1. 引言 (Introduction)
- 背景：文章指出全球气候变化将显著影响土壤行为，特别是通过土壤-大气相互作用影响膨胀土的变形。膨胀土在干湿循环中会经历显著的体积变化，可能对建筑物和基础设施造成损害。
- 研究目的：研究采用数值模拟方法，探讨气候变化对加拿大Regina地区膨胀土变形的影响。文章提出了一种耦合的水-机械模型，集成了土壤-大气边界，以简化分析并提高模型的准确性和可预测性。
2. 单应力状态变量框架 (Single Stress State Variable Framework)
- 有效应力：介绍了有效应力的概念，强调其在土壤强度计算和变形行为模拟中的重要性。文章讨论了Bishop扩展的有效应力公式，适用于非饱和土壤。
- 单应力状态的优势：与传统的两应力状态变量方法相比，单应力状态方法能够更好地描述非饱和土壤的体积变化和剪切强度行为。
3. 数值模型 (Numerical Model)
- HYDRUS软件：使用HYDRUS（2D/3D）软件和slope cube模块进行数值模拟，以解决变饱和土壤中的水流和土壤变形问题。
- 边界条件：设定了土壤-大气相互作用的边界条件，考虑了实际蒸发、净入渗和地表径流。
4. 气候数据 (Climate Data)
- 气候模型：使用CMIP6数据库中的气候数据，分析了未来气候情景对膨胀土行为的影响。选择了26个气候模型和3个共享社会经济路径（SSPs）进行分析。
- 气候变化影响：分析了气候变化对土壤水分和膨胀土变形的影响，特别关注极端降水事件的频率和强度。
5. 地面变形响应 (Ground Deformation Response)
- 月度和年度变化：通过箱线图展示了1996年至2010年和2041年至2070年期间的地面变形情况，结果显示未来的膨胀土表现出更强的膨胀行为。
- 日常变化：分析了特定年份（如1998、2003和2010）的日降水、潜在蒸发和地面变形的关系，强调了极端降水事件对地面变形的影响。
6. 未来气候情景选择 (Future Climate Scenario Selection)
- 气候模型验证：评估了不同气候模型在预测历史气候数据方面的表现，选择了表现最佳的四个气候模型用于未来情景分析。
- 代表性气候变量：确定了影响膨胀土行为的关键气候变量，提出了一种方法来选择未来气候情景。
7. 结论 (Conclusions)
- 气候变化影响：研究表明，气候变化将导致Regina膨胀土的行为发生显著变化，未来的地面变形将主要表现为膨胀行为。
- 模型有效性：所提出的耦合水-力模型能够有效预测膨胀土在不同气候条件下的响应，强调了使用原始气候数据进行土壤行为分析的重要性。
- 未来研究方向：建议进一步研究不同气候条件下的土壤水分动态，以提高对膨胀土行为的理解和预测能力。
