劉錦程，張艷美，張笑峰

(中國石油大學(xué)(華東) 儲運(yùn)與建筑工程學(xué)院， 山東 青島 266580)

干濕循環(huán)對非飽和土特性影響研究現(xiàn)狀與展望

劉錦程，張艷美，張笑峰

(中國石油大學(xué)(華東) 儲運(yùn)與建筑工程學(xué)院， 山東 青島 266580)

近十幾年來國內(nèi)外學(xué)者對非飽和土在干濕循環(huán)作用下的特性進(jìn)行了大量的試驗(yàn)研究，為了梳理國內(nèi)外研究思路及成果，對目前有關(guān)非飽和土干濕循環(huán)的試驗(yàn)研究成果進(jìn)行了歸納，分別從土-水特征曲線、強(qiáng)度、變形、滲透性以及干濕循環(huán)對改良土和邊坡、路基的影響等多個方面闡述了當(dāng)前的研究現(xiàn)狀。最后分析了試驗(yàn)方法和標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一等當(dāng)前研究中存在的問題，并對今后的研究進(jìn)行了展望。

干濕循環(huán)；非飽和土；土-水特征曲線；抗剪強(qiáng)度；滲透性

土體由于氣候因素及人為原因的影響會經(jīng)歷干濕循環(huán)的變化，干濕循環(huán)會對非飽和土的強(qiáng)度、變形、滲透性等性質(zhì)產(chǎn)生不可忽略的影響，從而使非飽和土的工程性質(zhì)在干濕循環(huán)前后產(chǎn)生較大差異。非飽和土在干濕循環(huán)作用下，其土水特征曲線表現(xiàn)出了很明顯的滯后現(xiàn)象，其強(qiáng)度會隨著干濕循環(huán)次數(shù)的增加而衰減，變形特性、滲透性能等都會隨著干濕循環(huán)而發(fā)生變化，這些變化容易引發(fā)路基、邊坡等的淺層破壞，使得工程中不得不將干濕循環(huán)對土體性質(zhì)的影響考慮進(jìn)去。近十幾年來，國內(nèi)外學(xué)者對這些問題做了大量的研究工作，本文對相關(guān)的試驗(yàn)研究成果進(jìn)行了系統(tǒng)的總結(jié)。

1 干濕循環(huán)對土-水特征曲線的影響

土-水特征曲線(Soil-Water Characteristic Curve, SWCC)是土的含水率與土中吸力的關(guān)系曲線，表征了非飽和土持水能力的大小。通過SWCC可以計(jì)算土的抗剪強(qiáng)度、滲透系數(shù)等，因此土-水特征曲線是研究非飽和土的重要工具。

Ng C W W等[1]從初始干密度、初始含水率、干濕歷史、土體結(jié)構(gòu)以及應(yīng)力狀態(tài)等方面對香港火山土的SWCC進(jìn)行了較為詳細(xì)的研究，對比了重塑試樣與原狀試樣在SWCC上的區(qū)別。Yang H等[2]對砂類土的SWCC進(jìn)行了研究，分析了SWCC與土的粒徑以及干密度之間的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)土的SWCC與粒徑分布曲線很相似，并對試驗(yàn)曲線進(jìn)行了擬合，認(rèn)為由土的粒徑分布曲線預(yù)測得到的SWCC是足夠準(zhǔn)確的。李志清等[3]通過對比試驗(yàn)對影響SWCC的因素進(jìn)行了探究，試驗(yàn)結(jié)果表明影響SWCC的因素主要有土的礦物成分、孔隙結(jié)構(gòu)、應(yīng)力狀態(tài)、初始干密度、塑性指數(shù)等。其中土的礦物成分和孔隙結(jié)構(gòu)是基本因素，其他因素是通過影響這兩個因素從而影響SWCC特性的。宋亞亞等[4]研究了在應(yīng)力作用下非飽和土的SWCC的特征，分析了豎向壓力和固結(jié)壓力對SWCC的影響。

滯回現(xiàn)象是SWCC的一項(xiàng)重要特征，這一特殊現(xiàn)象已在大量非飽和土的干濕循環(huán)試驗(yàn)中被觀察到。滯回現(xiàn)象是指土體在經(jīng)歷由濕到干和由干到濕的過程中，基質(zhì)吸力與含水率不是一一對應(yīng)的關(guān)系?？偨Y(jié)造成滯回現(xiàn)象的微觀原因主要有以下幾個方面：毛細(xì)管原理或“墨水瓶效應(yīng)”，土體的脹縮效應(yīng)，接觸角效應(yīng)和殘留空氣的影響等[5]。賀煒等[6]從微觀角度分析了造成滯回現(xiàn)象的原因，認(rèn)為接觸角的差異是主要原因。

滯回特性對于非飽和土的力學(xué)性質(zhì)有著非常重要的影響，因此大量學(xué)者對非飽和土的SWCC和其滯回特性做了很多深入的研究。龔壁衛(wèi)等[7-8]探討了應(yīng)力和多次干濕循環(huán)對膨脹土的SWCC的影響，發(fā)現(xiàn)隨著干濕循環(huán)次數(shù)的增加，滯回現(xiàn)象越來越不明顯。張芳枝等[9]通過對比試驗(yàn)研究了黏土試樣的力學(xué)性質(zhì)在反復(fù)干濕循環(huán)作用下的變化，試驗(yàn)采用經(jīng)5次干濕循環(huán)的黏土試樣與擊實(shí)樣進(jìn)行對比，發(fā)現(xiàn)反復(fù)干濕循環(huán)使得黏土的持水能力下降。劉奉銀等[10]研究了干濕循環(huán)對黃土土-水特征曲線的影響，試驗(yàn)顯示隨著干濕循環(huán)次數(shù)的增加，滯回圈越來越小。此結(jié)論與龔壁衛(wèi)[7]的研究結(jié)果一致。劉奉銀分析其原因，認(rèn)為反復(fù)干濕循環(huán)使得氣泡在試樣孔隙內(nèi)殘留，這些殘留氣泡阻止了水分進(jìn)入孔隙，削弱了干濕循環(huán)對土體含水率的影響，從而使得滯回現(xiàn)象越來越不明顯。文章還考察了每次循環(huán)中體積含水率的不同，發(fā)現(xiàn)隨著干濕循環(huán)次數(shù)的增加，含水率的差別逐漸增大。劉奉銀認(rèn)為這是因?yàn)樵絹碓蕉嗟拇罂紫妒チ宋芰Α４送馕恼绿岢隽恕皽囟取钡母拍蠲枋鐾?水特征曲線的滯回特性。李軍等[11]對影響SWCC滯回特性的因素做了相關(guān)研究，研究了不同初始干密度，循環(huán)次數(shù)和豎向應(yīng)力對SWCC滯回特性的影響，并使用劉奉銀提出的“滯回度”的概念來描述滯回特性。

綜上，干濕循環(huán)對SWCC的影響主要表現(xiàn)為滯回現(xiàn)象，以及滯回現(xiàn)象隨干濕循環(huán)次數(shù)的逐漸減弱。國外較深入地研究了不同種類土的SWCC及其滯回現(xiàn)象，并從不同角度解釋了造成滯回現(xiàn)象的原因。當(dāng)前國內(nèi)對各類土在干濕循環(huán)下的SWCC情況已有了相當(dāng)數(shù)量的研究，對各類土的SWCC形態(tài)及其滯回特性已有了較好的把握，但對于造成不同土的SWCC形態(tài)不一致以及滯回現(xiàn)象隨循環(huán)次數(shù)減弱等的微觀機(jī)制方面的探索還不夠深入，有待進(jìn)一步研究。

2 干濕循環(huán)對強(qiáng)度的影響

非飽和土的強(qiáng)度問題一直以來都是一個復(fù)雜的課題，也是工程中最關(guān)心的問題，而干濕循環(huán)對非飽和土強(qiáng)度的影響非常顯著，受到許多學(xué)者的關(guān)注。楊和平等[12]采用飽和固結(jié)快剪試驗(yàn)對膨脹土在不同干濕循環(huán)次數(shù)下的抗剪強(qiáng)度進(jìn)行了深入細(xì)致的研究，發(fā)現(xiàn)土體的抗剪強(qiáng)度隨干濕循環(huán)次數(shù)的增加先急劇衰減而后趨于穩(wěn)定，而內(nèi)摩擦角受干濕循環(huán)的影響不大。一年后，楊和平等[13]又研究了有荷載條件下干濕循環(huán)對原狀膨脹土的影響。2014年，楊和平等[14]針對廣西南寧膨脹土邊坡滑塌呈淺層破壞的現(xiàn)象，再次研究了多次干濕循環(huán)后膨脹土的強(qiáng)度衰減現(xiàn)象。呂海波等[15]也對廣西南寧膨脹土進(jìn)行了研究，得出了與楊和平相似的在前幾次循環(huán)中強(qiáng)度衰減幅度大，隨后減小，直至強(qiáng)度趨于穩(wěn)定的結(jié)論。呂海波還利用壓汞實(shí)驗(yàn)測定了孔隙分布，分析了抗剪強(qiáng)度降低的原因?yàn)楦蓾裱h(huán)對土粒間的聯(lián)結(jié)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不可逆的破壞，使土體產(chǎn)生了更大的孔隙。

龔壁衛(wèi)等[8]在對湖北棗陽的膨脹土干濕循環(huán)過程中吸力與強(qiáng)度關(guān)系的研究中發(fā)現(xiàn)：吸濕過程對應(yīng)的土樣的抗剪強(qiáng)度普遍高于脫濕過程。龔壁衛(wèi)從Fredlund的雙變量強(qiáng)度公式角度給出了解釋，但未進(jìn)行深入探究。然而，Guan G S等[5]對人造混合土(35%的渥太華砂和65%高嶺土)在干濕循環(huán)過程中的抗剪強(qiáng)度特性的研究發(fā)現(xiàn)，在相同的基質(zhì)吸力下，脫濕過程中的土樣的抗剪強(qiáng)度高于吸濕過程。他解釋其原因?yàn)椋河捎赟WCC的滯后效應(yīng)，在相同的基質(zhì)吸力下，處于脫濕路徑上的土相比處于吸濕路徑上的土含水率更高，而較高的含水率使得土顆粒與水有更大的接觸面積，從而基質(zhì)吸力對抗剪強(qiáng)度的貢獻(xiàn)也就變大。Goh S G[16]還通過固結(jié)排水試驗(yàn)研究了多次干濕循環(huán)作用下非飽和土的抗剪強(qiáng)度。Gallage Chaminda等[17]通過改進(jìn)的直剪試驗(yàn)研究了處于低吸力(0～50 kPa)狀態(tài)下非飽和粉砂土的剪切特性，研究發(fā)現(xiàn)內(nèi)摩擦角受吸力和干濕循環(huán)的影響不顯著；通過吸濕達(dá)到某一基質(zhì)吸力的土和通過脫濕達(dá)到相同基質(zhì)吸力的土相比，其黏聚力更高，從而導(dǎo)致其峰值剪應(yīng)力稍高。不同研究得出的試驗(yàn)結(jié)論并不一致，可能是由于土類不同，在干濕循環(huán)下表現(xiàn)出不同的性質(zhì)導(dǎo)致。

張芳枝等[9]研究了反復(fù)干濕循環(huán)對非飽和黏土強(qiáng)度的影響，研究表明：經(jīng)過反復(fù)干濕循環(huán)后，土樣破壞時的強(qiáng)度降低，其研究未對黏聚力的變化進(jìn)行分析，但發(fā)現(xiàn)非飽和土試樣經(jīng)干濕循環(huán)后，有效內(nèi)摩擦角與吸力內(nèi)摩擦角均有所降低，張芳枝從微觀角度分析，認(rèn)為土的鹽溶質(zhì)流失、微小裂隙的發(fā)育等導(dǎo)致了土體抗剪強(qiáng)度參數(shù)的降低。研究還發(fā)現(xiàn)干濕循環(huán)前，土樣為應(yīng)變硬化型，破壞時為鼓脹破壞，經(jīng)過干濕循環(huán)后極少數(shù)試樣表現(xiàn)為應(yīng)變軟化型，剪切破壞時產(chǎn)生了剪切面。張芳枝認(rèn)為其原因是在反復(fù)的濕化和干燥過程中局部產(chǎn)生微小裂隙所致。

其他的研究成果還有：Melinda F等[18]通過改進(jìn)的直剪試驗(yàn)研究了殘積土在滲透條件下的強(qiáng)度和變形特征；Rahardjo H等[19]研究了殘積土基質(zhì)吸力未達(dá)到進(jìn)氣值和超過進(jìn)氣值后兩種情況下，固結(jié)排水剪切試驗(yàn)與常含水率剪切試驗(yàn)測得的抗剪強(qiáng)度的區(qū)別；Thu T M等[20]通過固結(jié)排水三軸試驗(yàn)和常含水率三軸試驗(yàn)研究了非飽和土的抗剪強(qiáng)度；Maleki M 等[21]研究了不飽和粉砂在常含水率條件下的力學(xué)行為，包括抗剪強(qiáng)度、基質(zhì)吸力和孔隙水壓力、體積變化等；Schnellmann R等[22]通過一系列固結(jié)排水直剪試驗(yàn)研究了凈正應(yīng)力與基質(zhì)吸力對不飽和粉砂抗剪強(qiáng)度的影響；周仕達(dá)[23]探討了干濕循環(huán)幅度和干濕循環(huán)路徑對抗剪強(qiáng)度的影響；李新明等[24]對干濕循環(huán)前后膨脹土的強(qiáng)度特性進(jìn)行了研究，獲得了不同干密度下重塑膨脹土及石灰改性膨脹土干濕循環(huán)前后的強(qiáng)度參數(shù)及變化規(guī)律；陳開圣[25]研究了干濕循環(huán)對紅黏土抗剪強(qiáng)度的影響，發(fā)現(xiàn)黏聚力衰減幅度比內(nèi)摩擦角大；袁志輝等[26]研究了干濕循環(huán)作用下黃土的強(qiáng)度衰減問題；徐丹等[27]通過對脫濕路徑中膨脹土試樣的直剪試驗(yàn)分析了含水率、正壓力及干濕循環(huán)次數(shù)對膨脹土剪切強(qiáng)度的影響。

總結(jié)以上研究成果發(fā)現(xiàn)，干濕循環(huán)的作用都是使土體的抗剪強(qiáng)度降低，土體黏聚力的降低是被廣泛認(rèn)同的現(xiàn)象。通過對比龔壁衛(wèi)等[8]與Goh Shin Guan等[5]的研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，對于不同種類的土，其在干濕循環(huán)中的強(qiáng)度表現(xiàn)可能完全不同，因此，有必要對不同類型的非飽和土進(jìn)行系統(tǒng)的研究，探尋造成其差別的具體原因。另外，不同研究采用的試驗(yàn)方法也不盡相同。例如，李新明等[24]和徐丹等[27]均對膨脹土的強(qiáng)度特性進(jìn)行了研究，李新明等采用干濕循環(huán)幅度為最優(yōu)含水率±5%(約13%～23%)，研究6次干濕循環(huán)后的強(qiáng)度特性，而徐丹等采用的干濕循環(huán)幅度則為13%～25%，并研究了3次干濕循環(huán)后的強(qiáng)度特性。對不同土類的研究方法相差更大，因此有必要建立統(tǒng)一的試驗(yàn)方法和標(biāo)準(zhǔn)，以方便不同研究結(jié)果之間的對比。

3 干濕循環(huán)對變形的影響

干濕循環(huán)對非飽和土尤其是特殊土的脹縮性、濕陷性等變形特性也有著不可忽略的影響，研究干濕循環(huán)對變形的影響對于弄清路基、邊坡等的破壞機(jī)理具有重要意義。由于膨脹土在干濕循環(huán)下表現(xiàn)出干縮濕脹的特殊性質(zhì)，因此膨脹土的變形特性尤為研究者所關(guān)注。早在1999年，劉松玉等[28]針對干濕循環(huán)下?lián)魧?shí)膨脹土的脹縮變形進(jìn)行了細(xì)致的研究，發(fā)現(xiàn)擊實(shí)膨脹土的脹縮變形不是完全可逆的。楊和平等[13]通過在有荷條件下重塑膨脹土的干濕循環(huán)實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了膨脹土脹縮變形具有不完全可逆性。但在試樣的絕對膨脹率方面與劉松玉的結(jié)論有所不同。趙艷林等[29]研究了脹縮變形指標(biāo)與干濕循環(huán)次數(shù)的關(guān)系。唐朝生等[30]的研究表明在膨脹土的脹縮特征受干縮路徑的影響顯著，也發(fā)現(xiàn)了脹縮變形的不可逆性，并且試樣的變形在幾次循環(huán)后越來越小并趨于穩(wěn)定。曾召田等[31]對南寧膨脹土進(jìn)行了干濕循環(huán)試驗(yàn)，探討了體積變形參數(shù)與循環(huán)次數(shù)的關(guān)系。武科等[32]從微觀角度分析了干濕循環(huán)作用下膨脹土脹縮及產(chǎn)生裂隙的原因。Rosenbalm D等[33]對壓實(shí)膨脹土在干濕循環(huán)下的變形行為進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)經(jīng)四次循環(huán)后，膨脹土的脹縮變形和膨脹應(yīng)力都達(dá)到平衡狀態(tài)。Zhan T L T等[34]還研究了膨脹土的吸濕軟化現(xiàn)象，可以用來解釋降雨引起的邊坡破壞。Zemenu G等[35]研究了原狀膨脹土在干濕循環(huán)下的膨脹現(xiàn)象，并進(jìn)行了較為詳細(xì)的微觀結(jié)構(gòu)分析。以上是近年來對膨脹土干濕循環(huán)的部分研究成果。

張芳枝等[9]研究了反復(fù)干濕循環(huán)對黏土的收縮特性和固結(jié)特性的影響，發(fā)現(xiàn)經(jīng)反復(fù)干濕循環(huán)后，非飽和土的壓縮系數(shù)增大，即壓縮性增高。Kholghifard M等[36]對殘積紅黏土的研究結(jié)果顯示干濕循環(huán)造成土的塌陷性降低，膨脹勢輕微增加，提高干密度可以減小土體的塌陷性。王飛等[37]研究了干濕循環(huán)作用下黃土的濕陷性，發(fā)現(xiàn)干濕循環(huán)作用可使壓實(shí)黃土重新具有濕陷性。王飛等[38]還通過室內(nèi)側(cè)限固結(jié)試驗(yàn)，研究了干濕循環(huán)作用下壓實(shí)黃土的變形特性，試驗(yàn)結(jié)果表明：干濕循環(huán)的作用也受到壓實(shí)度的影響，壓實(shí)度越大，干濕循環(huán)作用越明顯。作者分析了其原因，認(rèn)為經(jīng)反復(fù)干濕循環(huán)后，易溶鹽成分和含量發(fā)生變化，造成粒間聯(lián)結(jié)力減弱；土中親水性黏土礦物吸水膨脹，脫水收縮，造成孔隙增多，土骨架疏松。

根據(jù)以上研究，不同的土由于性質(zhì)不同，在干濕循環(huán)作用下的變形特性也不盡相同，而從微觀角度研究干濕循環(huán)對土體變形的影響機(jī)理或許能找到其中的原因。

4 干濕循環(huán)對滲透性的影響

因?yàn)榉秋柡屯恋臐B透特性受到非飽和土中裂隙發(fā)育的顯著影響，所以，對非飽和土滲透性的研究通常是通過研究其裂隙發(fā)育來進(jìn)行的。Ng C W W等[39]對非飽和膨脹土邊坡在人工降雨條件下的滲透性能進(jìn)行了現(xiàn)場試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)地表裂縫在土體吸水過程中發(fā)揮了關(guān)鍵作用。盧再華等[40]采用直徑39.1 mm、高80 mm的試樣，通過計(jì)算機(jī)斷層掃描技術(shù)獲得了重塑膨脹土在干濕循環(huán)作用下的內(nèi)部裂隙演化的直觀圖像。張家俊等[41]采用直徑61.8 mm、高20 mm的試樣通過對膨脹土在干濕循環(huán)作用下的裂隙矢量圖進(jìn)行分析，對其滲透性進(jìn)行了研究。楊和平等[42]采用40 cm×40 cm×10 cm的大體積試樣對碾壓膨脹土在干濕循環(huán)條件下的裂隙發(fā)展規(guī)律進(jìn)行了試驗(yàn)研究，結(jié)果表明：首次干濕循環(huán)后，土樣裂隙率顯著增加，開裂寬度和深度明顯加大，但經(jīng)隨后幾次循環(huán)后裂隙增長率逐漸減小并趨于穩(wěn)定。以上對膨脹土的研究均表明干濕循環(huán)對裂隙的發(fā)育有促進(jìn)作用，這對于邊坡的穩(wěn)定也是非常不利的因素。

劉宏泰等[43]對黃土在干濕循環(huán)條件下的滲透性進(jìn)行了研究，得出滲透系數(shù)隨干濕循環(huán)次數(shù)的增大明顯增大的結(jié)論。并分析了導(dǎo)致這一現(xiàn)象的原因。錢偉[44]在對黃土的研究中發(fā)現(xiàn)經(jīng)干濕作用后，原狀土孔隙率減小，滲透性降低，而重塑土孔隙率增加，滲透性增大的現(xiàn)象。

萬勇等[45]研究了干濕循環(huán)對填埋場壓實(shí)黏土蓋層滲透性的影響，探討了干濕循環(huán)次數(shù)、試樣尺寸等對壓實(shí)黏土滲透系數(shù)的影響。結(jié)果表明，干濕循環(huán)作用下，壓實(shí)黏土滲透系數(shù)的增加主要發(fā)生在第1次干濕循環(huán)后，經(jīng)3次干濕循環(huán)后滲透系數(shù)即基本穩(wěn)定。Tang C S等[46]通過室內(nèi)試驗(yàn)研究了干濕循環(huán)對黏土裂紋產(chǎn)生和演化的影響。Bodner G等[47]通過現(xiàn)場測量分析了干濕循環(huán)與孔徑分布的關(guān)系，并得到了預(yù)測模型。

根據(jù)以上對各類土的研究，無論是膨脹土、黃土還是黏土，經(jīng)歷干濕循環(huán)后，其滲透性都會增加，滲透性增加的主要原因是孔隙率增大和裂隙的發(fā)育。但目前對干濕循環(huán)影響滲透性的研究相對強(qiáng)度、變形來說還比較少，而滑坡、泥石流災(zāi)害的成因與土體的滲透性增加有著密切的關(guān)系，因此，應(yīng)投入更大的精力研究干濕循環(huán)條件下土的滲透性及非飽和土的滲流問題。另外，不同研究者采用的試樣尺寸有所不同，而萬勇等[45]的研究表明試樣尺寸對試驗(yàn)結(jié)果也有顯著的影響，小尺寸試樣不能代表現(xiàn)場土的裂縫發(fā)育狀況，因此應(yīng)統(tǒng)一試樣尺寸，開展大尺寸室內(nèi)試驗(yàn)或進(jìn)行更多的現(xiàn)場試驗(yàn)。

5 干濕循環(huán)的其他研究

5.1 對改良土的影響

由于天然土的性質(zhì)經(jīng)常不能夠符合工程要求，所以在工程應(yīng)用之前需對其進(jìn)行改良，常見的改良方法有摻加水泥、粉煤灰和灰等傳統(tǒng)材料以及其他無機(jī)或有機(jī)固化劑等新型材料，干濕循環(huán)對這些改良土的性質(zhì)具有怎樣的影響也受到研究者的重視。

王建華等[48]分析了干濕循環(huán)作用導(dǎo)致水泥改良土強(qiáng)度衰減的機(jī)理，提出了提高干濕循環(huán)下水泥改良土強(qiáng)度的方法。李星等[49]對水泥改良膨脹土在干濕循環(huán)作用下的動力特性進(jìn)行了試驗(yàn)研究。Rao S M等[50]對草木灰和有機(jī)物(草、葉等)改良的土以及石灰改良土在干濕循環(huán)下的穩(wěn)定性進(jìn)行了對比研究。唐劍瀟[51]做了大量的室內(nèi)動三軸試驗(yàn)，研究了干濕循環(huán)條件下石灰改良土的動強(qiáng)度、動變形特性。Guney Y等[52]對石灰改良膨脹土的研究發(fā)現(xiàn)，石灰改良效果在第一次干濕循后即遭到破壞，對膨脹的抑制效果減弱。楊成斌等[53]通過室內(nèi)試驗(yàn)對石灰和粉煤灰改良的膨脹土在干濕循環(huán)作用下的膨脹性、界限含水率、顆粒分布以及無側(cè)限抗壓強(qiáng)度等方面進(jìn)行了試驗(yàn)研究。楊俊等[54]對摻風(fēng)化砂改良的膨脹土在干濕循環(huán)作用下的無荷膨脹率進(jìn)行了試驗(yàn)研究。程佳明等[55]用高分子材料SH固化劑對黃土進(jìn)行了改良，對影響黃土固化強(qiáng)度的固化劑摻量和干濕循環(huán)次數(shù)進(jìn)行了較為詳細(xì)的研究，發(fā)現(xiàn)干濕循環(huán)對其黏聚力影響顯著，固化劑摻量大于10%的固化黃土水穩(wěn)性較好，能夠抵抗多次干濕循環(huán)。

綜合分析以上學(xué)者的研究成果發(fā)現(xiàn)，干濕循環(huán)對不同的改良土的影響程度不同，通過摻加合適的改良劑可以降低干濕循環(huán)的不利影響。

5.2 對邊坡、路基的影響

6 結(jié) 語

干濕循環(huán)對非飽和土特性影響研究已取得了豐碩的成果，探索出了一些共有的規(guī)律。但由于干濕循環(huán)的方法、干濕循環(huán)的幅度、制樣方式、土樣規(guī)格等試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，不同研究者采用的試驗(yàn)方法有所差別，使得不同研究之間缺少對比性。

在試驗(yàn)手段方面已經(jīng)有了很大的進(jìn)步，目前已有各種各樣的室內(nèi)非飽和土儀器，為研究非飽和土的性質(zhì)提供了很大幫助，但室內(nèi)試驗(yàn)儀器也存在土樣尺寸小，不能模擬現(xiàn)場工況等缺點(diǎn)。國內(nèi)大多數(shù)試驗(yàn)僅就干濕循環(huán)造成土體強(qiáng)度降低、脹縮變形、裂縫開展等現(xiàn)象進(jìn)行了研究，對其原因進(jìn)行微觀分析和深入探討的不多。

另外，由于非飽和土的復(fù)雜性，試驗(yàn)得到的預(yù)測模型往往非常復(fù)雜，與工程應(yīng)用之間還有一定差距。

針對以上當(dāng)前研究中存在的問題，筆者認(rèn)為今后的研究應(yīng)注重以下幾個方面：

(1) 建立一個較為統(tǒng)一的試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，包括干濕循環(huán)的方式、幅度、周期以及制樣方法、土樣規(guī)格等，以方便不同試驗(yàn)之間進(jìn)行對比分析，總結(jié)規(guī)律。

(2) 室內(nèi)試驗(yàn)與現(xiàn)場試驗(yàn)相結(jié)合，土樣尺寸應(yīng)足夠大，提高室內(nèi)試驗(yàn)的代表性，并配合開展現(xiàn)場監(jiān)測和現(xiàn)場試驗(yàn)。

(3) 加強(qiáng)微觀分析試驗(yàn)研究，分析干濕循環(huán)影響非飽和土強(qiáng)度、變形及滲透性的微觀機(jī)制，有利于從本質(zhì)上理解干濕循環(huán)的影響。

(4) 尋找不同類型的非飽和土之間的共同規(guī)律，建立簡單易用的經(jīng)驗(yàn)公式等，縮小理論研究與工程實(shí)際之間的差距。

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ResearchStatusandProspectoftheImpactsofDryingandWettingCyclesonthePropertiesofUnsaturatedSoil

LIU Jincheng, ZHANG Yanmei, ZHANG Xiaofeng

(CollegeofPipelineandCivilEngineeringinChinaUniversityofPetroleum(EastChina),Qingdao,Shandong266580,China)

In the last decades, international scholars have made a lot of progresses on the impacts of wet-dry cycling on the properties of unsaturated soil. In order to sort through the ideas and results of these researches, the results of the international experimental study on the wet-dry cycling of unsaturated soils are summarized. The current research status is expounded from the aspects of soil-water characteristic curve (SWCC), shear strength, deformation, penetrability and the influence of wet-dry cycling on the improved soil, slope and embankment. Besides, this paper analyzes the problems existing in the current study, such as the variance of the testing methods and standards. Finally, future research directions have been proposed.

wetting-dryingcycle;unsaturatedsoil;soil-watercharacteristiccurve;shearstrength;permeability

10.3969/j.issn.1672-1144.2017.05.012

2017-05-08

2017-06-13

國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(51208510)；山東省研究生教育創(chuàng)新計(jì)劃項(xiàng)目(SDYY15140)

劉錦程(1994—)，男，山東濰坊人，碩士研究生，研究方向?yàn)榉秋柡屯痢?E-mail：yellowliu@163.com

TU44

A

1672—1144(2017)05—0069—07