本文以膨胀土为研究对象,在干湿循环条件下开展了一系列室内试验,包括直剪试验、无侧限抗压试验和渗透试验等,系统分析了膨胀土的强度、渗透系数及裂隙发育特性在干湿循环过程中的演化规律。采用数字图像处理技术及CT技术,分别从二维和三维的角度对膨胀土中的裂隙发育状态进行了定量分析,探讨了裂隙发育程度对膨胀土工程性质的影响。基于试验结果,通过GeoStudio系统软件中的SLOPE/W与SEEP/W模块,建立了膨胀土边坡模型,并在考虑裂隙及干湿循环条件下对膨胀土边坡的稳定性进行了数值模拟分析。主要成果如下:1、在干湿循环条件下对膨胀土开展了直剪试验与无侧限抗压试验,阐明了膨胀土强度指标随干湿循环的演化规律。在干燥过程中,膨胀土的抗剪强度、抗剪强度指标(粘聚力与内摩擦角)及无侧限抗压强度随含水率的减小而不断增大;干湿循环对膨胀土的强度特性有重要影响,在三次干燥过程中,试样的剪切强度及黏聚力呈先增加后减小的趋势,在第二次干燥过程达到峰值,但内摩擦角受干湿循环的影响无明显规律;无侧限抗压强度则总体上随干湿循环次数的增加而逐渐减小。2、采用数字图像处理技术对直剪试样及无侧限抗压试样在干湿循环过程中发育的裂隙进行了定量分析,提出了多个裂隙量度指标(裂隙率、裂隙长度、裂隙平均宽度与裂隙条数)对裂隙发育程度进行评价,并探讨了干湿循环对裂隙发育程度的影响,深入分析了裂隙发育与强度之间的相关性。在此基础上,通过非饱和土力学抗剪强度理论,结合试验结果,对比分析了土体有无裂隙发育时的抗剪强度以及无侧限抗压强度,据此提出了折减系数,获得了裂隙发育程度与强度折减之间的定量关系。3、在干湿循环条件下对含裂隙非饱和土开展了渗透试验,分析了膨胀土在非饱和阶段入渗强度及饱和后渗透系数的变化规律,探讨了裂隙发育程度对膨胀土渗透性能的影响,结果表明:第一次干燥过程中,含水率越低,非饱和阶段的初始入渗强度越小,但在后两次干燥过程中,初始入渗强度随含水率的减小显著增加;随着干湿循环次数的增加,非饱和阶段的入渗强度及饱和后的渗透系数有增加趋势。4、利用CT扫描技术对膨胀土干燥过程中内部裂隙发育的三维特征进行了观测,基于Matlab重建了裂隙网络三维模型,并进行了定量分析,发现膨胀土的体积裂隙率随含水率的减小呈先增大后减小的趋势。5、运用GeoStudio系统软件中的SLOPE/W与SEEP/W模块对干湿循环条件下的膨胀土边坡稳性性进行了数值模拟分析,考虑了多种工况条件,包括裂隙发育程度、裂隙发育深度和降雨条件等。结果表明,裂隙的存在会导致边坡的稳定性降低;裂隙发育越深,边坡安全系数越小;降雨条件下边坡的安全系数大幅度降低,裂隙的存在会进一步削弱边坡的稳定性;随干湿循环次数的增加,膨胀土边坡的稳定性呈降低趋势。