影响黏性土表面干缩裂缝结构形态的因素及定量分析 Factors affecting the surface cracking in clay due to drying shrinkage.pdfVIP

水 利 学 报 20∞年lO月 SHulUXUEBA0 第3B卷第lo期 文章编号：0559—9350(2007)10—1186．衄 影响黏性土表面干缩裂缝结构形态的因素及定量分析 唐朝生，施斌，刘春，王宝军 (南京大学地球环境计算科学研究所．江苏南京2i0093) 摘要：本文在室内试验的基础上，采用计算机图片处理技术，在对不同黏土厚度、干湿循环次数和土质成分等条件 下黏性土干缩裂缝网络进行对比和定量分析的基础t，探讨了聚丙烯纤维对黏性土干缩裂缝的抑制作用和机理。 结果表明．土层厚度、千湿循环次数和土质成分对裂缝网络的节点个数、裂缝条数、裂缝长度和宽度、块区个数、块 区而积、裂缝率和裂缝网络的分形维数等定量参数均有一定的影响；裂缝网络的节点个数、块区个数和裂缝率是描 述其形态结构和几何特征的基本指标；在黏性土中加入适量的聚丙烯纤维能够改变干缩裂缝的发展规律，降低土 体的裂隙率，提高土体结构物的稳定性和防渗性能。 关键词：黏性土；干缩裂缝；厚度；于湿循环；土质成分；纤维 中圈分类号：P642．13 文献标识码：^ 1研究背景 黏性土体由于失水干缩表面渐渐出现裂缝(俗称龟裂)的现象在自然界中很常见。干缩裂缝的产生 对土体的强度和稳定性有重要影响，除此之外，裂缝的宽度、深度、延伸长度以及裂缝网络的结构形态等 参数在很大程度上与二E体的渗透性和水力学特性有直接关系u”-。土体中水分、微生物和污染物等溶 质的扩散和运移路径也受裂缝网络的分布和连通性等因素的控制。到目前为止，关于土体干缩裂缝的 研究报道并不多见，Horg”等“1和chenkov”1通过设定若干与裂缝发展相关的几何参数建立了土体裂缝 半圆环连在一起作为测量工具，发展了一种新的表面裂缝定量测量方法；vo酩l等”。“通过试验研究了黏 Yoshida等”1基于 性土干缩裂缝形成过程的动力学特征并在此基础上建立了裂缝动力学模型；shuichim 比奥(Biot)固结理论，对农作物行闻饱和土体干缩裂缝a等”1基于比奥(Biot)固结理论，对农作物行闻饱和土体干缩裂缝的形成 胀膨了究土干缩裂缝网络的曲折性，并在建立的模型中，采用裂缝的深度、研…““wktrehc；测预了行进置位 网络的几何性质进行了预测。然而，现有的研究基本上都集中在裂缝缝裂缩干土胀膨对数参等距间均平 建立方面，关于影响裂缝网络的几何特征和结构形态的相关因素的研型模何几和法方析分量定的络网 生等“21通过试验研究了黏性土于缩裂缝的发展规律，并分析了温朝唐，近最。略忽被常常却究 由于土体干缩裂缝的形成和发展具有极其复杂的过程，除了温度，它，上实事。响影的态形络网缝裂对度 自的同不于对。响影的素因种多受还 然条件和物理环境．干缩裂缝网络具有不同的表现形式。 为了研究 算机图片处计用采，上础基的验试内室在文本，响影的态形构结缝裂缩干面表体土性黏对素因同不 分量析和对比定行进络网缝裂缩干的得获下件条等分成质土和数次环循湿干、度厚层土同不对。术技理 纤烯维，探讨丙聚入加过通。标指键关的构结态形络网缝裂述描，程过成形的裂开缩干土性黏析分，