原位干湿循环作用下非扰动膨胀土表征单元体尺寸的测定

摘要

膨胀土具有裂隙性,反复胀缩裂隙的发展破坏了土体的连续性及均匀性,使土体表现出明显的各向异性,依托连续介质理论定义的土体表征单元体(REV)难以满足实际要求.针对不同次数现场原位干湿循环作用下的原状土试样进行3种不同尺寸(30 cm2, 900 cm2, 1963 cm2)的直接剪切试验及裂隙图像分析,从土体表面裂隙率(CIF)和黏聚力参数对膨胀土REV尺寸的影响进行研究.结果表明,未干湿循环时,原生裂隙使土体黏聚力参数表现出非连续性,试样尺寸越大,土体测试黏聚力越小,次生裂隙的发展进一步加剧了试样尺寸对测试黏聚力的影响;土体REV尺寸随着胀缩裂隙的发展而增大,且其增长速率逐渐减小,3～5次循环后趋于稳定;在同一循环条件下,依托黏聚力参数确定的REV尺寸(REV-C)约为依托裂隙率确定的REV尺寸(REV-CIF)的1.75～2.97倍.CIF可作为表征土体裂隙状况的基本指标,在胀缩裂隙影响下,膨胀土的CIF均值与不同最大允许误差所确定的REV尺寸呈正相关,且相关系数均大于0.9.本研究提出了一种基于裂隙图像确定裂隙膨胀土REV-C的方法,并给出研究区域内膨胀土在不同暴露时间下直接剪切试验的REV尺寸大小.