黏性土的龟裂现象在自然界中很常见,它对岩土工程、环境岩土工程、水利工程、农业及环境工程有重要影响。尽管很多研究人员围绕这一课题开展了大量的工作,然而,到目前为止,关于黏性土干燥收缩开裂的成因和发展规律依然存在很多疑点。论文通过一系列室内试验,对黏性土龟裂的形态特征、机理以及相关防裂技术开展了比较系统的研究,取得了一些有意义的成果,概括如下:　　 (1)结合计算机数字图像处理技术,开发了专门用于定量分析龟裂图像的系统CIAS。利用该系统可以实现龟裂图像的预处理,还可以定量获得裂缝网络的几何参数和形态参数。　　 (2)研究了温度、土层厚度、湿.干循环次数以及土质成分等因素对黏性土龟裂的影响。结果表明:这些因素对裂缝网络的几何结构和形态特征有重要影响;土体中水分的蒸发速率、表面裂缝率和初期临界含水量(裂缝出现时)随温度的升高而增加,终期临界含水量(裂缝发展稳定时)受温度的影响不明显;长裂缝和大块区所占的比例随土层厚度的增加而增加;土体经历多次湿-干循环后,土体表面裂缝越来越粗糙和不规则,微裂缝增加,裂缝的连通性降低;土体的塑性指数和细粒(粉粒+黏粒)含量越高,干缩开裂程度越明显。　　 (3)从理论上验证了滤纸法测量土样在干燥过程中吸力变化的可行性,并率定了国产滤纸的持水特性,发现国产滤纸在脱湿和吸湿过程中存在明显的滞后效应,且率定曲线受温度影响　　 (4)采用分布式光纤监测技术(BOTDR)对土体在干燥过程中的收缩变形进行了全程监测,试验结果表明:应用BOTDR监测土体的干缩变形在一定条件下是可行的,其测量精度和准确性取决于土与传感光纤之间的作用力、土体含水量和干密度。(5)根据水土相互作用的基本原理,探讨了黏性土的收缩和开裂机理,指出毛细水压力(基质吸力)和黏土矿物的水化作用是黏性土龟裂产生和发展的主要控制因素。除此之外,论文还建立了若干简化的概念模型,分析了土体在干燥过程中颗粒间应力的传递和变化特征,从理论上解释了试验中和自然界中的相关龟裂现象。　　 (6)通过室内试验,研究了纤维加筋对黏性土龟裂的防治效果和机理,利用自行设计的单根纤维拉拔试验装置,测量了纤维/土界面的作用力。结果表明:纤维加筋是一种有效的抗裂技术,极大削弱了土体的干缩开裂程度;纤维/土界面作用力随土体含水量的减小和干密度的增加而增加。　　 本项研究由国家杰出青年科学基金(40225006)、国家自然科学基金重点项目(40730739)、南京大学研究生科研创新基金联合资助。