考虑局部含水率效应的浅层土体开裂过程与力学机制分析

裂隙的产生和发育会极大地影响土体的强度、变形和渗透特性,进而引发各种工程灾害。为了进一步探究土体开裂过程和裂隙的发育规律,试验对土体开裂前、开裂初期以及开裂中后期的局部含水率进行测试。结合土体随含水率变化的横向收缩特征,分析裂隙过程的力学机制,建立适用于浅层土体开裂全过程的定量化计算和判别公式。研究发现:土体在开裂前后的竖向含水率分布随着土体深度的增加而逐渐线性递增,其累计横向收缩率随含水率的下降而逐渐增大;通过浅层土体的表层含水率和土体深度,可以推导出适用于浅层土体的抗拉强度和张拉应力表达式,进而对浅层土体开裂的3个典型阶段进行定量化描述;在裂隙发育的初期,新裂隙的产生会导致土体张拉应力降低,将裂隙总长度、平均宽度、裂隙度等基本指标与张拉应力建立联系,能够清晰地对开裂初期的复杂变化过程进行解释和描述。此外,结合土体的初始缺陷、裂隙边缘的应力集中等特征,对裂隙发育过程进行了深入地分析讨论。