干缩裂隙的影响因素
粘性土的干缩裂隙的形成过程,是一个极其复杂的过程,不仅受到各种不定
环境因素的影响,而且也受控于土体本身的一些特征因素。有大量的学者对影响粘性土表面干缩裂隙结构形态的因素进行了单项或者是多项的研究,并且都取得了相当的成果。通过对一些文献的查阅,本文对其中的一些重要因素,如土层厚度、土质成分、干湿循环次数、温度等因素对粘性土干缩裂隙的影响,进行简单介绍;同时通过唐朝生等人的研究,在粘性土中加入适量的聚丙烯纤维可以改变干缩裂隙的发展规律,降低土体的裂隙率,本文也对其进行适当介绍。
1.1 土层厚度、土质成分
粘性土的干缩裂隙的形成以及其干缩裂隙表面结构形态受土层厚度以及土质成分的影响较大。
经过相关研究者的研究发现,对同一土质的粘土,在相同的环境之下,土层所产生的干缩裂隙的表面结构形态与土层的厚度密切相关:随着土层厚度的增加,相同土质的土层在相同的环境之下,土体表面形成的干缩裂隙的网络节点个数逐渐减少,裂隙条数和总长度都会呈递减趋势;与之相反的是,随着土层厚度的增加,土体形成的干缩裂隙的平均长度和平均宽度会相应的增加。施斌等[14]对不同厚度的土体形成的干缩裂隙的的块区个数的统计分析,图像及图表如下:
表1.1 不同厚度条件下裂隙网络各参数的测量值
编号 A1 A2 A3
厚度mm
5 8 11
节点个数 92 35 20
裂缝条数 裂缝总长 148 62 37
13827.13 8131.87 6581.64
裂缝平均长度
91.44 131.16 177.96
(1)5mm (2)8mm (3)11mm
图1.1 不同厚度的土层产生的干缩裂隙
表1.2 不同厚度下块区相关参数
编号 A1 A2 A3
厚度mm
5 8 11
块区个数 61 29 20
块区平均面积S/像素 14538 30874 45152
最大稳定块区
面积 49197 95874 157853
裂缝率 P(%) 13.70 11.70 15.69
发现块区的个数随着土层的厚度的增加而减小,而块区平均面积、最大的稳定面积、分形维数的变化与土层厚度呈正相关。
相同的土质成分的土体的干缩裂隙的形态结构与土层厚度密切相关,而不同土质的相同厚度的土层所形成的干缩裂隙,同样有很大差异,施斌、唐朝生[14]等为了证实土质成分对裂隙结构形态的影响,选取了粉质粘土和淤泥质粘土作为研究对象,在其他条件相同的情况之下,根据统计数据,其图像及图表如下:
表1.3 不同土条件下裂隙网络各参数的测量值
[14]
编号 A1 B1
土类 粉质粘土 淤泥质粘土
节点个数 裂缝条数 裂缝总长 92 122
148 212
13827.13 16961.63
裂缝平均长度
91.44 80.02
(a)粉质粘土 (b)淤泥质粘土
图1.2不同土质成分产生的干缩裂隙
表1.4 不同土质成分下块区相关参数
[14]
编号 A1 B1
土类 粉质粘土 淤泥质粘土
块区个数 61 78
块区平均面积S/像素 14538 11843
最大稳定块区
面积 49197 37032
裂缝率 P(%) 13.70 9.34
表明淤泥质粘土干缩裂缝网络的节点个数、裂缝条数和总长度分别比粉质粘土的大出相当的幅度,但是裂缝的平均长度和平均宽度比粉质粘土小一些,同样的,在块区个数、块区平均面积、最大稳定快面积、裂隙率和分形维数上都有明显的差异。根据该实验表明,不同的土质成分对土体所形成的干缩裂隙表面结构形态有很大的影响,而影响作用需要具体对象具体实验分析。
1.2干湿循环次数
土体表面呈现的干缩裂隙表面结构形态,可能是最初始一次性失水形成的,也可能是经过二次、三次或者很多次的干湿循环而形成的,而经过每一次的干湿循环,干缩裂隙的表面结构形态都会有所不同,因此这说明土体的干缩裂隙表面结构形态与土体所经受的干湿循环次数密切相关。通过对相关实验的查阅,土体