干湿-冻融循环下膨胀土裂隙发育和强度劣化研究

作     者：李治嘉 张登飞 李世雄 陈汉江 

作者机构：西北大学地质学系/大陆动力学国家重点实验室 

出 版 物：《工程地质学报》 (Journal of Engineering Geology)

年 卷 期：2024年

核心收录：

学科分类：081401[工学-岩土工程] 08[工学] 0814[工学-土木工程] 

基　　金：国家自然科学基金项目(资助号:42027806 42372324 41907233) 

主　　题：膨胀土 裂隙 抗剪强度 干湿-冻融循环 

摘      要：膨胀土对周期性湿度与温度波动（干湿-冻融循环）的自然营力作用极为敏感，易引起土体开裂而劣化力学特性。对经历不同干-湿、冻-融、干湿-冻融循环次数的膨胀土试样，开展了3D激光扫描试验和直剪试验，探讨其裂隙发育和剪切特性劣化规律，以及二者之间的内在联系。结果表明：干-湿、冻-融、干湿-冻融循环对膨胀土的裂隙发育和剪切特性皆存在明显影响，且影响程度呈现非线性叠加，耦合效应明显。其中干湿循环的影响最为显著，干湿-冻融循环次之，冻融循环最小；黏聚力c和内摩擦角φ随干湿、冻融和干湿-冻融循环次数的增大均呈非线性减小趋势，且试验点在较宽的分布带内；而当引入裂隙率D和接近剪切面裂隙率占比D 时，不同自然营力下膨胀土c～D关系、φ～D 关系呈平缓-陡变-平稳的三阶段变化规律且具有归一性特征；据此，搭建了裂隙与抗剪强度之间的直接联系，构建了考虑裂隙影响的膨胀土抗剪强度公式，计算与试验结果皆吻合较好。