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本文以广西南(宁)~友(谊关)高速公路宁明段灰黑膨胀土和灰白膨胀土为研究对象,模拟大气营力作用下击实膨胀土在干湿循环效应下的裂隙发育演化过程。在干湿循环效应下,通过微观结构分析和裂隙发育评价指标,研究了膨胀土裂隙发育演化规律以及影响其土体开裂发育的抗拉强度指标,并在干湿循环效应下膨胀土裂隙发育的基础上,探讨了裂隙性与其渗透性的关系。主要研究内容及成果如下: 1、对宁明击实膨胀土试样进行干湿循环试验,在干湿循环效应下重现了膨胀土裂隙发育演化过程,并观测记录了裂隙发育情况。 2、基于MATLAB图形图像处理技术,在MATLAB编程计算的基础上,分别用裂隙率、分形维数和体隙率三个评价指标定义了膨胀土裂隙发育演化的程度。 3、利用FESEM(场发射扫描电子显微镜)观测膨胀土的微观结构并进行能谱分析,研究分析得到膨胀土的微观结构特征和膨胀土的黏粒含量及各元素组成,探讨了这些微观结构特征对膨胀土裂隙发育演化的重要意义。 4、利用裂隙率、分形维数和体隙率三个评价指标对膨胀土的裂隙发育进行定量化分析,得到了膨胀土裂隙发育演化规律。其中基于 CT扫描断面成像技术得到的体隙率为膨胀土内部裂隙的定量化分析提供了一个较为简便易行的途经。研究分析表明,膨胀土随着干湿循环次数的增加,其裂隙率、分形维数和体隙率则逐渐相应增大。 5、把抗拉强度作为影响膨胀土裂隙发育演化的一个重要控制指标进行研究,通过研究分析得到,抗拉强度与膨胀土裂隙发育密切相关,它能够影响膨胀土的裂隙发育演化规律,抗拉强度越高其裂隙发育程度越低,反之,抗拉强度越低其裂隙发育程度越高。 6、通过渗透试验研究了干湿循环效应下膨胀土裂隙性对其渗透性的影响关系。在不同干湿循环次数下分别进行常规变水头渗透试验与改进的非饱和变水头渗透试验。分析可得:饱和膨胀土体的渗透系数与非饱和膨胀土的初始渗透系数均随着干湿循环次数的增加而增加,但非饱和试样的过程渗透系数远高于饱和试样,影响膨胀土体渗透特性的关键因素是试样中裂隙渗径的贯通长度。