土體收縮曲線是指干燥過程中土體體積變化與含水量的關系曲線，在土力學中應用廣泛，是定量研究土體收縮變形、縮限與進氣值等不可或缺的本構關系之一?，F(xiàn)有土體收縮曲線方程通常根據(jù)試驗結果，將收縮曲線進行分區(qū)，隨后采用分段線性擬合來建立收縮曲線的數(shù)學描述。這類方程的特點在于參數(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仍然繼續(xù)產生收縮體變，進而開裂。此時毛細水變化引起的收縮變形機制失效，導致當前建立的模型未能很好地描述低含水量范圍內土體的收縮變形及非零的收縮斜率現(xiàn)象。

　　 為解決以上問題，武漢巖土所韋昌富研究團隊與美國科羅拉多礦業(yè)大學Lu Ning教授聯(lián)合攻關，基于土體毛細和吸附水的水力特性與收縮變形力學響應的內在機制，將土體收縮變形概化為兩部分：毛細收縮（毛細水變化控制）與吸附收縮（吸附水變化控制），其分界為最大吸附水含量。提出了一個全含水量變化范圍的廣義土體收縮曲線方程。通過與實測數(shù)據(jù)對比，驗證了模型的適用性。通過進一步研究表明，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性。證實了考慮吸附收縮對土體收縮特性影響重要性及合理性。

　　 本研究得到國家自然科學基金(No. 11302243)和中國科學院訪問學者計劃的資助，相關成果發(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  模型預測結果與實測數(shù)據(jù)對比

（文  土動力學組）