式与Assouline (1998)所给出的土水特征曲线方程相结合,给出了七种不同土(包括原状粉质粘土)的预测结果和实测结果的对比,结果表明：本文所给出的方法对这七种土都能给出比较好的预测结果；(3)在Desai提出的扰动变量的基础上提出了适用于描述非饱和土结构性劣化的耦合扰动状态变量的概念,该扰动变量可表示为吸湿扰动变量和外力扰动变量的函数。
给出了耦合扰动变量的演化方程,方程中定义了新的结构性参数衰减指数α和峰值强度因子β。
K0结构性黄土的临界状态模型
Ａｕ ｇ． ２０１ ０
２１ ０ ０年 ８月
Ｋ０ 构性 黄土 的临界 状 态模 型 结
李俊 连 ， 仰 平 姚
（． 安 建 筑 科 技 大 学 土 木工 程 学 院 ， 西 西 安 ７ ０ ５ ；．机 械 工 业 勘 察 设计 研 究 院 ， 西 西 安 ７０ ４ ） １西 陕 １０ ５ ２ 陕 １０ ３
摘
要 ： 修 正 剑 桥 模 型 的 理 论 基 础 上 ， 入参 数 描 述 土 的 结 构 性 ， 立 在 引 建
结构性 黄土的临界 状态模型 ， 使
模 型 能 够 预 测 Ｋ０ 构 性 黄 土 的结 构性 及 其 他 基 本 特 性 ． 具 有 明 确 物 理 意 义 的结 构 性 参 数 通 过 分 析 Ｋｏ结 结 该
第４ ２卷
第４ 期
西 建 科 技 学 报（然 学 ） 安 筑 大 学 自 科 版
Ｊ Ｘｉ ｎ Ｕ ｎｖ ｏ ｃ ． ＆ Ｔｅ ｈ （ ａｕａ ＳｉｎｅＥ ｉｏ ） ． ｉ． ｆＡｒ ｈ ａ ｃ ． Ｎ ｔｒ１ ｃ ｃ ｄ ｉ ｅ ｔｎ
Ｖ ｏ ． Ｎｏ． １ ４２ ４
土的先期固结压力和结构性研究
先期固结压力指的是天然土层在地质历史过程中受到的最大的有效固结压力。
通常把土的先期固结压力来判断土长期受到的应力历史情况。
在不同应力历史的土层变形研究中土的先期固结压力值同样也被当作一个非常重要的计算参数来看待[在工程的设计和研究过程中先期固结压力指标都应该被充分考虑，使建筑物的设计情况更接近工程实际的情况,使工程设计图纸更加优化合理，这一指标对保证建筑物的安全具有重要的意义，同时也可以通过合理优化设计来降低工程成本。
所以准确确定先期固结压力是工程人员应该注意的问题。
1 先期固结压力理论1。
1 传统的先期固结压力理论把土体在其应力历史中荷载对土体的压缩变形作为研究基础是传统的先期固结压力理论的特征。
先期固结压力用 Pc 符号表示。
判断土体应力历史的时候先期固结压力被作为一个非常关键的指标。
地基沉降计算中受到先期固结压力值的影响非常的大。
我们所说的超固结比是指先期固结压力和当今的土层上面覆盖的土的自重应力的比，用 OCR 符号来表示，土的天然压密状态这个指标我们经常用超固结比这个指标来描述。
国内广泛分布南方红土、东北黄土状土、长江中下游下蜀土等粘土。
通过对这些广泛分布的具有地质特征的土进行的地质研究发现，以上各种土体的 Pc 值除了和土的应力历史紧密联系以外，它的大小还跟土的组成物质和结构特征有关系。
这些联系表现明显的土是老粘土。
粘性土体的结构特征和物质组成各具独特的性质，原因在于它们各自形成过程的不同,各自的地质经历以及形成的环境的不同,这些土体相对应的先期固结压力值也千差万别，而且对于同一种类型的土体的 Pc 值在地质剖面上的变化情况也比较显著。
本文主要就花岗岩残积红土、黄土状土和下蜀土的基本物理特性进行对比分析，通过对他们的形成环境、物质组成和结构特征进行比较分析，来分析哪些影响因素决定了先期固结压力值的大小。
期望通过研究使土的 Pc 值在建筑行业中得到有效运用。
（1）各类粘性土的组成和结构特点土的形成经历了漫长的沉淀,它的物理化学以及力学特性复杂而且多变。
土结构性变化对开挖边坡稳定性的影响分析
D 0.11 ，
(6) (7)
E e1 w e2 。
压，其余试验参数取值如表 1 所示。
2
结构性土的莫尔–库仑强度准则
其中， w ， pa 和 3c 分别表示含水率、大气压强和围 从式（2）建立的结构性参数可以看出，该结构 性参数实际上反映了土体含水率、固结围压以及剪切 变形之间的综合影响。其变化规律如图1～3所示。
摘
要：基于对结构性的研究和常规三轴试验，合理评价了土结构性变化规律，建立了考虑土体剪应力和球应力综合
影响的应力比结构性参数并提出适用表达式，分析了该结构性参数与强度参数之间的关系。在边坡开挖过程中，土体 结构性的变化将对土体强度参数产生影响，在此基础上，进行了考虑结构性变化的边坡开挖安全稳定性评价，同传统 的不考虑土体结构性边坡开挖的评价方法进行了分析对比，结果表明：结构性的变化对边坡开挖及其稳定性有较大影 响，当考虑土体结构性变化的影响时，边坡开挖后的安全系数小于不考虑结构性变化时的边坡开挖安全系数。 关键词：结构性参数；强度参数；边坡开挖稳定；强度折减法 中图分类号：TU452 文献标识码：A 文章编号：1000–4548(2011)12–1938–05 作者简介：陈昌禄(1974– )，男，四川合江人，博士，从事黄土力学研究。E-mail: ccl@。
图 2 含水率为 8.5%时的结构性参数 Fig. 2 Structural parameters for water content of loess = 8.5%
(1)
m 为应力比结构性参数；q 和 p 分别表示广义
剪应力和球应力； (q/p )i 、 (q/p )r 和 (q/p )s 分别表示原 状土、重塑土和饱和土在剪切过程中的应力比； 为 应力比。 从式（1）可以看出，结构性参数 m 不仅考虑了 剪应力对土结构性的作用，同时也反映了球应力对结 构性的影响，是对应力结构性参数的继承和发展。 为方便应用，将应力比结构性参数 m 和广义剪 应变 s 之间的关系式整理如下：
真三轴条件下Q_2黄土强度及变形试验研究
土 的先期 固结压 力 、 时土 的 结 构 与其 力 学 行 为相 互 影
响 ～ 。
性 液压 囊 ， 与液 压体 变控 制器 连接 。试 样尺 寸为７ ０ 且 ． ｅ ｍ×７ ０ ｅ ×７ ０ ｅ 被 包 含 在 一 个 特 制 的橡 胶 膜 ． ｍ ． ｍ，
土也 是一 种结构 性 土 ， 构性 是 指 土 中颗 粒 或 土 颗 粒 结 集合 体 以及它们 之 间 的孔 隙大小 、 形状 、 列组 合及 联 排
结等 综合 特征 ， 由于颗粒 的特殊排 列 方式 和联 结特 性 ，
使 得 黄 土 具 有 各 向 异 性 特 征 。 黄 土 的 结 构 性 强 弱 也 与
变 变 化 规 律 。 研 究 表 明 ， 水 量 变 化 是 直接 影 响 Ｑ 含 原 状 黄 土 强 度 的 最 主 要 因 素 ， 体 强 度 随 含 水 量 增 加 迅 土
速降低 ； 当围 压 大 于 结 构 强 度 ｐ 时 ， 力 应 变 为硬 化 型 曲线 ， 之 ， 。 应 反 呈软 化 型 曲 线 ； 中主 应 力 参 数 ｂ 也 对 土 而 值
盖 之 间 ， 样 的 侧 面 对 应 的 有 两 组 梯 形 侧 压 腔 ， 置 柔 试 放
是 以粗颗 粒为 主体 骨 架 的架 空 结 构 ， 触 点 处 胶 结 物 接
形成 了较 强 的联 结 强 度 ， 得 黄 土 在低 含 水 率 时表 现 使 出较 高的 强度 ， 受 水强 烈影 响后 ， 度 明显降 低 。黄 但 强
遍含有 红 色 的土 壤 层 ， 层 致 密 ， 载 力 很 大 ’ 土 承 。近 年来 随着 国 民经 济 的 飞速 发 展 ， 土地 区工 程 建 设 规 黄
模 也 在 逐 年 扩 大 。 在 干 旱 半 干 旱 的 气 候 条 件 下 ， 土 黄
黄土的工程特性
黄土的工程特性本页仅作为文档页封面，使用时可以删除This document is for reference only-rar21year.March湿陷性黄土地基处理方法及其在工程中的应用王飞阳（华南理工大学土木与交通学院，广东省广州市510000 ）摘要：许多常用的地基处理的方法用于湿陷性黄土的地基处理。
基于对湿陷性黄土不同地基处理方法以及工程案例的分析，对多种复合地基进行了探究。
目前，多种复合地基应用于湿陷性黄土地基处理中区。
这里，主要探究了处理大厚湿陷性黄土复合地基处理方法，分别为预浸水法和强夯法复合地基、DDC法（孔内深层强夯工法）和增湿法复合地基。
最后得出结：预浸水法施工工期长、对周围环境扰动大；DDC法具有工期短、对周围环境扰动小，能有效消除湿陷性。
关键词：湿陷性黄土；复合地基；DDC法；增湿法；预浸水法中图分类号：TU444 文献标识码：B1 引言黄土作为一种多孔隙、弱胶结的第四纪沉积物。
而黄土的湿陷性主要是有黄土所具有的架空孔隙（主要为中孔隙）结构决定的，黄土的微观结构决定着黄土的渗透性和各种工程地质性质。
其失效形式主要有黄土地基湿陷、液化和震陷，黄土边坡的崩塌、坍塌、滑坡、坡面冲刷等。
2 湿陷性黄土一般性质综述颗粒成分黄土在我国分布面积相当的广泛，一般颜色以黄色、褐黄色为主，有时呈灰黄、黄褐、棕黄色。
颗粒组成以粉粒为主，含量5272%，粒径大于的较少。
我国的黄土粒度成分自西北向东南，细粘土颗粒逐渐增多，较粗颗粒逐渐减少，黄土的不均匀系数 Cu的平均值在 612 之间。
颗粒特征结构基本单元一般由原始矿物颗粒和集合体组成，集合体包括一般的集粒和凝块两种：集粒包括带棱角或磨圆的粗颗粒、粘粒、微细碳酸盐胶结而成的集粒；凝块是由于集粒的碳酸钙被淋湿，集粒变软而成。
3 黄土的湿陷机理湿陷性黄土的结构性从力学性质来考虑, 湿陷性黄土的特性突出地表现在它的结构性、欠压密性和湿陷性三个方面。
土体的结构性
土体的结构性，是指土体颗粒和孔隙的性状和排列形式(或称组构)及颗粒之间的相互作用。
绝大多数天然土都有一定的结构性，软土由于特定的历史条件和矿物成分，同样具有结构性，其结构类型有着自身的特点。
这种结构性对土的工程性质有强烈的影响。
结构性软土具有结构强度。
因此，它呈脆性破坏，其破坏应变较小。
在工程中，结构性土地基往往会在缺乏预兆情况下，产生突然性破坏。
研究软土的结构性，从而对软土地区的结构物的设计、地基加固设计有着重要意义。
沈珠江认为土的结构性是影响土力学特性诸要素中一个最为重要的要素，被认为是“21世纪土力学的核心问题”。
本文主要从宏观力学试验出发，制作SEM 图像并对其进行分析、研究。
研究结构性原状软土变化特性，其主要研究成果有如下几点：（1）收集了珠江三角洲地区158个原状软土的物理力学指标数据，对指标的变化范围、变异性、指标间的相互关系和各指标的统计分布规律进行研究。
研究的结果表明：不同地方的软土的物理力学性质差异较大；各参数与含水量w、孔隙比e存在一定的关系；天然密度ρ、干密度ρd、液限wL、塑限wp、塑性指数Ip、无侧限抗压强度qu和灵敏度St服从正态分布；含水量、孔隙比和粘聚力C服从近似正态分布；饱和度Sr、比重Gs、渗透系数Kv、压缩系数a v1-2、压缩模量Es1-2和内摩擦角ф为非正态分布。
研究的结果对在软土工程有着重要意义。
（2）通过固结压缩试验，采用3种不同的方式对结构性原状土和重塑土的结构性参数、压缩特性进行研究。
结果显示结构性对软土压缩特性影响较大；结构性参数mp>1，当荷载较大时，mp≈1；原状土和重塑土的压缩系数在加载初期有较大的区别，随着荷载的增加，原状土的压缩系数逐渐趋于重塑土的压缩系数。
由SEM图片显示了土样压缩的变化过程。
（3）针对同一地段的50个原状土样的试验数据进行统计分析，得出孔隙比、含水量、密度、干密度是影响软土压缩特性的重要因素。
通过原状土和重塑土一维固结压缩试验，对固结系数、压缩系数、压缩模量进行分析，得出结构性对软土压缩特性有较大的影响。