干濕循環(huán)作用下植被混凝土結(jié)構(gòu)演化

晏國順，周明濤，高家禎，胡旭東，尉軍耀

(1.華電西藏能源有限公司大古水電分公司，西藏 山南 856200； 2.三峽大學(xué)三峽庫區(qū)生態(tài)環(huán)境教育部工程研究中心，湖北 宜昌 443002；3.中國電建集團(tuán)西北勘測設(shè)計(jì)研究院有限公司，陜西 西安 710000)

濕脹干縮變形是巖土體基本性質(zhì)之一，降雨和干旱交替變化影響下，邊坡土體常常經(jīng)歷反復(fù)的干濕循環(huán)和脹縮變形[1]。植被混凝土作為一種典型人造復(fù)合生態(tài)基材，由種植土、水泥、有機(jī)物料和外加劑以干質(zhì)量比100∶8∶5∶4均勻混配后，再添加適量水而成，隸屬于彈塑性材料，主要用于營造裸露巖質(zhì)邊坡的植被生境，具有較強(qiáng)的抗沖刷性[2-3]。作為邊坡防護(hù)基材，植被混凝土能夠保持邊坡淺層穩(wěn)定的同時(shí)，創(chuàng)造一種與土壤相似的多孔結(jié)構(gòu)和環(huán)境條件，有利于坡面植被的生長發(fā)育和水土保持，適用于坡度45°～85°各類裸露邊坡[4]，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于全國各地，并取得了較好的生態(tài)效益。工程應(yīng)用中，伴隨著氣候變化及干濕循環(huán)的影響，植被混凝土也不可避免地產(chǎn)生大量縱橫交錯(cuò)的干縮裂隙。雖然少量的裂隙發(fā)育可以有效改善基材的孔隙結(jié)構(gòu)，對植被生長起到一定的促進(jìn)作用，但其帶來的負(fù)面影響更大，如大量裂隙發(fā)育導(dǎo)致基材結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性劣化而脫落、崩裂，使工程壽命達(dá)不到設(shè)計(jì)年限。同時(shí)，大量干縮裂隙亦會增強(qiáng)水分入滲和蒸散能力，進(jìn)而加速修復(fù)坡體的水土流失，降低生態(tài)基材固土保肥性能[5]，導(dǎo)致巖質(zhì)邊坡植被逐漸凋零，嚴(yán)重影響生態(tài)修復(fù)效果。

近年來，國內(nèi)外專家和學(xué)者對干濕循環(huán)過程中土體裂隙結(jié)構(gòu)變化進(jìn)行了較多的探析與研究。周健等[6]研究表明隨著干濕循環(huán)次數(shù)的增加，膨脹土邊坡的裂縫逐漸變寬變深，脹縮變形不斷增加，土體黏聚力明顯下降，邊坡穩(wěn)定系數(shù)減小。吳珺華等[7]對干濕循環(huán)下膨脹土的脹縮性能進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)最終膨脹率、最終收縮率和膨脹變形與干濕循環(huán)次數(shù)成反比。Wang等[8]對粉質(zhì)黏土的研究表明，隨著含水率的增加，土體強(qiáng)度隨之降低，且土體的微觀結(jié)構(gòu)缺陷度與干濕循環(huán)次數(shù)明顯正相關(guān)。隨著技術(shù)的發(fā)展，得益于高清晰裂隙圖像獲取方法，如數(shù)碼相機(jī)拍照法[9]、計(jì)算機(jī)斷面成像技術(shù)(CT法)[10]等，干濕循環(huán)作用下土體裂隙的分析由定性逐漸向定量方面發(fā)展。黎偉等[11]采用室外數(shù)碼成像和 Matlab二值化像素統(tǒng)計(jì)法對膨脹土表面裂隙的發(fā)展規(guī)律進(jìn)行了分析，研究發(fā)現(xiàn)干濕循環(huán)作用下膨脹土的裂隙會逐步發(fā)育，且其主要體現(xiàn)在裂隙總面積與總長度的增加。褚衛(wèi)軍[12]發(fā)現(xiàn)紅黏土試樣裂隙在第二次烘干時(shí)出現(xiàn)，且隨著烘干時(shí)間的延續(xù)，裂縫寬度增大、長度變長、條數(shù)增多。張家俊等[13]利用矢量圖技術(shù)對裂隙圖像進(jìn)行矢量化處理，成功提取了裂隙的多個(gè)幾何要素。曹樹剛等[14]通過二值圖像，定量地得到了有效的煤巖細(xì)觀裂隙特征參數(shù)。以上研究為干濕循環(huán)下植被混凝土研究提供了參考。

目前，對于植被混凝土這種彈塑性生態(tài)護(hù)坡基材，國內(nèi)學(xué)者亦對其穩(wěn)定性進(jìn)行了初步探討，如周明濤等[15]對凍融循環(huán)作用下植被混凝土的凍脹融沉和抗剪強(qiáng)度進(jìn)行了分析研究，夏振堯等[16]建立并驗(yàn)證了植被混凝土初期強(qiáng)度的多元非線性回歸模型。然而，已有研究均未涉及干濕循環(huán)條件下植被混凝土裂隙發(fā)育及演化規(guī)律。因此，本文以植被混凝土為研究對象，基于室內(nèi)干濕循環(huán)模擬試驗(yàn)，測定植被混凝土的濕脹干縮變形量，并采用Matlab二值化像素統(tǒng)計(jì)法和矢量圖技術(shù)獲取表面裂隙參數(shù)(裂隙面積、寬度及長度等)，定量分析裂隙特征，直觀描述植被混凝土裂隙的發(fā)育狀況和規(guī)律，旨在揭示植被混凝土濕脹干縮變形規(guī)律，為其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性及耐久性的改善奠定基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)原材料包括種植土、水泥、有機(jī)物料、外加劑和水。天然土料取自宜昌市區(qū)某土場，經(jīng)過測定，其比重為2.58，干密度為1.79 g/cm3，天然含水率為16.3%，孔隙率為40.18%，液限為31.7%，塑限為16.9%。土壤顆粒級配曲線見圖1。天然土料取回后，經(jīng)曬干、搗碎、過2 mm細(xì)篩，取篩下物作為本試驗(yàn)種植土。水泥為P·O 32.5普通硅酸鹽水泥，干密度為3.10 g/cm3。有機(jī)物料選取干燥松樹鋸末，烘干且過2 mm細(xì)篩后，取篩下物，其干密度為0.46 g/cm3。外加劑為發(fā)明專利產(chǎn)品，是由三峽大學(xué)委托宜昌綠野環(huán)保工程有限責(zé)任公司生產(chǎn)的植被混凝土綠化添加劑。綠化添加劑主要成分包括含鐵、磷、鈣、硅元素的礦粉、保水劑、復(fù)合肥等[17]，表現(xiàn)出弱酸性，能夠中和基材水泥堿性。保水劑可以增強(qiáng)基材保水保肥性能，復(fù)合肥可提高微生物數(shù)量，利用微生物對礦質(zhì)元素的釋放作用，改善基材空間結(jié)構(gòu)，達(dá)到改善基材pH、肥力、保水性、結(jié)構(gòu)等理化性狀的目的。水選取市政自來水。將上述處理好的種植土、水泥、有機(jī)物料、植被混凝土綠化添加劑按干質(zhì)量比100∶8∶5∶4均勻混配。由X射線衍射儀分析植被混凝土的礦物組成，結(jié)果顯示：石英、鈉長石、伊利石、方解石、蒙脫石、白云石的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為56%、14%、10%、9%、8%和3%。

圖1 土壤顆粒級配曲線

植被混凝土屬于二次重塑彈塑性材料，其試樣制備方法遵循GB/T 50123—2019《土工試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》中的規(guī)定。由GBJ 112―87《膨脹土地區(qū)建筑技術(shù)規(guī)范》表C可知，大氣影響急劇層深度為地表以下的2～5 cm范圍，結(jié)合植被混凝土工程應(yīng)用中含水率實(shí)況，將初始含水率w0設(shè)置為13%、19%、25%、31%和37%，飽和含水率設(shè)置為43%(已通過試驗(yàn)測定)。用直徑61.8 mm、高度2 cm的環(huán)刀采用擊實(shí)法制作相同密度的3組試樣，分別記為對照組A、平行組B、平行組C，每組均設(shè)置3個(gè)平行試樣。對照組A試樣制作完成后放在20℃恒溫培養(yǎng)箱中養(yǎng)護(hù)7 d，然后在自然狀態(tài)下進(jìn)行脫濕。同時(shí)，平行組B和C試樣養(yǎng)護(hù)完成后直接用于室內(nèi)干濕循環(huán)模擬試驗(yàn)。

1.2 試驗(yàn)方法

采用土壤收縮儀直接測量養(yǎng)護(hù)完成后的對照組A試樣在室溫(20℃±2℃)下的垂直變化量，每2 h測定一次，記為宏觀收縮量。對養(yǎng)護(hù)后的平行組B和C試樣開展干濕循環(huán)模擬試驗(yàn)，依次為脫濕、拍照、增濕3個(gè)過程，全部完成視為一次循環(huán)。

采用臺式鼓風(fēng)干燥箱(DHG-9035A)脫濕平行組B、C試樣，控制烘箱溫度為40℃，每2 h取出試樣，并利用改裝的土壤收縮儀測量脹縮狀況，且稱重，至重量變化小于0.1 g時(shí)脫濕停止。然后采用GDB-1型疊式飽和器加濕試樣，浸泡時(shí)保持水覆蓋全部試樣，試樣最上部透水石表面露出水面，以保證試樣中的氣體及時(shí)排出，每2 h取出試樣測量脹縮狀況，且稱重，至完全飽和時(shí)加濕停止。當(dāng)干濕循環(huán)次數(shù)達(dá)到設(shè)定的總次數(shù)5次，或試樣已完全破壞無法進(jìn)行下一次干濕循環(huán)試驗(yàn)時(shí)視為崩解，停止試驗(yàn)。每次脫濕完成后，采用高分辨率相機(jī)對試樣頂面拍照，拍攝在有日光燈的封閉室內(nèi)進(jìn)行，采用三腳架固定相機(jī)，以保證相機(jī)與試樣間距和位置始終保持一致。

1.3 數(shù)據(jù)處理

由于相機(jī)拍攝的照片為RGB彩色圖像，為了精確地提取出裂隙，以利于定量分析，需進(jìn)行預(yù)處理工作。首先，利用Photoshop軟件對獲取的有關(guān)裂隙的高像素彩色圖像進(jìn)行傾斜矯正和區(qū)域選取預(yù)加工，并轉(zhuǎn)化為灰度圖像；然后運(yùn)用Matlab軟件對圖像二值化處理和雜點(diǎn)去除，設(shè)置閾值將裂隙區(qū)轉(zhuǎn)變?yōu)楹谏?，土塊區(qū)轉(zhuǎn)變?yōu)榘咨?，并去除區(qū)域內(nèi)孤立多余的黑點(diǎn)；最后，利用矢量圖處理軟件生成輪廓線矢量圖和中心線矢量圖，采用AutoCAD軟件統(tǒng)計(jì)輪廓線矢量圖的裂隙面積、寬度等參數(shù)，統(tǒng)計(jì)中心線矢量圖的裂隙長度。試樣和環(huán)刀之間的間隙不計(jì)為裂隙。

根據(jù)試樣表面裂隙的幾何特征，借鑒相關(guān)學(xué)者[11,13]提出的裂隙面積率、裂隙長度比、裂隙平均寬度和表面積收縮率4種指標(biāo)進(jìn)行定量分析。采用式(1)～(4)分別計(jì)算裂隙面積率δ1、裂隙長度比δ2、裂隙平均寬度δ3和表面積收縮率δ4。

(1)

(2)

(3)

(4)

2 結(jié)果與分析

2.1 室溫下試樣宏觀收縮量變化

圖2 對照組A不同初始含水率試樣在室溫下的自由收縮時(shí)程曲線

由土壤收縮儀測定的宏觀垂直收縮量得出對照組A試樣在室溫下的自由收縮時(shí)程曲線如圖2所示。由圖2可知，植被混凝土的收縮曲線可分為3個(gè)階段：急劇收縮階段、平緩收縮階段和穩(wěn)定階段。急劇收縮階段發(fā)生于試驗(yàn)初期2 h內(nèi)，不同初始含水率的試樣在此時(shí)段內(nèi)快速收縮，其最大收縮量達(dá)0.4 mm。2 h后，試樣收縮變緩，進(jìn)入平緩收縮階段，此時(shí)段內(nèi)收縮量隨時(shí)間增加而緩步增加。最后，試樣收縮逐漸趨于停止，呈現(xiàn)出穩(wěn)定狀態(tài)，各試樣收縮量達(dá)最大值。從不同初始含水率試樣對比來看，最終收縮量隨初始含水率的增加呈逐漸增大的趨勢，其中在初始含水率19%～25%間相差不大。線縮率表示試樣宏觀垂直收縮量與初始高度之比，用百分?jǐn)?shù)表示。計(jì)算得出初始含水率13%試樣的最終線縮率最小，為6.25%； 初始含水率43%試樣的最終線縮率最大，達(dá)到13.35%。同時(shí)，隨著初始含水率的增加，達(dá)到穩(wěn)定階段的時(shí)間也相應(yīng)變長。其中初始含水率13%試樣的收縮穩(wěn)定時(shí)長為100 h，而初始含水率43%試樣的收縮穩(wěn)定時(shí)長則增加到180 h。這是由于相同尺寸的試樣在同一環(huán)境下，其空氣溫度和濕度均相同，則收縮速率和水分的蒸發(fā)速度都應(yīng)相同，因此達(dá)到收縮穩(wěn)定時(shí)長的時(shí)間與試樣初始含水率成正比。

2.2 干濕循環(huán)下試樣脹縮量變化

取平行組B、C試樣脹縮量的平均值，得到干濕循環(huán)作用下植被混凝土脹縮時(shí)程曲線如圖3所示。由圖3可知，經(jīng)歷多次干濕循環(huán)后，植被混凝土試樣的收縮量與膨脹量近乎相等，說明植被混凝土收縮或膨脹后無法恢復(fù)的變形量較小。其中無法恢復(fù)的變形量包括：①水泥水化后期的較小化學(xué)減縮量；②土體結(jié)構(gòu)遭到破壞后難以恢復(fù)的變形。從不同初始含水率試樣來看，初始含水率13%試樣變形量最小，初始含水率43%試樣變形量最大，收縮量與膨脹量均隨初始含水率的增加而增加。由于初始含水率13%和43%試樣在192 h后發(fā)生崩解破壞導(dǎo)致試樣完整性受損，無法進(jìn)行變形量的測定，故第5次干濕循環(huán)后無測量數(shù)據(jù)。前24 h時(shí)段初始含水率43%試樣的變形量最大，為4.58 mm；初始含水率13%試樣變形量最小，為1.95 mm，均明顯大于圖2中室溫下對照組A試樣的收縮值。

圖3 平行組不同初始含水率試樣自由收縮及膨脹時(shí)程曲線

2.3 干濕循環(huán)下表面裂隙演化規(guī)律

圖4 對照組A不同初始含水率試樣在干濕循環(huán)0次時(shí)裂隙二值化圖像

圖5 平行組B不同初始含水率試樣在干濕循環(huán)3次時(shí)裂隙二值化圖像

圖6 平行組B不同初始含水率試樣在干濕循環(huán)4次時(shí)裂隙二值化圖像

圖4～7為干濕循環(huán)后對照組A和平行組B試樣的裂隙二值化圖像，可以發(fā)現(xiàn)對照組A與干濕循環(huán)平行組B試樣之間的差異巨大。室溫下的對照組A中，僅初始含水率43%試樣在第5次干濕循環(huán)后出現(xiàn)細(xì)小裂隙，其他試樣均未出現(xiàn)裂隙，但各試樣與環(huán)刀均有不同程度的偏離，發(fā)生了體縮現(xiàn)象。干濕循環(huán)作用下的平行組B中初始含水率43%試樣在第2次循環(huán)后便開始出現(xiàn)裂隙，其余初始含水率試樣在3次循環(huán)后開始出現(xiàn)裂隙。裂隙的長度、寬度與面積均隨著干濕循環(huán)次數(shù)的增加而增加，其中第3～4次循環(huán)間升幅最為明顯。初始含水率13%和43%試樣在第5次干濕循環(huán)后完全崩解，分解成大量散塊狀；初始含水率19%和25%試樣僅被裂隙分割成若干小塊，亦產(chǎn)生大量裂隙，但整體性尚好；初始含水率31%和37%試樣整體結(jié)構(gòu)完整，僅產(chǎn)生少量裂隙，表現(xiàn)最佳。因此，植被混凝土表面裂隙度與含水率并非線性關(guān)系，初始含水率過低或過高，均易使植被混凝土發(fā)生濕脹干縮破壞。因此，邊坡生態(tài)修復(fù)工程實(shí)施時(shí)，植被混凝土生態(tài)的初始含水率應(yīng)控制在34%±3%之間，以增強(qiáng)工程的穩(wěn)定性。

2.4 干濕循環(huán)下裂隙定量分析

干濕循環(huán)作用下裂隙平均寬度、面積率、長度比和表面積收縮率變化曲線如圖8所示。裂隙平均寬度、裂隙面積率、裂隙長度比和表面積收縮率均隨著干濕循環(huán)次數(shù)的增加而增大，并基本在第4次循環(huán)后趨于穩(wěn)定。

圖8 干濕循環(huán)下不同初始含水率試樣裂隙平均寬度、裂隙面積率、裂隙長度比、試樣表面積收縮率變化曲線

由圖8(a)可見，初始含水率13%和43%試樣的裂隙平均寬度在第4次干濕循環(huán)時(shí)達(dá)到峰值后試樣破壞，而其他含水率試樣的裂隙平均寬度逐漸趨于穩(wěn)定。初始含水率13%試樣的裂隙平均寬度峰值最大，達(dá)0.23 cm，初始含水率31%試樣的裂隙平均寬度峰值最小，為0.12 cm。從圖8(a)和圖8(b)可見，裂隙面積率與裂隙平均寬度變化較為相似，經(jīng)歷4次循環(huán)后初始含水率13%和43%試樣裂隙面積率達(dá)到峰值后試樣破壞，而其他初始含水率試樣裂隙面積率在4次或5次循環(huán)中趨于穩(wěn)定。初始含水率13%試樣的最終裂隙面積率最大，達(dá)8.5%，初始含水率31%試樣的最終裂隙總面積最小，僅為2.4%。由圖8(c)可見，第2次循環(huán)時(shí)，僅初始含水率43%試樣出現(xiàn)裂隙長度比，其他初始含水率試樣在第3次循環(huán)后才出現(xiàn)裂隙長度比。在第4次循環(huán)后，初始含水率13%和43%試樣裂隙長度比達(dá)到峰值，其他初始含水率試樣裂隙長度比逐漸穩(wěn)定，第5次循環(huán)后初始含水率31%試樣的裂隙長度比最小。從圖8(d)中可見，各初始含水率試樣的表面積收縮率隨著循環(huán)次數(shù)的增加逐漸增長，在前3次中增長迅速，隨后減緩趨于穩(wěn)定。其中，初始含水率13%和43%試樣的表面收縮率明顯高于其他初始含水率試樣。初始含水率31%試樣的表面收縮率最低，穩(wěn)定性表現(xiàn)最佳，再次證明該含水率的植被混凝土穩(wěn)定性高，適合在生產(chǎn)實(shí)踐中運(yùn)用。

3 討 論

3.1 材料成分的影響

由于植被混凝土的特殊性，在干濕循環(huán)作用下，其結(jié)構(gòu)變化與各組分(種植土、水泥、有機(jī)物料、外加劑)的特性密切相關(guān)。由于種植土的質(zhì)量占植被混凝土總質(zhì)量的80%，是主要組成部分，因此干濕循環(huán)下植被混凝土結(jié)構(gòu)變化與種植土的水理性質(zhì)密切相關(guān)。由于種植土中的親水性礦物伊利石和蒙脫石質(zhì)量占總質(zhì)量的18%，而伊利石和蒙脫石在飽和過程中會產(chǎn)生40%～60%不均勻的膨脹變形[18]，導(dǎo)致植被混凝土內(nèi)部的薄弱部位形成微裂紋和孔隙，引起了顆粒間的聯(lián)結(jié)性減弱。隨著干濕循環(huán)的反復(fù)進(jìn)行，水分將微裂紋和孔隙作為遷移路徑，反復(fù)侵蝕土顆粒和溶解部分黏土礦物，使得孔隙不斷增加，最終導(dǎo)致裂隙出現(xiàn)和結(jié)構(gòu)損傷。其次，水泥生成的水化產(chǎn)物也會影響植被混凝土的結(jié)構(gòu)變化。研究表明，在脫濕過程中，水泥土內(nèi)部會發(fā)生碳化反應(yīng)，強(qiáng)度的主要提供者鈣礬石晶體發(fā)生粉化解體，生成碳酸鈣、硫酸鈣等物質(zhì)和較大的孔隙，導(dǎo)致強(qiáng)度喪失[19]。再次，有機(jī)物料鋸末雖然添入量不多，但其密度小，占植被混凝土固體總體積大，對其結(jié)構(gòu)變化也有影響。Pedreno-Rojas等[20]發(fā)現(xiàn)木屑的干縮濕脹變形會引起復(fù)合材料的微觀結(jié)構(gòu)損傷和強(qiáng)度損失，證明鋸末的干縮濕脹變形同樣會引起植被混凝土結(jié)構(gòu)損傷。最后，由于植被混凝土綠化添加劑含量較小，暫不考慮其影響。

3.2 常溫與干濕循環(huán)下試樣變化的對比分析

不同初始含水率試樣在干濕循環(huán)下的收縮量均明顯大于室溫下試樣的收縮量。由此可見，脫濕溫度升高對收縮速率有明顯的影響。因?yàn)檩^高的溫度顯著加快了植被混凝土的水分蒸發(fā)速度，增強(qiáng)了土體的干縮；另一方面，較高的溫度可以促進(jìn)水泥水化作用，增大了一定時(shí)間內(nèi)水泥的化學(xué)收縮量。

在室溫下，在試驗(yàn)初期2 h內(nèi)，植被混凝土中的水泥化學(xué)收縮導(dǎo)致試樣收縮量迅速增大。2 h后，水泥的化學(xué)減縮效果減弱，此時(shí)整個(gè)試樣的失水收縮占主導(dǎo)，收縮速率變緩，在土體溫度穩(wěn)定的情況下，水分的蒸發(fā)越來越緩慢，直至趨于穩(wěn)定。而在干濕循環(huán)中，親水性礦物的膨脹收縮變形、水泥的碳化和鋸末的干縮濕脹變形的共同作用使植被混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)的損傷隨干濕循環(huán)次數(shù)的增加不斷積累。3次或4次干濕循環(huán)后，內(nèi)部結(jié)構(gòu)損傷積累到一定程度，逐步發(fā)生濕脹干縮破壞。

反復(fù)干濕過程中試樣裂隙之所以增長，并最終趨于穩(wěn)定，其實(shí)質(zhì)是試樣表面和內(nèi)部水分蒸發(fā)不均勻而導(dǎo)致應(yīng)力的改變。在脫濕過程中，試樣中的水分優(yōu)先從試樣的表層蒸發(fā)散失，并大大快于試樣下層部分，導(dǎo)致試樣內(nèi)部與外部間存在一個(gè)含水量的梯度差值，致使上下部受力不均勻[21]，導(dǎo)致烘干時(shí)會出現(xiàn)上部受拉，下部受壓的應(yīng)力分布。當(dāng)上部拉應(yīng)力超過試樣抗拉強(qiáng)度時(shí)，裂隙便隨之產(chǎn)生。

3.3 初始含水率的影響

根據(jù)對照組A在室內(nèi)下的自由脹縮試驗(yàn)可知(圖2)，不同初始含水率試樣在室溫下收縮量的變化均不相同。而試樣的收縮面積變化(圖8)比純普通硅酸鹽水泥變化[22]要小得多。也就是說，在7 d標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)后，水泥不是試樣脹縮的主要影響因素。通過不同含水率對比來看，初始含水率31%試樣的表面圖片最完整，其裂隙面積率和長度均最低；由于水泥產(chǎn)生的化學(xué)收縮受初始含水率的影響，當(dāng)初始含水率過低或過高時(shí)，植被混凝土試樣發(fā)生濕脹干縮破壞程度均較大。這是因?yàn)槌跏己试酱?，在干濕循環(huán)中上下部分間的含水率梯度也會較大，致使上下部受力相差越大[22]，不均勻收縮變明顯，因此宏觀上裂隙的發(fā)育程度也越大。同時(shí)初始含水率越大，鋸末吸水膨脹量也會越大，線縮量也會越高。但初始含水率過低，試樣水泥水化反應(yīng)會不充分，土顆粒間連結(jié)力變低，土體強(qiáng)度未達(dá)到最大值，試樣失穩(wěn)得較快。且試樣加濕膨脹前含水率也低，此時(shí)易產(chǎn)生各種聚合結(jié)構(gòu)，為水分的進(jìn)入提供了較穩(wěn)定的通道，又因?yàn)榻M分有機(jī)物料鋸末的較強(qiáng)吸水性，因此在加濕過程中試樣能大量吸水，使得膨脹率較大，所以過低或過高的初始含水率都會降低植被混凝土穩(wěn)定性。

4 結(jié) 論

a. 室溫下，植被混凝土干縮過程依次出現(xiàn)急劇收縮階段、平緩收縮階段和穩(wěn)定階段；干濕循環(huán)過程中，試樣收縮量與膨脹量近乎等量。

b. 不同初始含水率的試樣在干濕循環(huán)作用下均會產(chǎn)生裂隙，且裂隙平均寬度、長度及總面積均隨循環(huán)次數(shù)增加而增大。

c. 初始含水率是影響植被混凝土裂隙的關(guān)鍵因素，初始含水率過低或過高，均易使植被混凝土發(fā)生濕脹干縮破壞；初始含水率31%試樣的穩(wěn)定性最好，適合在生產(chǎn)實(shí)踐中應(yīng)用。