膨胀土是一种主要由蒙脱石和伊利石等强亲水性矿物组成，对环境湿度变化敏感，具有多裂隙性、强胀缩性和强度衰减性的高塑性粘土[1]。在蒸发作用下，膨胀土失水产生大量的裂隙，破坏了土体完整性，导致了土体强度的降低，也成为降雨入渗和水分蒸发的通道[2-3]。裂隙对膨胀土力学性质有重要影响，学者们对膨胀土裂隙开展已经做了一些研究。袁俊平等[4-5]利用远距离光学显微镜对土体的表面裂隙进行观测，并提出利用图像灰度熵、裂隙分维作为裂隙发展定量描述的指标。但这些成果是建立在某一次脱湿的基础上，没有考虑干湿循环作用。张家俊等[6]针对环刀土样，采用烘干—抽气饱和法模拟脱湿—饱和过程，但烘干—抽气饱和法与自然条件下的降雨—蒸发效应相比，裂隙产生过于“生硬”；考虑尺寸效应，环刀尺寸相对较小。因此，部分学者采用模型试样进行裂隙观测[7-13]，但多集中在平面观测，针对竖直裂隙观测相关报道较少。

本文通过在实验室模拟降雨—蒸发条件，开展膨胀土在干湿循环交替作用下裂隙演化试验，利用数码相机记录下膨胀土失水开裂和湿化愈合的过程，研究大气作用下，膨胀土裂隙在平面和剖面上的演化规律，以加深对膨胀土裂隙开展演化过程的认识。

1 实验方案

1.1 实验材料

试验用土样取自安徽省合肥市蜀山区小庙镇引江济淮工程试验段，K41+600断面3级坡坡面以下1.5～1.8 m，土样基本饱和。土样的基本物理性质见表1，土样具有中等膨胀性。

1.2 实验装置

一般的膨胀土裂隙试验多为烘干加热标准环刀试样(30 cm2×2 cm)促进土体裂隙开展。标准环刀试样尺寸较小，尺寸效应对裂隙开展的影响严重。为克服这种情况，本试验采用的试样尺寸为30 cm(长)×30 cm(宽)×30 cm/20 cm(高)。现场取样尺寸为50 cm(长)×50 cm(宽)×50 cm(高)，将试样运送至实验室，再削减成实验所用尺寸，放置在亚克力板制作的模型箱中。

试验原状土样取样地区地处中纬度地带，属于亚热带季风湿润气候，夏季平均气温最大值达到34.9℃，故试验加热温度采取35℃，采用电子温控系统控制。裂隙图像用深圳京杭科技公司生产的JHSM m系列工业相机进行采集。利用三角架将相机固定，并通过USB接口与计算机相连，记录下实验过程中裂隙开展情况。实验装置如下图1所示。实验过程中关闭实验室所有窗帘，仅采用日光灯光源进行照射，以保证拍摄过程中光照条件的一致性。

1.3 实验方案

  

图1 试验装置示意图Fig.1 Schematic diagram of test device

实验方案的设计以引江济淮试验工程为背景，研究原状膨胀土模型试样在干湿循环反复作用下的表面裂隙和裂隙深度发展情况。

(1)试样预处理

将现场取回的原状试样放入水中进行吸水，抵消取样和搬运过程中的失水量，并将土样削成模型大小。

(2)试验方法

图9为裂隙开展深度随着干湿循环次数的变化规律。图9表明，随着干湿循环次数的增加，裂隙深度在逐渐增大，且第2、3次增加的幅度最明显。

步骤二，开启加热灯对土样进行加热，分别在加热时间为6、10、21、25、30、42、48、56、64、72、96 h进行拍照，记录下裂隙开展情况；

图像裂隙率计算过程如下：将采集到的彩色图片，转化为灰度图，灰度图像只表示图像的亮度信息而没有任何色彩信息，因此灰度图像的每个像素点上只包含一个量化的灰度级，即灰度值。但不同环境下拍摄照片的亮度会有差异，需将照片进行进一步处理。对灰度图像进行除燥、滤波处理后，转化为二值图像，处理效果图如图2所示。按照公式(1)计算裂隙率。

步骤三，关闭加热系统，采用气压喷壶给干燥开裂的土样表面喷水至表面裂隙完全闭合并形成径流，用以模拟坡面降雨效果；

综上，单次干燥过程土体表面裂隙率与裂隙分形维数随时间而增大，且存在一个极限稳定值。土体因失水收缩不均匀而引起开裂，裂隙深度随时间而增加，在表面裂隙率和分形维数达到稳定前，裂隙深度开展较迅速，达到稳定后，裂隙在竖直方向开展放缓。

1.4 裂隙描述方法

实验过程中，对不同时间的膨胀土裂隙发展进行实时拍照，记录平面裂隙开展状态，并人工测量模型试样裂隙开展深度，观测裂隙空间分布形态。

由于上游污染导致本功能区水质不达标的，或污染来源难以控制，污染物削减可达性较差的水功能区，应根据本功能区的水质管理目标，结合上一个水功能区的水质管理目标和限制排污总量方案，协调拟定分阶段限制排污总量方案。

 

表1 观测土样基本物理特性Tab.1 The basic physical properties of soil samples

  

膨胀等级 天然含水率W/%自由膨胀率Fs/%比重Gs干密度ρ/(g·cm-3)液限WL/%塑限WP/%塑性指数Ip中膨胀 25.21 89 2.71 1.62 51.44 20.87 31

全部埋入型孤石的受力情况如图10所示，计算基本假定与部分出露孤石相同，仅多假设了边坡整体失稳前，孤石B在周围土体内部无旋转性。

  

图2 裂隙图像Fig.2 Crack image

  

图 3 裂隙分形维值、裂隙率随干燥时间的变化Fig. 3 The fractal dimension of soil mass and the change of fracture rate with dehumidification time

3.3.1 加强与患者沟通。医院医保办工作人员与患者有效的沟通，能促进医患之间的和谐，否则与患者及家属之间发生误解和纠纷就不可避免注[5]。医保办工作人员强化沟通意识，把握沟通技巧，提升沟通能力，耐心倾听，用心理解。回答患者咨询问题热情、诚恳，和老年患者沟通时用通俗易懂的语言，便于理解使其乐于接受，达到有效的沟通目的。

干燥30 h后，上部土体含水率已经较低，其水分散失亦趋于缓慢，因此，后期试样脱湿速率的空间分布出现逆转，含水率梯度逐步降低，含水率分布趋于均匀。随着试样下部土体的干缩，试样上部土体由受拉转变为受压，裂隙被压缩，裂隙面积率因而减少。一些细微的次裂隙因受压而闭合，故分形维数减小。同时上部土体被分割成无数的小土块，土体水分会很快在小土块间达到平衡，很难出现裂隙开展所需要的较高含水率梯度，裂隙开展状态基本处于稳定，裂隙面积率和分形维值达到稳定。

对全市已查明的1935处隐患点，每处都选定了一名具有一定文化程度，责任心强，热心公益事业，长期生活在当地，对当地环境较为熟悉的群众为监测员，通过的培训，使其做到“四应知”、“四应会”，掌握一些简易监测方法和识别灾害来临时的前兆，做到识灾、辨灾，及时组织受威胁群众避灾、救灾。

 

2 试验结果与分析

2.1 单次干燥过程中裂隙演化特性

依据(1)式和(2)式，第5次干燥过程中膨胀土的表面裂隙率和分形维数计算结果见表2。

δf =裂隙点像素个数/总像素个数 (1)

图3为第5次干燥过程中的分形维值和裂隙率随时间的变化曲线。由图3可以看出，前30 h内，土体裂隙的分形维值和面积裂隙率随干燥时间的增加而增大，在30 h左右达到峰值，超过30 h后面积裂隙率和分形维值基本达到稳定，且略小于峰值。

干燥过程中，试样上部与热空气直接接触导致土体上下受热不均匀，从而使得上下部土体失水速率不同产生差异，引起土体的不均匀收缩，致使土体开裂。随着干燥时间的延长，土体收缩量变大，裂隙宽度变大，同时部分裂隙间的土块产生次裂隙，导致裂隙面积率增加。由于裂隙形成过程复杂，裂隙的开展处于不规则状态，结构复杂。分维是建立在一种统计分布上，分形维值越高，说明裂隙开展越复杂，受气候影响的膨胀土结构破坏越强烈[15]，裂隙的形成过程伴随其分形维值的增大。

图像裂隙分形维数的计算采用盒维数法[14]。具体做法是在选定的膨胀土裂隙区内，将膨胀土裂隙网络分为若干边长为ε的格子，确定存在几何体的格子数目N(ε)，然后改变E求相应的N(ε)。依次类推，最后由下式(2)求出分形维值：

图4为第5次干燥过程中裂隙开展深度随时间的变化关系。图4显示，裂隙深度随干燥时间的增加而增大，增加的速率如图5所示。前30 h内裂隙迅速开展，平均开展速率为0.283 cm/h；超过30 h后，裂隙开展缓慢，平均速率为0.068 cm/h。前者速率为后者的4.16倍。

 

表2 不同干燥时间下的裂隙率和分形维值Tab.2 The fracture rate and fractal dimension of different dehumidif i cation time

  

干燥时间/h分形维数0 221 2 559 779 2 560 000 0.00 1.279 7 6 68 171 2 491 829 2 560 000 2.66 1.475 8 10 95 543 2 464 457 2 560 000 3.73 1.588 1 21 135 587 2 424 413 2 560 000 5.30 1.692 3 25 22 1634 2 338 366 2 560 000 8.66 1.753 8 30 225 234 2 334 766 2 560 000 8.80 1.773 5 42 259 632 2 300 368 2 560 000 10.14 1.743 1 48 260 181 2 299 819 2 560 000 10.16 1.788 3 56 259 403 2 300 597 2 560 000 10.13 1.789 5 64 259 832 2 300 168 2 560 000 10.15 1.782 4 72 260 681 2 299 319 2 560 000 10.18 1.781 8 96 259 857 2 300 143 2 560 000 10.15 1.786 3裂隙像素/个非裂隙像素/个总像素/个裂隙率/%

土体失水收缩不均匀导致开裂，同时因为土体的低渗透性，使得深部土体中的水分通过上部土体的蒸发量很小，裂隙的存在便成为下部土体中水分散失的通道。裂隙视为土体失水的临空面，裂隙底部尖端的土体水分通过裂隙快速散发至空气中，产生较高的失水速率，引起裂隙尖端土体开裂，宏观表现为裂隙向下发展。同时上部土体由于含水率已经较低，水分散失趋于缓慢，下部土体由于上覆压力的作用而产生较大的“阻碍力”，所以裂隙在深度方向开展放缓。

针对以上SOC估算的影响因素,本课题组进行了锂离子电池SOC估算的相应实验。实验以两组锂离子电池组为研究对象,每组电池组用3片锂离子电池串联而成,单体电池型号为INCMP58145155N-I,额定电压为3.7 V,额定容量10 Ah。具体的实验过程为将两组电池组每天先进行从10%～70%的深度放电,记录回跳电压,并搁置2 h,待电压恢复后,再进行 0.2 C 完全放电。每当放电深度设置的一个实验周期结束,改变放电倍率重复实验。并且分别置两组电池于高温和低温环境下,以观测环境温度对电池剩余容量的影响。实验采用蓄电池综合参数自动测试设备,型号为BTS-M 300 A/12 V。

步骤四，重复步骤二所表述的过程，将试样反复模拟干湿循环5次，以模拟降雨蒸发反复作用。

采用日立 L-8800氨基酸自动分析仪对酱醪中氨基酸进行测定，测定过程委托贵州大学南区分析测试中心，样品预处理采用GB/T 5009.124-2003进行处理。仪器进样时泵1压力为2～15 Mpa，流速为0.4 mL/min，仪器进样时泵 2压力为 0.5～2 MPa，流速为 0.35 mL/min。

  

图4 土体裂隙深度脱湿时间的变化Fig.4 The change of soil fracture depth dehumidification time

  

图5 土体裂隙深度开展速率随脱湿时间的变化Fig.5 The depth of soil fracture is changed with the time of dehumidification

2.2 反复干湿循环过程中裂隙演化特性

图6 、图7分别为干湿循环过程中面积裂隙率和分形维值随干燥时间的关系曲线。由图可以看出，干湿循环过程的裂隙面积率和分形维值的变化规律基本一致，随干燥时间延长而逐渐增大。

图8为每次干燥稳定后裂隙面积率δf 和分形维数D的统计结果。由图8可以看出，裂隙面积率δf在第1次干湿循环结束后达到极值，随后逐渐减小直至稳定；分维值D随着干湿循环次数逐渐增大，至第3次干燥结束时曲线基本趋于水平，裂隙分维基本趋于稳定。图8中的分形维数关系曲线说明，前期干湿循环对土体结构的破坏明显，裂隙开展剧烈，后期结构破坏导致裂隙开展并不明显。

对此，采访中，多地纪检干部也向本刊记者表示，对于群众身边的形式主义、官僚主义等直观的或“变种”的“四风”问题，纪委监委会严查不松劲。“对顶风违纪问题加大监督检查力度，严查快办，并实行责任倒查，严肃追究党组织主体责任和纪检组织的监督责任，同时对典型问题通报曝光，形成有力震慑。”近来，各地通过不断丰富监督检查手段，通过常规检查、大数据筛查、群众监督等方式，密切关注“四风”隐形变异、改头换面等新动向，其目的都是很明确的，那就是严防“四风”反弹回潮。

  

图6 干湿循环下面积裂隙率变化曲线Fig.6 The change curve of area crack rate under wet cycle

  

图7 干湿循环下裂隙分维值变化曲线Fig.7 The curve of fractal dimension change under wet cycle

  

图8 干湿循环次数对应裂隙稳定面积率和分维值Fig.8 The number of dry and wet cycle times corresponds to the crack stability area and fractal dimension

首次干燥过程中，土样结构完整、整体性良好，失水产生的收缩拉应力主要用于裂隙的产生和宽度的开展，故裂隙发育不充分，裂隙率和分形维数都比较小。经过初次干燥后的土样，整体性遭到破坏。再次干燥过程中，原有裂隙随着干燥而率先开裂并且不断发育，同时某些因最初拉应力小于抗拉强度未有裂隙产生的部位，其拉应力大于抗拉强度，产生新的裂隙。开裂过程中，拉应力产生的能量耗散主要体现在裂隙条数增加。随着干湿循环次数增加，土体结构破坏，失水收缩拉应力产生的势能下降，裂隙面积率随即减小，并逐步达到稳定值。

基于快速傅里叶变换的大气湍流功率谱反演方法的基本思想是利用大气湍流折射率起伏空间功率谱对一个复高斯随机矩阵进行滤波，然后再利用快速傅里叶变换，得到大气湍流效应带来的复相位扰动.其中，相位功率谱Φφ(κx,κy,z)与折射率谱Φn(κx,κy,z)之间的关系为[12]

黄石左手抱着桃花，右手抱着梨花，带着黄方永给她们母亲上坟时，他跪在坟前，失声痛哭。桃花比梨花早出生五六分钟的样子，桃花一哭，梨花也跟着哭。黄方永揪着黄石的衣裳，站在身后，头扭来扭去的，一双眼睛追着在空中飞舞的蜻蜓；他离开了黄石，举起双手，跑来跑去地追蜻蜓。黄石摇曳着秋日芦花般的脑袋，哀号道：“桃花他娘，你们都回去了，你叫我一个老头子……”黄石突然向前一扑，趴倒在地上，没了声息；相继落地的桃花和梨花，放声哇哇大哭。黄方永别过头来，傻不愣登地看了她们一眼，又转身继续捉他的蜻蜓。

分形维数不仅表征裂隙发育的程度，还表示裂隙网格分布的不规则程度。干湿循环过程中裂隙条数增多，裂隙发育更加不规则，故当裂隙发育稳定后，循环次数越多，分形维数稳定值越大。

步骤一，将试样放入恒温箱中，进行1 h的预热，目的是为了使试样温度在试验开始时能更快到达预设干燥温度；

综上，干湿循环过程土体表面裂隙率在第1次循环后达到最大值，后期逐渐趋于稳定；裂隙分形维数随循环次数而增大，在第3次趋于稳定；裂隙深度随循环次数增加而增加。

2.3 湿化过程中平面裂隙演化特性

  

图9 裂隙深度随干湿循环次数的变化Fig.9 The depth of fractures varies with the number of dry wet cycles

图10 显示的是表面土体湿化、裂隙愈合的过程。湿化过程中，土体膨胀引起次裂隙先行闭合，主裂隙宽度逐渐变窄，且伴随表面冲刷崩解颗粒填充到主裂隙中，使得裂隙看似“愈合”。

被颗粒填充而“愈合”的部分其结构比较松散，即裂隙面处土粒之间结构联结减弱，强度较周围土体小很多，导致土体完整性被破坏。当试样再次干燥时，原裂隙处的土体会首先开展，且开裂含水率较前次干燥过程高。在较高的含水率下干燥容易产生较高的含水率梯度，同时土体应力状态已经变化，造成周边土块裂隙开展，进一步破坏土体完整性。这种干湿影响作用随着循环次数的增多而不断累积，存在累积效应。

（1）在雷雨、雾、台风来临的季节，需特别注意船况，包括车、舵、锚、缆等的状况，了解船舶操纵要素对航行安全的影响，做到心中有数，应急起来从容不迫。

2.4 边坡失稳剖面裂隙开展特性

图11为干湿循环过程中竖向裂隙开展过程，裂隙深度在逐渐增加。裂隙发展深度内，上部大量存在横向裂隙，裂隙呈现无序状态；下部裂隙以竖向为主。

  

图10 裂隙湿化过程Fig.10 The process of crevasse humidification

  

图11 竖向裂隙开展过程Fig.11 Vertical crack initiation process

在蒸发作用下，土体失水收缩。由于侧向土的约束，水平向收缩受到限制。收缩拉应力的作用面是竖向的，导致竖向裂隙首先开展。竖向裂隙的开展为水分蒸发提供快速通道，竖向裂隙两侧的土体产生高含水率梯度而开裂，因此产生横向裂隙。随着干湿循环的进行，不仅仅竖向裂隙在发展，横向裂隙也在逐渐扩大、延伸。当横向裂隙贯通的时候，裂隙上层土体与下部间的粘结强度极低，降雨情况下，横向裂隙成为水分渗流的通道，将裂隙间的颗粒冲刷、带走，上部土体近乎悬空，产生滑动。

3 结论

1)单次干燥情况下，表面裂隙率和分形维数随干燥时间延长而增加，且存在稳定值。在表面达到稳定值前，裂隙深度开展也较迅速，达到稳定值后，裂隙深度开展放缓。

2)干湿循环对表面土体结构的破坏主要发生在前2次干燥过程中，后期的循环对结构破坏不再明显，表面裂隙发育趋于稳定，能量主要用于裂隙深度开展。

3)湿化过程中颗粒填充主裂隙，造成裂隙近似“愈合”，改变土体应力分布状态，为下次干燥裂隙开展创造条件。干湿循环过程对裂隙开展和土体结构破坏有累计效应。

4)膨胀土边坡失稳是横向裂隙贯通的结果。横向裂隙贯通使得上部土体悬空，在降雨作用下发生滑坡。

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