基于数字图像相关技术的膨胀土边坡裂隙形态演化规律分析

• 作者: 杨济铭 张红日 陈林 徐永福
• 来源期刊: 中南大学学报（自然科学版）
• 学科: 交通运输
• 关键词: 膨胀土边坡 裂隙形态演化 干湿循环交替 数字图像相关 收缩中心
• 年，卷（期）: 2022,（1）
• 页码范围: 225-238
• 页数: 14页
• 分类号: U416.1
• 语种: 中文
• DOI: 10.11817/j.issn.1672-7207.2022.01.017

摘要

为探究在干湿交替作用下膨胀土边坡的裂隙发育形态演化规律,以广西宁明地区膨胀土为研究对象,在室内对膨胀土边坡模型开展了7次干湿交替循环试验.首先,以数字图像相关技术为研究手段,实时监测并定量分析膨胀土边坡表面裂隙演变过程;其次,在膨胀土边坡内不同深度断面埋设含水率、基质吸力监测探头;最后,结合坡体表面裂隙监测结果,分析裂隙发育过程中膨胀土边坡力学性质.研究结果表明:在干湿交替作用下,膨胀土边坡脱湿开裂过程中存在空间各异的收缩中心,土体在向收缩中心运动过程中边坡表面裂隙逐渐发育为由数个土块组成的裂隙网络;收缩中心数量受干湿交替循环次数影响,位置更新规律不一,导致膨胀土边坡土体位移方向变化频繁;基质吸力以拉应力的形式作用于土体骨架逐渐使其疲劳;在剪切应力影响下,部分裂隙发育方向发生偏转,裂隙网络中的衔接节点形态由"T"形向"Y"形及弧形转变;干湿交替下膨胀土边坡表面形成的裂隙网络为水分提供了优先入渗通道,水分在裂隙深处汇集、蒸发频繁交替,含水率和基质吸力随之快速响应,拉应力沿着裂隙深部持续发展,导致裂隙朝深度方向发展、贯通,进一步破坏土体完整性,降低膨胀土边坡稳定性.