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机制砂级配及含量对压实膨胀土干缩裂隙演化规律

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西安工业大学学报 2024年第3期 366-374页

作者：张少卫党发宁范翔宇管浩西安工业大学建筑工程学院西安理工大学土木建筑工程学院

为研究砂含量以及级配对压实膨胀土干缩开裂的影响，以勉县滑坡点膨胀土为研究对象，制备了五种机制砂含量和四种机制砂级配的压实膨胀土试样，开展一系列压实土样干燥试验。利用图像处理技术并结合分形理论，对表面干缩裂隙的发育过程... 详细信息

为研究砂含量以及级配对压实膨胀土干缩开裂的影响，以勉县滑坡点膨胀土为研究对象，制备了五种机制砂含量和四种机制砂级配的压实膨胀土试样，开展一系列压实土样干燥试验。利用图像处理技术并结合分形理论，对表面干缩裂隙的发育过程及最终状态的裂隙网络几何参数进行了量化分析。研究结果表明：表面裂隙面积的增加，前期表现为裂隙长度的增加，后期表现为裂隙宽度的增加；砂级配相同，随着砂含量从0%增加到40%,最终的表面裂隙率呈现依次降低的趋势，分别为13.18%,11.39%,10.47%,8.91%,7.68%;砂含量(40%)相同，随砂级配从[0.15 mm, 0.3 mm)增加到[1.1 8 mm, 2.36 mm),表面裂隙率依次减小，分别为7.68%,7.66%,4.38%,3.75%;裂隙分形维数的变化规律与表面裂隙率相同。

关键词：土力学压实膨胀土机制砂干缩裂隙分形维数

昆明呈贡石灰岩上覆红黏土干缩裂隙的温度效应

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地质与勘探 2023年第5期59卷 1083-1092页

作者：何岱洵张家明陈茂龙郧铠徐则民昆明理工大学建筑工程学院云南昆明650500

温度是影响土体干缩开裂的重要外部环境因素之一。为研究温度对红黏土干缩裂隙的影响,以昆明呈贡石灰岩上覆红黏土为对象,经风干、碾碎和筛分后,选取2 mm以下的细颗粒,用正方形钢化玻璃容器制备9个厚度为10 mm的饱和泥浆样,分成3组,每组... 详细信息

温度是影响土体干缩开裂的重要外部环境因素之一。为研究温度对红黏土干缩裂隙的影响,以昆明呈贡石灰岩上覆红黏土为对象,经风干、碾碎和筛分后,选取2 mm以下的细颗粒,用正方形钢化玻璃容器制备9个厚度为10 mm的饱和泥浆样,分成3组,每组3个平行样,利用控温烘箱分别进行30℃、50℃和70℃的干燥试验,试验过程中定时称重试样和对土样表面进行拍照,然后用PCAS软件对照片进行图像处理。结果表明:红黏土的蒸发过程可分为3个阶段,干缩裂隙的形成和发展可分为5个阶段;温度升高,干燥完成时间减短,常速率阶段的蒸发速率和蒸发量增大,最终含水率降低;初始临界含水率随温度升高而增大;随着土体含水率持续减小,表面裂隙率先缓慢增加,然后快速增大,最后趋于稳定;温度升高,裂隙交点数、裂隙条数、裂隙总长度和土块数减少,裂隙平均长度、裂隙平均宽度、表面裂隙率、土块平均面积、土块最大面积、干缩厚度和干密度增大。温度显著影响红黏土的水分蒸发过程,干缩裂隙的形成和发展,以及表面裂隙结构和形态。

关键词：红黏土温度干燥试验蒸发干缩裂隙表面裂隙呈贡昆明

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粒度组成对红黏土干缩裂隙影响

水土保持研究 2022年第5期29卷 185-191页

作者：何岱洵张家明陈茂龙郧铠昆明理工大学建筑工程学院昆明650500

为了探讨粒度组成对红黏土干缩裂隙发育的影响,从而给红黏土地区的工程建设及减灾防灾提供理论依据。通过室内干燥试验,研究了粒度组成对昆明呈贡红黏土饱和泥浆样的水分蒸发、干缩裂隙的形成和演化、表面干缩裂隙结构形态的影响。结果... 详细信息

为了探讨粒度组成对红黏土干缩裂隙发育的影响,从而给红黏土地区的工程建设及减灾防灾提供理论依据。通过室内干燥试验,研究了粒度组成对昆明呈贡红黏土饱和泥浆样的水分蒸发、干缩裂隙的形成和演化、表面干缩裂隙结构形态的影响。结果表明:(1)蒸发曲线分为4个阶段,常速率阶段是最重要阶段;(2)常速率阶段历时随粒径减小而增长,随粒径分布范围变大而减短;(3)蒸发速率与粒径、粒径分布范围的关系不明显;(4)干缩裂隙形成与演化过程分为5个阶段,受粒度组成影响最显著的是裂隙形成阶段;(5)粒度组成影响裂隙形成阶段历时、不同等级裂隙先后衍生关系、开裂曲线的分段性、裂隙网络结构和土块分布;(6)天然粒组样的干缩裂隙产生向上卷曲现象;(7)粒径分布范围越大,分布非均匀性越强,表面裂隙率越大,而粒径的影响不明显;(8)表面裂隙的分形维数随粒径减小而减小。综上,粒径分布范围和分布非均匀性显著影响红黏土的水分蒸发过程,干缩裂隙的形成和演化,表面干缩裂隙结构形态。

关键词：工程地质学干缩裂隙室内干燥试验红黏土粒度组成

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膨胀性土壤干缩裂隙对入渗产流影响

中国农村水利水电 2023年第10期 114-120页

作者：李航郑丽萍甘永德王尚涛吴玉帅李润杰郭立青海大学水利电力学院/黄河上游生态保护与高质量发展实验室青海西宁810016 四川大学水力学与山区河流开发保护国家重点实验室/水利水电学院四川成都610065

膨胀性土壤具有吸水膨胀,失水干缩开裂的特性,其中土壤裂隙对降雨入渗和产流过程均会产生重要的影响。为探究膨胀性土壤干缩裂隙对入渗产流的影响规律,以青海湖流域常见的栗钙土为膨胀性土壤,针对土壤干缩过程,设置不同土壤初始含水量... 详细信息

膨胀性土壤具有吸水膨胀,失水干缩开裂的特性,其中土壤裂隙对降雨入渗和产流过程均会产生重要的影响。为探究膨胀性土壤干缩裂隙对入渗产流的影响规律,以青海湖流域常见的栗钙土为膨胀性土壤,针对土壤干缩过程,设置不同土壤初始含水量开展室内降雨入渗产流试验,研究在不同初始含水量下土壤干缩裂隙对土壤累计入渗量、径流强度和土壤含水量等的影响。结果表明:随着土壤初始含水量的降低,土壤干缩裂隙发育程度提高,土壤累计入渗量、初始入渗率、平均入渗率和稳定入渗率均增大;土壤表面裂隙率和裂隙线密度与累计入渗量相关程度较好,相关系数均大于0.85,表面裂隙面积率和线密度越大,裂隙对入渗的作用越显著;土壤干缩裂隙发育程度越高,土壤产流滞后时间越长,产流量越小,径流强度达到稳定的时间越长;土壤干缩裂隙有利于优先流形成,裂隙发育程度越高,土壤水分对深层土壤的补给能力越强。试验探究了膨胀性土壤干缩裂隙对入渗产流的影响,为膨胀性土壤降雨入渗产流规律提供了补充。

关键词：土壤膨胀性干缩裂隙土壤累计入渗量径流强度

昆明呈贡石灰岩及玄武岩上覆红黏土干缩裂隙对比试验研究

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广西大学学报（自然科学版） 2022年第3期47卷 627-636页

作者：龙郧铠张家明陈茂陈积普昆明理工大学建筑工程学院云南昆明650500

为了对比昆明2种不同红黏土的干缩裂隙性,通过室内干燥试验,研究昆明呈贡石灰岩及玄武岩上覆红黏土饱和泥浆样的水分蒸发、干缩裂隙的形成和演化、表面干缩裂隙结构形态。结果表明:石灰岩上覆红黏土(S1)及玄武岩上覆红黏土(S2)的蒸发曲... 详细信息

为了对比昆明2种不同红黏土的干缩裂隙性,通过室内干燥试验,研究昆明呈贡石灰岩及玄武岩上覆红黏土饱和泥浆样的水分蒸发、干缩裂隙的形成和演化、表面干缩裂隙结构形态。结果表明:石灰岩上覆红黏土(S1)及玄武岩上覆红黏土(S2)的蒸发曲线分为4个阶段,干缩裂隙的形成和演化分为5个阶段;S1的最大蒸发速率、常速率阶段的平均蒸发速率比S2的大,S1的常速率阶段、干燥完成时间比S2的短,减速率阶段比S2长,S1的最终含水率比S2的小;S2的开裂速度快,更容易开裂,但S2的表面裂隙率比S1的小;S1的裂隙条数、裂隙总长度、裂隙平均长度、裂隙平均宽度、土块数比S2的大,S1的土块平均面积、土块最大面积和平均干缩厚度比S2的小。结果表明,2种红黏土的干缩开裂过程有相似之处,但石灰岩上覆红黏土干缩裂隙的发育程度比玄武岩上覆红黏土显著,后者的裂隙形态比前者复杂。

关键词：红黏土石灰岩玄武岩蒸发干缩裂隙

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土体干缩裂隙的形成发育过程及机理

岩土工程学报 2018年第8期40卷 1415-1423页

作者：唐朝生施斌崔玉军南京大学地球科学与工程学院江苏南京210023 法国国立路桥大学巴黎

土体干缩开裂（龟裂）是一种常见的自然现象,龟裂的产生会破坏土体的完整性,极大地弱化土体的工程性质。基于室内试验结果,发现龟裂发育过程可分为3个典型阶段,具有很强的时序特征,且新生裂隙一般垂直已有裂隙生长。根据水土相互作用原... 详细信息

土体干缩开裂（龟裂）是一种常见的自然现象,龟裂的产生会破坏土体的完整性,极大地弱化土体的工程性质。基于室内试验结果,发现龟裂发育过程可分为3个典型阶段,具有很强的时序特征,且新生裂隙一般垂直已有裂隙生长。根据水土相互作用原理和基本土力学理论,建立了土体龟裂概念模型,对实验室和自然界中观测到的相关龟裂现象及其机理进行了分析,得到如下主要结论：（1）土体中存在收缩变形空间是龟裂发育的前提,主要与土质条件有关;（2）龟裂是土体发生张拉破坏的表现形式,孔隙水的表面张力及干燥过程中引起的基质吸力（毛细水作用力）会在土体中形成张拉应力场,这是导致龟裂的主要力学诱因;（3）当张拉应力场的大小超过土体的抗拉强度或土颗粒间的联接强度时,裂隙便会产生,导致局部区域积聚的应变能释放,应力场重新调整。从宏观上看,基质吸力和抗拉强度是控制龟裂发育的两个关键力学指标,但从微观上看,土体材料尤其是结构的非均质性对裂隙发育过程和裂隙网络的几何形态特征均有重要影响。通常情况下,大部分裂隙都是在饱和阶段产生,且裂隙产生时对应的临界含水率有可能高于液限;土体表面上的＂杂点＂易导致应力集中,裂隙往往率先在＂杂点＂处产生;（4）受表面和裂隙面张拉应力场的共同作用,表层土体边缘会发生向上卷曲变形,产生＂煎饼效应＂。此外,土体在收缩过程中还存在收缩核现象。

关键词：土体龟裂干缩裂隙形成机理发育过程抗拉强度体积收缩

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聚丙烯纤维改良膨胀土干缩裂隙试验研究

岩土工程技术 2023年第4期37卷 461-464页

作者：黄芙蓉方雅蓉谭梦娟汪卓李佳王亮郭鸿陕西理工大学土木工程建筑学院陕西汉中723001 陕西理工大学人居环境科研学社陕西汉中723001 陕西理工大学秦巴山地岩土环境与灾害防治研究中心陕西汉中723001

为了更好地探究聚丙烯纤维对膨胀土干缩裂隙的抑制作用,在相同的蒸发温度下分别从定性和定量两个方面对有纤维和无纤维的膨胀土表面裂纹发展、演变和特征进行分析。研究结果表明,水分蒸发过程中聚丙烯纤维对膨胀土的裂缝有显著的抑制作... 详细信息

为了更好地探究聚丙烯纤维对膨胀土干缩裂隙的抑制作用,在相同的蒸发温度下分别从定性和定量两个方面对有纤维和无纤维的膨胀土表面裂纹发展、演变和特征进行分析。研究结果表明,水分蒸发过程中聚丙烯纤维对膨胀土的裂缝有显著的抑制作用,而在干缩裂缝形成过程中裂缝数量与裂缝接缝的比值γ能够反映裂缝的穿透程度,其值越小,裂缝的穿透程度越强。这种物理改良方式能够使聚丙烯纤维与膨胀土连接成为整体,进而将干缩应力扩散到膨胀土中,有效减缓其裂缝发展的速度。研究成果可在干缩裂隙膨胀土地区路基处理中推广应用。

关键词：膨胀土干缩裂隙聚丙烯纤维

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土工格栅抑制黄土干缩裂隙试验分析

水资源与水工程学报 2020年第4期31卷 118-123页

作者：郭鸿马帅帅王普曹龙陈能远薛道耐胡囝楠陕西理工大学土木工程与建筑学院陕西汉中723000 信息产业部电子综合勘察研究院陕西西安710054

为了探究土工格栅对黄土干缩裂隙的抑制作用及其在黄土路基中的工程作用,分别在不同蒸发温度、不同试样厚度试验条件下,对有、无格栅的黄土试样表面裂隙发展演化特征进行定性描述和定量分析。结果表明:土工格栅对水分蒸发过程中裂隙的... 详细信息

为了探究土工格栅对黄土干缩裂隙的抑制作用及其在黄土路基中的工程作用,分别在不同蒸发温度、不同试样厚度试验条件下,对有、无格栅的黄土试样表面裂隙发展演化特征进行定性描述和定量分析。结果表明:土工格栅对水分蒸发过程中裂隙的抑制作用明显;黄土干缩裂隙的发生和发展可分为3个阶段,即形成阶段、加速阶段和稳定阶段;黄土在干缩过程中裂隙数量与裂隙节点的比值C-反映了裂隙的贯通程度,该值越小说明裂隙贯通程度越强。土工格栅对干缩裂隙的贯通抑制作用明显,且可有效减缓裂隙发展速度,扩散土体内部干缩应力,这对于黄土地区的路基干缩裂隙治理提供了一种新的思路。

关键词：黄土干缩裂隙土工格栅加固

基于水量平衡原理的裂隙优先流双域渗透模型及其应用

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农业机械学报 2021年第10期52卷 314-326,348页

作者：王策张展羽陈晓安陈于朱成立翟亚明河海大学农业科学与工程学院南京211100 江西省水利科学院南昌330029 江苏省农村水利科技发展中心南京210029

针对农田裂隙在灌溉过程中造成灌水效率降低和养分淋失等现象,基于表层入渗、裂隙边壁层流通量、裂隙边壁水平吸渗三者与灌水强度平衡原理,构建了基于水量平衡的优先流双域渗透模型,采用染色示踪试验进行了验证,并基于该模型进行了初始... 详细信息

针对农田裂隙在灌溉过程中造成灌水效率降低和养分淋失等现象,基于表层入渗、裂隙边壁层流通量、裂隙边壁水平吸渗三者与灌水强度平衡原理,构建了基于水量平衡的优先流双域渗透模型,采用染色示踪试验进行了验证,并基于该模型进行了初始/边界条件旋转设计模拟应用。结果表明,试验优先流模式可显著区分为基质流态(土层深度0~10 cm)和优先流态(土层深度大于10 cm),染色覆盖率在土层深度大于10 cm的区域内呈线性骤降趋势;对比分析实测和模拟流态可知,本文提出的裂隙流双域渗透模型可有效预测土壤上边界入渗特征、基质流入渗深度和染色覆盖率随深度的变化,实测和模拟染色覆盖率极显著相关(P裂隙流发育可分为供水强度控制、表层入渗能力/裂隙边壁层流控制、表层/裂隙边壁入渗能力控制3个阶段。基于该模型采用初始体积含水率(θ_(i)为0.20、0.25、0.30、0.35 cm^(3)/cm^(3))和灌水强度(R_(0)为0.10、0.08、0.06、0.04、0.03、0.02 cm/min)旋转设计,分析了初始及边界条件下优先流特征,模拟结果表明,增大灌水强度可使优先流指数增加而降低灌水均匀度,而当初始含水率升高时,优先流强度减弱且基质流深度增加。本文基于水量平衡原理模拟了裂隙流湿润锋推移过程,消除了传统双域渗透模型难以量化裂隙边壁糙率和层流厚度的缺点,丰富了膨缩性土壤裂隙优先流预测理论,可为农田水分管理和水肥渗漏淋失抑制提供依据。

关键词：干缩裂隙裂隙优先流双域渗透模型数值模拟水量平衡原理