膨胀土的体积裂隙率及其强度特性研究

裂隙性是膨胀土的基本特性之一，裂隙的存在显著影响着膨胀土的土体强度。如何评价膨胀土土体内部裂隙的空间分布规律，通过裂隙的定量化评价，研究裂隙演化程度对膨胀土土体强度的影响是膨胀土研究中亟待解决的重要问题之一。然而目前对于膨胀土裂隙的定量化研究多针对表面或某些固定面的裂隙的进行拍照或扫描，由此统计的裂隙率仅代表某些特定面的裂隙，无法反映裂隙在空间的分布。本项目拟通过膨胀土裂隙演化过程的人工模拟，采用多断面CT连续扫描方法获取膨胀土裂隙分布信息，通过CT图像三维重建的方法建立膨胀土裂隙分布的空间概化模型，通过多断面裂隙率的定量化批处理实现膨胀土试样体积裂隙率的评价，并针对典型地区不同膨胀性的膨胀土，提出考虑裂隙影响的实用膨胀土强度公式，为膨胀土工程问题的解决提供理论依据。

裂隙性是膨胀土的基本特性之一，裂隙的存在显著影响着膨胀土的土体强度。如何评价膨胀土土体内部裂隙的空间分布规律，通过裂隙的定量化评价，研究裂隙演化程度对膨胀土土体强度的影响是膨胀土研究中亟待解决的重要问题之一。然而目前对于膨胀土裂隙的定量化研究多针对表面或某些固定面的裂隙的进行拍照或扫描，由此统计的裂隙率仅代表某些特定面的裂隙，无法反映裂隙在空间的分布。.本项目选取南水北调中线工程的膨胀土，开展干湿循环条件下的膨胀土的强度研究，同时通过数码摄像、CT扫描和光栅图像矢量化技术对干湿循环过程中的土体裂隙进行定量评价，分析干湿循环过程中裂隙的演化规律及其对膨胀土强度的影响。.（1）利用矢量图技术对裂隙照片进行矢量化处理，以提取裂隙的各种几何要素，继而进行裂隙度计算。裂隙度变化规律分析结果表明：影响裂隙张开程度的关键因素并非土体含水率，而是含水率梯度，而脱湿速率的空间分布、土块渗透特性以及土块尺寸大小则是决定含水率梯度大小的关键因素；膨胀土裂隙在干湿循环的作用下会逐步发育，主要体现在裂隙总面积与总长度的增加，但此作用有限，裂隙的发育达到一定程度以后便会因为土块尺寸过小而停止；反复干湿循环会使土体产生范性变形，该范性变形与完整土块的胀缩特性并无直接联系，其主要成因是裂隙的发育与土体完整性的破坏，裂隙越发育，土体范性变形量越大。.（2）通过开展室内原状膨胀土的干湿循环试验，以及CT扫描试验，利用Mat lab数字图像处理方法得到CT图像的裂隙率，在此基础上研究膨胀土的裂隙开展发育特性，研究膨胀土的裂隙发育随干湿循环次数的变化规律，以及膨胀土强度随裂隙开展的变化规律。结果表明，在干湿循环条件下，膨胀土原状样粘聚力随干湿循环次数增加而显著减小；膨胀土剪切强度与试样最终裂隙率成线性递减关系，试样最终裂隙率可以作为衡量膨胀土结构性的指标；通过CT扫描以及裂隙CT三维重建，进一步分析了膨胀土裂隙的生长和发育以及裂隙3D模型的图像化。.（3）通过开展室内重塑膨胀土的干湿循环试验，以及不同应力水平的直剪试验，利用矢量图像处理方法得到直剪试样裂隙图像的裂隙率，在此基础上研究膨胀土的裂隙开展发育特性，研究膨胀土的裂隙发育随干湿循环次数的变化规律，以及膨胀土强度随裂隙开展的变化规律。结果表明，重塑膨胀土裂隙率随干湿循环增加而增加，二者呈线性增长的关系；重塑膨胀土的强度指标与裂隙率的增加而降低