随着我国长江经济带发展战略规划的实施,沿江地区高速公路建设日益增多。在安徽沿江地区高速公路建设中,一种灰白色裂隙性黏土（简称“裂土”）边坡经历多次降雨-蒸发循环后发生大量边坡失稳,给高速公路运营带来了巨大的安全隐患和经济损失。区内裂土在温度和相对湿度等环境因素循环变化下,土体高度非线性行为使其开裂行为变得十分复杂,裂隙的萌生、扩展不仅降低了土体的抗剪强度,而且引起边坡渗流场变化,导致边坡稳定性显著降低。因此,系统研究裂土在降雨-蒸发作用下的裂隙萌生演化机制,不仅可以丰富黏土裂隙扩展机理研究成果,还有助于揭示裂土边坡的破坏模式与灾变机理。论文开展的主要工作及研究成果如下:（一）综合运用野外调查、文献调研、室内试验,探究了皖江地区裂土地质成因、矿物成分、微观结构、胀缩特征等工程物理力学特性,提出了皖江地区裂土的野外判别特征。研究发现,无为裂土试样中黏土矿物以蒙脱石为主,达到69%,表现为显著膨胀;枞阳、巢湖、含山等地试样因冷干古气候特征致使长石、云母等硅酸盐矿物脱钾形成富集伊利石黏土矿物,含量占比分别达到43%-57%。研究区域裂土自由膨胀率范围为27.5%42.5%,塑限18.2%29.0%,标准吸湿含水率1.398%2.898%,天然状态下膨胀力为52.072.1k Pa,均反映区内膨胀性较弱,较高含水率状态的土体更易发生收缩变形,是皖江地区大量裂土边坡雨后经短暂蒸发后快速开裂的关键原因。（二）通过不同干湿循环作用下裂土试样微观结构定量分析,探究了干湿循环作用下裂土开裂微观机制。研究发现,初期经历干湿循环和阳离子交换作用的土体,使得颗粒间片状结构表面的负电位降低,土粒间的吸力占据优势,致使土颗粒得以相互靠近并絮凝成小单元团的絮凝状结构。经历淋滤作用与蒸发作用后的土体,易溶盐的流失与毛细压力的散失导致颗粒单元体间的胶结作用与毛细粘聚作用降低,结构出现松动。微裂隙含量骤增指示着宏观裂隙的发展,也是导致孔隙平均形状变化趋于复杂的主要原因。（三）基于干湿循环作用下三轴试验和微观结构定量研究,对不同干湿循环次数下裂土微观参数与裂隙率、内摩擦角、粘聚力、弹性模量进行回归分析,分别建立线性回归模型和非线性回归模型。在统计损伤理论框架内,建立并推导干湿循环荷载作用下的基于Laplace分布的裂土应变硬化统计损伤本构模型。提出裂土微元强度服从Laplace分布的假定,同时考虑初始损伤门槛影响,引入双损伤变量探究了裂土干湿循环开裂和应力水平作用下宏-微观损伤机制。模型较好的模拟了裂土在干湿循环、围压共同作用下的全应力-应变曲线,干湿循环次数愈多,围压愈高,模型吻合程度越高。（四）基于裂土单向干燥试验,探究了裂隙萌生与演化规律。在线弹性断裂力学理论框架内,提出了不同裂隙演化阶段的断裂适用准则,并求解了裂土体缩裂隙阶段应力场和位移场。基于COD断裂准则和粘断裂模型,在PFC5.0中编制FISH语言实现裂土裂隙扩展阶段的数值模拟,数值分析结果与试验现象较为一致。裂隙萌生极易在凹陷薄弱处出现,较高初始含水率试样裂隙数目显著比低含水率试样。实验条件下,开裂最初发生于容器壁和粘土之间的界面处仅是一种边界效应的体现,且边界约束效应的存在会显著影响裂隙的扩展。脱湿过程中,土体会产生较高的弹性收缩应变能,需要通过形成裂隙表面能消耗部分弹性应变能,残余的弹性应变能则以裂隙扩展形式吸收;试样在主裂隙网络形成后,随着时间的增长,仅主裂隙发生增宽加深,而次生裂隙在残余收缩阶段发生扩展的概率较小。（五）基于饱和-非饱和入渗理论,探究了裂隙对边坡暂态饱和区、裂隙深度、角度、分布位置、数量对边坡瞬态渗流场的影响;随后提出裂隙优势流的概念模型,并基于Green-Ampt入渗模型推导裂隙优势流控制方程,阐述不同降雨强度、不同裂隙面积率、不同裂隙域饱和渗透系数的累积入渗量的影响规律。研究发现,裂隙诱导各向异性方向、各向异性程度、各向异性分布等因素均对边坡降雨入渗有一定的影响;将Green-Ampt入渗模型引入双孔隙域入渗理论,并考虑干缩裂隙面积率建立的优势流入渗模型形式简单、计算方便、物理意义明确且较好地体现了干缩裂隙对雨水入渗过程的影响;裂土优势流对降雨强度变化的响应不显著,主要受裂隙面积率及裂隙饱和渗透系数的控制。（六）自主研制了足尺模型试验系统,对裂土边坡渐进破坏进行全过程、多物理量联合监测,探究了降雨-蒸发作用下裂土边坡水分运移时空特征与失稳机理,揭示了降雨-蒸发作用下裂土边坡渐进变形破坏演化模式。初期变形与最终破坏时边坡体积相比原有状态分别减少4.84%、47.2%,最终破坏时最大累积水平位移达到207.4cm,存在较大裂隙的边坡远比无裂隙的边坡更具破坏性。裂隙的演化行为是控制裂土边坡变形失稳的主要因素。裂土路堑边坡的反复变形并非浅层变形简单多次循环,而是一种渐进式的恶化型破坏。以坡体饱和度变化描述随机分布裂隙的边坡水分运移规律,研究发现裂隙优势流效应易导致边坡内部出现大面积连通型饱和区,是裂土边坡出现整体失稳的主要原因。