裂隙对土体水分蒸发过程的影响

摘要

工程中的土体在干旱气候作用下易发育干缩裂隙,裂隙的存在对土体的工程性质有重要的影响。为了研究裂隙对土中水分蒸发过程的影响,在模拟干旱条件下对含裂隙土体开展了一系列室内蒸发试验。采用预制裂隙的方法,制备了一系列包含不同裂隙条数（0～3）和裂隙宽度（5,10,15 mm）的试样,基于获得的含水率、蒸发速率随干燥时间变化结果,重点分析了裂隙条数、宽度和分布特征对蒸发过程的影响机制。结果表明:（1）裂隙对土体水分蒸发过程有重要影响;（2）试样的蒸发速率和减速率阶段对应的临界含水率随裂隙条数的增加呈增加趋势,在5 mm裂隙宽度条件下,每增加一条裂隙,试样的蒸发速率增加约14%,对应裂隙面的蒸发通量约为试样表面的15%～18%;（3）试样的蒸发速率和裂隙面的蒸发贡献随裂隙宽度的增加亦呈增加趋势,裂隙宽度每增加1 mm,试样的蒸发速率增加约2%,当裂隙宽度从5 mm增加到15 mm时,对应裂隙面的蒸发通量从试样表面的18%增加到51%,但裂隙宽度对试样进入减速率阶段时的对应的临界含水率无影响;（4）裂隙分布对蒸发速率的影响主要由裂隙蒸发面和裂隙腔体内的相对湿度梯度和热量传输控制,并可能存在裂隙宽度阈值效应。