Page 83 - 2023年第54卷第6期

样分别经过 ３次和 ７次冻融后 Ｒ降至最小，７次和 １５次冻融后稍有恢复，最后基本保持稳定；而 ２１％和
饱和含水率土样颗粒 Ｒ在 ０～７次冻融时降低，７～１５次冻融时基本稳定，最后随冻融次数增加继续降低。

图 ７ １５％含水率土体抗剪强度与围压关系 图 ８ 土体抗剪强度与冻融循环次数关系

３．２．２ 土体颗粒分形维度 Ｆ变化 Ｆ是表征土颗粒表面波动的参数，土体颗粒 Ｆ越大，说明土颗粒表
面越不规则。１５％、１８％、２１％和饱和含水率土样经过 ０、３、７、１５、３０次冻融后，Ｆ分布如图 １０所
示，随冻融循环次数的增加，１８％含水率土体颗粒 Ｆ呈增大－ 减小－ 增大的变化规律，其中在 ７次和 １５
次冻融时分别为最大值和最小值；１５％、２１％和饱和含水率土体呈增大－ 减小－ 稳定的规律；经过 ３０次
冻融循环后各含水率土体颗粒 Ｆ趋于一致。

图 ９ 土体颗粒平均真圆度变化 图 １０ 土体颗粒分形维度变化
３．２．３ 土体颗粒定向性 为分析 １５％、１８％、２１％和饱和含水率土体颗粒定向性与冻融次数变化规
律，统计土颗粒长轴与 Ｘ轴正向夹角数值，确定 ４种含水率土体颗粒定向角分布情况，为便于统计以
１０°为标准划分为 １８个小区间，计算各区间土体颗粒数量占总颗粒数量的百分比。４种含水率土体颗
粒定向角在冻融作用下的分布和变化规律相同，以 １５％含水率土样为例分析（图 １１）。土颗粒定向角
主要分布在 ０°～４０°和 １４０°～１８０°区间，尤以 ０°～２０°和 １６０°～１７０°区间分布最多，而 ４０°～１４０°区间分
布较少；受冻融循环作用影响，土体颗粒定向角在 ０°～２０°区间分布比例有所增加，说明土体颗粒具有
一定的定向性，且冻融作用会进一步增强土体定向性。
３．２．４ 孔隙率 Ｐ变化特征 Ｐ是土体中孔隙体积占总体积的百分比，１５％、１８％、２１％和饱和含水率
土样经过 ０、３、７、１５、３０次冻融循环后，Ｐ的变化如图 １２所示，随冻融循环次数的增加，土体 Ｐ整
体呈先增大后趋于平缓的特征，其中 ３次冻融后土体 Ｐ变化幅度最大，分别占总变化幅度的 ８６％
（１５％含水率）、７４％（１８％含水率）、９３％（２１％含水率）和 ５７．３％（饱和含水率）。土体 Ｐ与冻融次数之
ｘ
间有明显的指数函数关系，利用 ｙ ＝ ａ － ｂｃ函数对 １５％、１８％、２１％和饱和含水率土体 Ｐ与冻融次数曲
２
线进行拟合，Ｒ分别为 ０．９９８２、０．９１９３、０．８７１２，０．８３２４拟合效果良好，拟合参数如表 １所示。

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