干燥失水条件下膨胀土的细观裂隙演化特征研究

高浩东; 安然; 孔令伟; 张先伟; 雷学文

doi:10.16285/j.rsm.2022.0316

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干燥失水条件下膨胀土的细观裂隙演化特征研究

基础理论与实验研究 | 更新时间：2026-06-25

- 干燥失水条件下膨胀土的细观裂隙演化特征研究
- Evolution characteristics of meso-cracks in expansive soil under desiccating conditions
- 岩土力学 2023年44卷第2期页码：442-450
- 作者机构：
  
  1. 武汉科技大学城市建设学院,湖北,武汉,430065
  2. 中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程国家重点实验室,湖北,武汉,430071
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金（No. 12102312，No. 41372314）;岩土力学与工程国家重点实验室开放基金项目（No. SKLGME021018）
- DOI：10.16285/j.rsm.2022.0316
  中图分类号： TU443
- 网络首发：2023-02-17，
  
  纸质出版：2023
- 稿件说明：
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高浩东, 安然, 孔令伟, 等. 干燥失水条件下膨胀土的细观裂隙演化特征研究[J]. 岩土力学, 2023,44(2):442-450.

GAO Hao-dong, AN Ran, KONG Ling-wei, et al. Evolution characteristics of meso-cracks in expansive soil under desiccating conditions[J]. 2023, 44(2): 442-450.
高浩东, 安然, 孔令伟, 等. 干燥失水条件下膨胀土的细观裂隙演化特征研究[J]. 岩土力学, 2023,44(2):442-450. DOI： 10.16285/j.rsm.2022.0316.

GAO Hao-dong, AN Ran, KONG Ling-wei, et al. Evolution characteristics of meso-cracks in expansive soil under desiccating conditions[J]. 2023, 44(2): 442-450. DOI： 10.16285/j.rsm.2022.0316.

摘要

干燥失水现象是引起膨胀土裂隙萌生和扩展的关键性因素，裂隙的演化过程对土体结构完整性和地基的长期稳定与安全具有重要影响。为了研究膨胀土干缩裂隙的演化特点，对原状土试样开展显微CT扫描试验，结合图像分析技术获取了土体细观裂隙的二维/三维图像与特征参数，从定性和定量角度分析了干缩裂隙的演化规律。结果表明：三维重构后的数字模型还原了膨胀土在干燥过程中的体积收缩特征，与试样实测的体积有较好的一致性；从显微CT图像中可以提取细观裂隙的量化指标，如裂隙率、裂隙数量、裂隙体积与裂隙结构特征参数等；随着含水率从24.0%下降至12.0%，膨胀土的裂隙率、裂隙体积呈增大趋势，裂隙数量呈减小趋势；根据裂隙的体积和几何形态特征将其分为连通裂隙和独立裂隙，干燥过程中连通裂隙的体积占比显著提高，独立裂隙数量不断减少；球棒模型有效地模拟了膨胀土裂隙的几何形态特征，在干燥失水过程中等效孔隙半径、喉道半径、喉道长度与孔喉配位数均有增大趋势，裂隙连通性显著增强；SEM图像表明细观裂隙的连通与黏土颗粒排列形式、粒间孔隙发育程度等存在重要关联。

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