干湿循环效应下花岗岩残积土结构损伤的多尺度研究

为了明晰炎热多雨气候对花岗岩残积土结构的损伤特征,对0～8次的干湿循环过程中的原状样开展三轴固结不排水剪切(CU)、计算机层析识别(CT)、核磁共振(NMR)与扫描电子显微镜(SEM)试验,从宏观-细观-微观尺度分析土体的损伤机制.结果表明:干湿循环损伤效应在宏观上表现为强度的衰减,细观上表现为裂隙的发展,微观上表现为颗粒与孔隙结构的演变;有效黏聚力和有效内摩擦角随着循环次数增加呈指数型的衰减规律,但黏聚力的衰减幅度明显更高;细观裂隙的发展过程可以划分为萌发期(0～1次循环)、发展期(2～5次循环)和稳定期(5～8次循环);孔隙体积分布曲线呈双峰分布,根据孔径大小将孔隙分为4个类别,随着循环次数增加,微孔的体积占比降低,中孔和大孔的体积占比增加;黏土颗粒在干湿循环过程中逐渐疏松,粒间孔隙不断扩张、贯通,形成连通裂隙;在干湿交替过程中,浸水时亲水性黏土矿物发生膨胀,干燥时微观拉应力增加,同时胶结物质分解流失,3种因素共同驱动细观裂隙的扩展和连通,引起结构的疲劳损伤,最终导致宏观力学性能的衰减.该研究成果可为花岗岩残积土力学特性与环境损伤效应的认识提供有益参考.