土體收縮曲線是指干燥過(guò)程中土體體積變化與含水量的關(guān)系曲線，在土力學(xué)中應(yīng)用廣泛，是定量研究土體收縮變形、縮限與進(jìn)氣值等不可或缺的本構(gòu)關(guān)系之一?，F(xiàn)有土體收縮曲線方程通常根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，將收縮曲線進(jìn)行分區(qū)，隨后采用分段線性擬合來(lái)建立收縮曲線的數(shù)學(xué)描述。這類方程的特點(diǎn)在于參數(shù)多，且難以區(qū)分收縮特征區(qū)域的分界線。另一類通過(guò)曲線擬合獲得的收縮曲線方程物理參數(shù)意義不明顯，缺乏物理機(jī)制支撐。此外，在大氣蒸發(fā)條件下，地球表層的土體通常在較低的含水量范圍內(nèi)仍然繼續(xù)產(chǎn)生收縮體變，進(jìn)而開(kāi)裂。此時(shí)毛細(xì)水變化引起的收縮變形機(jī)制失效，導(dǎo)致當(dāng)前建立的模型未能很好地描述低含水量范圍內(nèi)土體的收縮變形及非零的收縮斜率現(xiàn)象。

　　 為解決以上問(wèn)題，武漢巖土所韋昌富研究團(tuán)隊(duì)與美國(guó)科羅拉多礦業(yè)大學(xué)Lu Ning教授聯(lián)合攻關(guān)，基于土體毛細(xì)和吸附水的水力特性與收縮變形力學(xué)響應(yīng)的內(nèi)在機(jī)制，將土體收縮變形概化為兩部分：毛細(xì)收縮（毛細(xì)水變化控制）與吸附收縮（吸附水變化控制），其分界為最大吸附水含量。提出了一個(gè)全含水量變化范圍的廣義土體收縮曲線方程。通過(guò)與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)比，驗(yàn)證了模型的適用性。通過(guò)進(jìn)一步研究表明，吸附階段的收縮率與土體的比表面積與離子交換量具有良好的相關(guān)性。證實(shí)了考慮吸附收縮對(duì)土體收縮特性影響重要性及合理性。

　　 本研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金(No. 11302243)和中國(guó)科學(xué)院訪問(wèn)學(xué)者計(jì)劃的資助，相關(guān)成果發(fā)表于《Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering》。

　　 論文鏈接：https://ascelibrary.org/doi/10.1061/%28ASCE%29GT.1943-5606.0001889

圖1  廣義收縮曲線模型示意圖

　　圖2  模型預(yù)測(cè)結(jié)果與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)比

（文  土動(dòng)力學(xué)組）