含砂黏土蒸发开裂特性试验研究

摘要

为明确含砂条件对黏土蒸发开裂的影响规律，通过室内试验模拟干旱环境，使黏土试样发育干缩裂隙；通过数字图像处理技术对形成的裂隙进行定量分析，基于裂隙发育的阶段性形态特征，建立土体干缩裂隙分级命名体系，探究不同温度(40～60℃)、不同掺砂率(0%～30%)以及不同掺砂粒径(0.0～2.0 mm)对黏土干缩开裂的影响规律。试验结果表明：(1)含砂黏土干缩裂隙的发育可以分为三个阶段：形成阶段、发育阶段和稳定阶段。砂粒通过降低黏土的水分蒸发速率，减小了黏土表面应力场的变化幅度，延缓黏土裂隙的形成和发育；由于砂粒持水能力弱于黏土，裂隙容易在砂粒和黏土之间形成。(2)黏土基质中掺入砂粒可显著抑制裂隙发育，且随着含砂率的提高，其抑制效果逐渐增强；随着砂粒粒径的增大，砂粒对黏土发育裂隙的抑制作用呈现先增强后减弱的趋势，在试验条件下存在最优粒径范围(0.5～1.0 mm);砂粒的阻裂效应随温度升高而增强。

关键词

含砂黏土 / 含砂率 / 砂粒径 / 图像处理 / 蒸发开裂