黏性土是一种重要工程材料，但在干旱气候条件下极易发生干缩开裂。裂隙的发育会严重破坏土体整体性，显著弱化土体工程性质，进而导致各种工程地质问题。例如，垃圾填埋场中的黏土屏障层会因干缩开裂而产生永久损伤，使渗滤液泄露和场地失稳的风险急剧增加；干缩裂隙为水的渗流提供优势通道，极大降低了边坡的稳定性。因此，掌握土体干缩裂隙的演化过程及机理对防治土体开裂引起的工程地质问题具有重要意义。
近几十年来，为加深对土体干缩开裂机制的理解，国内外学者对影响土体干缩开裂的重要因素进行了探究，其中包括矿物成分、土层厚度等内部因素和边界条件、温湿度等外部因素。但以往的试验研究大多是在泥浆试样上进行的，工程中压实土体的工程性质与泥浆样存在显著差异。对压实黏性土而言，不同的初始含水率和压实度会导致土体呈现迥异的微观结构和水-力学行为。为此，唐朝生教授课题组对压实黏性土开展了一系列干缩开裂试验，重点考虑了不同压实条件（含水率和干密度）下土体裂隙的发育特征以及干湿循环对土体裂隙演化的影响。研究结果表明，土体裂隙率随压实含水率和干密度增加而明显减小。经过干湿循环作用的土体裂隙显著增加，并且这种趋势在高压实含水率和干密度的试样中更为明显。压实黏土在不同压实条件和干湿循环作用下的裂隙发育差异与土体的微观结构有关。本研究有望为地质和岩土工程中黏土材料的工程设计提供参考。
图1 不同压实条件下的土体裂隙参数演化
上述研究成果近期以“Effects of compaction state on desiccation cracking behaviour of a clayey soil subjected to wetting-drying cycles”为题，发表于工程地质领域顶级期刊Engineering Geology，太阳官网博士研究生田本刚为论文第一作者，程青副教授和唐朝生教授为论文共同通讯作者。研究工作得到了国家自然科学基金、国家重点研发计划课题、江苏省自然科学基金的联合资助。
论文链接：https://doi.org/10.1016/j.enggeo.2022.106650
