Page 96 - 2023年第54卷第1期

５ 结论

为研究干燥失水过程中膨胀土内团粒收缩与土层
开裂和沉陷之间的关系，构建表征团粒、裂隙和沉陷
三种区域变化规律的数学模型。主要得出以下结论：
（ １）这三种区域的数学模型包含 ６个参数，其中
ｗ 、ξ 、λ 、ｎ 和 ｎ 这 ５个参数可采用收缩试验确
ｍａｘ ｍａｘ ｍｉｎ
定，ｎ 可通过给定收缩形状系数 χ 并利用该参数
（ｓ）ｍａｘ
与 ｎ 和 ｎ 的几何关系算得。若认为膨胀土内团粒
ｍａｘ
ｍｉｎ
孔隙率的减幅与团粒外孔隙率的增幅相同，则可采用
同一组参数，基于团粒孔隙率所述收缩曲线公式实现
对膨胀土裂隙率及其沉陷率动态变化过程的预测。
（ ２）将土层中的理想土块简化为长方体，通过这
些长方体的收缩来描述土层干燥失水引起的收缩－ 开
裂－ 沉陷过程，进而分析该过程中理想土块与裂隙之
间的几何关系，推得裂隙相对宽度的理论计算公式。
（３）对安康膨胀土开展收缩 － 开裂 － 沉陷的室内
试验，并结合已有文献所述膨胀土的室内和现场试 图 １５ 本文提出的多区域数学模型在推导膨胀
土渗透系数预测模型中的应用思路
验结果，验证表明：这三种区域的数学模型在采用
同一组参数时不仅对团粒孔隙率、裂隙率及其相对宽度、沉陷率变化规律的预测效果较好，而且能够较
好地描述膨胀土团粒孔隙率－ 含水率－ 基质吸力的关系。本文提出的数学模型为定量描述膨胀土的体积变
化特征与渗透特性提供了一种新方法。

参 考 文 献：

［ １］ 袁俊平，殷宗泽．膨胀土裂隙的量化指标与强度性质研究［Ｊ］．水利学报，２００４（６）：１０８ － １１３．
［ ２］ 唐朝生，施斌，刘春，等．影响黏性土表面干缩裂缝结构形态的因素及定量分析 ［Ｊ］．水 利 学 报，２００７，
３８（１０）：１１８６ － １１９３．
［ ３］ 陈建斌，孔令伟，郭爱国，等．大 气 作 用 下 膨 胀 土 边 坡 的 动 态 响 应 数 值 模 拟 ［Ｊ］．水 利 学 报，２００７，３８
（６）：６７４ － ６８２．
［ ４］ 程展林，李青云，郭熙林，等．膨胀土边坡稳性性研究［Ｊ］．长江科学院院报，２０１１，２８（１０）：１０２ － １１１．
［ ５］ 朱洵，蔡正银，黄英豪，等．湿干冻融耦合循环及干密度对膨胀土力学特性影响的试验研究［Ｊ］．水利学
报，２０２０，５１（３）：２８６ － ２９４．
［ ６］ 卢再华，陈正汉，方祥位，等．非饱和膨胀土的结构损伤模型及其在土坡多长耦合分析中的应用［Ｊ］．应
用数学和力学，２００６，２７（７）：７８１ － ７８８．
［ ７］ 蔡正银，朱锐，黄英豪，等．冻融过程对膨胀土渠道边坡劣化模式的影响［Ｊ］．水利学报，２０２０，５１（８）：
９１５ － ９２３．
［ ８］ 唐朝生．极端气候工程地质：干旱灾害及对策研究进展［Ｊ］．科学通报，２０２０，６５（２７）：３００９ － ３０２７，３００８．
［ ９］ ＲＯＢＩＮＳＯＮＪＤ，ＶＡＨＥＤＩＦＡＲＤ Ｆ．ＷｅａｋｅｎｉｎｇｍｅｃｈａｎｉｓｍｓｉｍｐｏｓｅｄｏｎＣａｌｉｆｏｒｎｉａ’ｓｌｅｖｅｅｓｕｎｄｅｒｍｕｌｔｉｙｅａｒｅｘ
ｔｒｅｍｅｄｒｏｕｇｈｔ ［Ｊ］．ＣｌｉｍａｔｉｃＣｈａｎｇｅ，２０１６，１３７（１?２）：１ － １４．
［１０］ ＰＥＮＧＸ，ＨＯＲＮＲ．Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃｓｈｒｉｎｋａｇｅａｎｄｓｗｅｌｌｉｎｇｏｆｓｏｍｅｏｒｇａｎｉｃａｎｄｉｎｏｒｇａｎｉｃｓｏｉｌｓ［Ｊ］．ＥｕｒｏｐｅａｎＪｏｕｒｎａｌ
ｏｆＳｏｉｌＳｃｉｅｎｃｅ，２００７，５８（１）：９８ － １０７．
［１１］ ＣＨＥＲＴＫＯＶＶＹ，ＲＡＶＩＮＡ Ｉ，ＺＡＤＯＥＮＫＯ Ｖ．Ａｎａｐｐｒｏａｃｈｆｏｒｅｓｔｉｍａｔｉｎｇｔｈｅｓｈｒｉｎｋａｇｅｇｅｏｍｅｔｒｙｆａｃｔｏｒａｔａ
ｍｏｉｓｔｕｒｅｃｏｎｔｅｎｔ ［Ｊ］．ＳｏｉｌＳｃｉｅｎｃｅＳｏｃｉｅｔｙｏｆＡｍｅｒｉｃａＪｏｕｒｎａｌ，２００４，６８（６）：１８０７ － １８１７．
［１２］ 唐朝生，崔玉军，ＴＡＮＧＡ Ｍ，等．土体干燥过程中的体积收缩变形特征 ［Ｊ］．岩土 工 程 学 报，２０１１，３３

— ９ １ —