极端干湿循环作用下饱和泥浆红黏土的干缩裂隙发育特征

摘要

云贵高原红黏土常经历极端干湿循环过程,为研究极端干湿循环作用对红黏土干缩裂隙发育规律的影响,以昆明呈贡地区红黏土饱和泥浆样为研究对象,在室内进行5次干湿循环试验,通过监测红黏土质量和表面干缩裂隙的形成及其演化过程,分析了极端干湿循环作用对红黏土水分蒸发、干缩裂隙的形成及其演化、表面干缩裂隙网络结构形态的影响。结果表明:不同干湿循环次数下红黏土蒸发曲线各蒸发阶段的历时不等,后4次干湿循环的红黏土干燥完成时间比第1次干湿循环的红黏土短,红黏土的水分蒸发速率比第1次干湿循环的红黏土大;首次与后4次干湿循环红黏土干缩裂隙的形成及其演化特征、形成机理不同,首次干湿循环红黏土形成的干缩裂隙网络结构对后续干湿循环红黏土干缩裂隙的形成及其演化起控制作用;不同干湿循环作用下红黏土裂隙网络结构的几何形态特征相似;随着干湿循环次数的增加,红黏土表面干缩裂隙交点数、裂隙条数、土块数和裂隙总长度增加,土块平均面积、土块最大面积、裂隙平均长度和表面裂隙率减小,红黏土碎裂化程度加剧;首次极端干湿循环作用对红黏土水分蒸发和干缩裂隙发育强度的影响最显著,后续干湿循环作用对其的影响逐渐减弱并趋于稳定,且存在极限平衡状态。结果认为,极端干湿循环作用会显著影响红黏土的水分蒸发过程、干缩裂隙的形成及其演化、表面干缩裂隙网络结构形态,该研究结果可为红黏土地区工程建设及减灾防灾工作提供参考。