Page 59 - 2024年第55卷第4期

下进行升降水位条件的湿化变形试验，变形随时间的发展过程如图 ７所示，细粒流失率随水位循环次
数的发展过程如图 ８所示。
从图 ７可看出，试样在浸水初期变形发展迅速，变形随水位循环次数的增加逐渐增大，但增加速
率逐渐下降，最终需经历多次水位循环方可稳定。结合图 ６来看，试样无论是处在升降水位条件还是
恒定水位条件，其湿化变形的发展过程类似。在升降水位条件下，试样的最终湿化变形量比恒定水位
条件下有所增大（约增大 ２％～４１％），具体的增大程度与颗粒级配、竖向压力、水位升降速率以及初
始含水率有关。
根据图 ８中细粒流失率随水位循环次数的发展过程可以看出，升降水位条件下，试样内部发生了
不同程度的细粒流失现象（流失细粒的颗粒级配见图 ２），细粒流失率随着水位循环次数的增加逐渐增
大，但增加速率逐渐降低，这一发展过程与湿化变形的发展过程类似。为进一步探究细粒流失对湿化
变形的影响，以细粒流失率为横坐标、升降水位对比恒定水位所引起的湿化变形增量为纵坐标绘制坐
标图，对数据进行归一化处理，以此方便归纳不同工况中，周期性水位升降所引起的湿化变形增量和
细粒流失率间的关系，如图 ９所示。从图中可看出，堆石料在不同的状态下进行湿化变形试验，一旦
出现细粒流失现象，细粒流失量越大，对湿化变形的促进作用越明显。
堆石料的压缩性取决于接触应力，骨架接触应力的提高会引起试样整体压缩性增大。一般来说，
不稳定土体内部细粒含量较低，粗粒形成骨架，部分细粒的流失不会引起骨架垮塌，其结果主要是骨
架颗粒之间的孔隙增加以及颗粒间接触应力的增大，从而引起附加变形。

图 ８ 细粒流失率随水位循环次数发展过程 图 ９ 归一化处理后应变和细粒流失率的关系

３．２．１ 颗粒级配对升降水位湿化变形的影响 图 １０对连续级配试样和间断级配试样的变形发展过程
进行对比。由图可见，相同压力（０．５ＭＰａ）下，连续级配试样在升降水位条件下的湿化变形比恒定水
位条件下提高 １６％，而间断级配试样则提高 ４０％。从表 ２可得，连续级配试样的初次循环净应变值占
细粒流失引起的额外湿化应变比例为 ３７％，而间断级配试样为 ２２％，间断级配试样的后期变形更明
显。上述结果表明，提高级配的连续性会降低周期性水位升降对湿化变形的促进作用，其原因是连续
级配试样内部可被运移的自由细粒和受骨架约束力较弱的细粒含量低于间断级配试样，所以在相同的
渗透力下连续级配试样的细粒流失量更低且细粒流失现象结束更早（见图 ８）。
３．２．２ 竖向压力对升降水位湿化变形的影响 以间断级配为例，对比试样在不同竖向压力下湿化变形
的发展特点，如图 １１所示。由图可见，试样处于 ０．５ＭＰａ的竖向压力时，升降水位条件下的湿化变形
比恒定水位条件下提高 ４１％，１．０ＭＰａ下则提高 ２６％，２．０ＭＰａ下仅提高 ６％，随着竖向压力的增大，
升降水位对比恒定水位条件下对湿化变形的增幅降低。表 ２中 ０．５ＭＰａ的竖向压力下，试样的初次循
环湿化净应变值占细粒流失引起的额外湿化应变的比例为 ２２％，１．０ＭＰａ下增至 ３０％，２．０ＭＰａ下则
提升到 ３５％，增大竖向压力会约束升降水位条件下湿化变形的发展，变形更快收敛。其原因是增大竖
向压力会提高试样内部颗粒间的约束力，细粒在渗透力的作用下更难产生移动乃至流失，细粒流失现

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