蒸发−降雨条件下膨胀土边坡裂隙演化模拟

• 作者: 靳福杰 王叶娇 徐永福 杨果林 孙德安
• 来源期刊: 中南大学学报（自然科学版）
• 学科: 工学
• 关键词: 膨胀土边坡 非饱和渗流 裂隙演化 离散元法(DEM)
• 年，卷（期）: 2022,（1）
• 页码范围: 239-249
• 页数: 11页
• 分类号: TU443
• 语种: 中文
• DOI: 10.11817/j.issn.1672-7207.2022.01.018

摘要

为探究大气作用下膨胀土边坡裂隙的演化规律,以南阳地区膨胀土为研究对象,首先,通过室内单元试验测定南阳膨胀土的胀缩系数;其次,采用有限元法分析不同大气条件下膨胀土边坡的非饱和土渗流问题;最后,基于室内试验与有限元计算结果,采用离散元法模拟蒸发?降雨作用下膨胀土边坡裂隙的演化过程.研究结果表明:表层土体的含水率受气候影响较大,随着深度增加,土体含水率变化受大气的影响逐渐减弱,且边坡内部土体含水率变化存在滞后性;在蒸发作用下土体失水收缩,裂隙首先出现在坡肩位置处的表层土体中,随着蒸发过程的持续,边坡各个位置均逐渐出现裂隙;边坡各部位裂隙数量、发育深度、增长速率与坡体含水率变化趋势一致,即在蒸发早期变化较快,随着蒸发时间增加,增长速率趋于稳定;边坡各部位裂隙发育的方向均垂直于边坡表面,裂隙的形态呈现出上宽下窄的"V"字形;受临空面的影响,坡面处裂隙的发育深度大于边坡其余部位的深度,且随着边坡高度增加而增加;降雨时边坡土体吸水膨胀,边坡各部位裂隙逐渐收缩、闭合,裂隙数量以及裂隙发育深度均减小.