山西沁水盆地上第三系杂色粘土是一种特殊的中等膨胀土,在黄土-第三系粘土层界面第三系粘性土失水开裂,为雨水入渗提供优势通道,遇水软化,在开挖卸荷、堆填加载和水动力作用的影响,该地层的边坡稳定性差,黄土与杂色粘土的不整合接触面发生多处滑塌,在高铁建设过程中造成较大影响,将来对高铁的安全运行具有潜在风险。因此研究该类杂色粘土裂缝开裂及发育机理对防治滑坡灾害具有重要意义。(1)对第三系杂色粘土通过干湿循环试验和不同速率蒸发完整的揭示了该类杂色粘土开裂与含水率、蒸发作用之间的关系,其中黄绿色粘土含有较多蒙脱石与伊利石,失水体积变形大,最易开裂,灰绿色粘土次之,灰黑色粘土中有机质含量高失水基本不产生裂缝;(2)通过图像阈值分割处理提取裂缝,直观展示了裂缝的形态特征,定量计算裂缝宽度、长度与面积变化;对不同含水率灰绿色粘土进行CT扫描,利用深度学习等图像处理技术得到土体内部微裂隙三维形态特征,研究发现原生裂缝虽然微小但是控制后续裂缝扩张的主要因素,在失水干缩过程中贯通形成主裂缝,次生裂缝普遍较为微小,裂缝宽度与长度均小于原生裂缝,可作为下一次开裂的“开裂核”;(3)通过自研土体单轴拉伸仪试验得到不同含水率土体单轴抗拉强度,对土体开裂机理进行了探讨,土体开裂的过程可大致分为稳定-开裂阶段,快速扩张阶段与再稳定阶段,粘土内的水敏性矿物吸水膨胀、失水收缩而引发土颗粒、孔隙及胶结物等微结构变化是导致粘土内部裂缝产生的内在原因,土体本身抗拉强度与基质吸力是控制土体开裂的关键性力学指标;(4)提出在工程应用中对于该类水敏性粘土边坡开挖后应及时采用柔性护坡或喷洒泥浆的方式进行防护,减缓土体水分流失,后续防护注重排水避免土体表层含水率产生较大变化进而避免干缩裂缝产生。