典型砒砂岩土壤浆体流变特性

摘要

黄土高原砒砂岩区基岩裸露,碎屑物源充足,一旦遇水成泥,极易形成坡面泥流。过去的研究主要关注坡面泥流(挟沙水流)的前期失稳触发机制和最终泥沙搬运量,忽略了对泥流运动过程及演化规律的研究。本研究以四种典型砒砂岩土壤为研究对象,将其制备成不同固体体积浓度的泥浆体,采用流变仪对各试样进行旋转剪切,分析典型砒砂岩土壤浆体流变特性变化规律及剪切速率和固体浓度对其流变参数的影响。结果表明:(1)当砒砂岩土壤浆体中固体浓度较高时,随着剪切速率增加,砒砂岩土壤浆体剪切应力增加、黏度减小,表现出剪切变稀的特点;当固体浓度减小,偏土类(紫色、棕色)砒砂岩土壤浆体先出现剪切变稀向剪切增稠的转变;(2)随着固体体积浓度增加,四种砒砂岩土壤浆体的剪切应力和黏度均增加,偏土类(紫色、棕色)砒砂岩土壤浆体的流变参数变化存在明显的体积浓度拐点(C_(v)=0.41);(3)在高浓度样品中,偏土类(紫色、棕色)砒砂岩土壤浆体的剪切应力和黏度受固体体积浓度影响较大;在低浓度样品中,偏砂类(红色、白色)砒砂岩土壤浆体的剪切应力和黏度受固体体积浓度影响较大。本研究可为进一步理解砒砂岩遇水后的流动规律和评估砒砂岩区泥流活动提供一定的理论参考。