土体干缩翘曲是地表普遍存在的一种自然现象，通常发生在干缩开裂之后。它的出现标志着土体水-力性质的弱化和土体结构的劣化，极有可能导致各种岩土和工程地质问题。气候因素，尤其是环境温度和相对湿度，会显著影响土体翘曲的演化进程。阐明土体翘曲对不同温湿度条件的响应特征及内在机制，对更好地认识这一常见的自然现象和在工程中应对极端气候事件有重要意义。
我院唐朝生教授课题组通过控制土体干燥翘曲过程中的环境温度和相对湿度，获取了一系列温湿度条件下的土体干缩翘曲发育过程，依据其发育状态将翘曲划分为五个阶段:竖向沉降阶段、横向收缩阶段、翘曲阶段、翘曲恢复阶段、隆起阶段。通过监测翘曲过程中的土体含水率变化，揭示了温湿度耦合作用影响土体翘曲发育的作用机理。环境温度的增加和相对湿度的降低会显著提高土样的蒸发速率，由此产生的纵向含水率梯度提升极大地加快了翘曲的发育进程，致使土体在更高的含水率状态下出现翘曲。而高温环境中的土体受到温度软化作用的影响，产生了更为剧烈的翘曲变化。
图1 土体干燥收缩翘曲发育过程
图2 温湿度耦合作用下的土体（a）蒸发与（b）翘曲过程
图3 翘曲发育过程中的土体含水率剖面
该研究揭示了土体翘曲发育过程的温湿度依赖性，为极端气候作用下的土体变形响应提供了新的见解。相关研究成果近期以 “Coupled effects of temperature and relative humidity on desiccation curling of a clayey soil” 为题，发表在工程地质领域顶级期刊《Engineering Geology》上，我院博士研究生杨战鸣为论文第一作者，唐朝生教授和程青副教授为论文通讯作者。研究工作得到了国家自然科学基金、国家重点研发计划等项目的资助。
论文信息：
Yang, Z. M., Cheng, Q.*, Tang, C. S.*, Tian, B. G., Zhang, X. Y. (2023) Coupled effects of temperature and relative humidity on desiccation curling of a clayey soil. Engineering Geology, 327, 107370. https://doi.org/10.1016/j.enggeo.2023.107370
