安溪县花岗岩崩岗非饱和土水分特征曲线及强度特性研究

摘要

为探究花岗岩崩壁非饱和土水分特征曲线和强度特性，本文以崩岗崩壁不同土层土壤为研究对象，通过基本理化性质测定、饱和土样脱湿试验、非饱和三轴剪切试验，探究崩岗崩壁不同土层土壤颗粒形态等理化性质的差异、土水分特征曲线特征及其影响因素、非饱和土抗剪强度特性。研究结果如下： （1）崩岗土体有机质含量和黏粒含量随着土层深度的增加而减小，但砂粒含量随土层深度的增加而增大，质量分形维数也随着深度的增加整体呈降低的趋势。崩壁土壤颗粒主要为块状颗粒，且表面多具有坚棱角，磨圆度及比表面积随土层深度的增加呈现减小趋势。 （2）随着崩壁土层深度的增加，崩岗土体水分特征曲线斜率逐渐增大，残余含水率及VG模型参数ɑ却随之减小，而进气值和参数n却随之增大。进气值、残余含水率和参数（ɑ、n）均与土体容重、总孔隙度和磨圆度呈极显著相关，进气值和参数（ɑ、n）还与土体比表面积呈极显著相关，残余含水率还与黏粒和砂粒含量呈极显著相关；进气值可用总孔隙度描述，残余含水率可用毛管孔隙度和黏粒含量描述，拟合参数ɑ可用形状比率、容重和非毛管孔隙度表达，参数n可用比表面积、总孔隙度和非毛管孔隙度描述。 （3）崩壁非饱和土抗剪强度大于饱和土抗剪强度。非饱和土体的总粘聚力、内摩擦角和吸附强度均随着基质吸力的增大而增大，但吸附内摩擦角随基质吸力的增大而减小。非饱和土的总粘聚力随基质吸力的增加发生变化幅度的顺序为：碎屑层＞砂土层＞红土层，内摩擦角则表现为：红土层＞砂土层＞碎屑层。非饱和条件下，土体的吸附内摩擦角表现为红土层（φb=24.65°）＞砂土层（φb=17.50°）＞碎屑层（φb=12.50°），而吸附强度也表现为红土层（41.84kPa）＞砂土层（50.08kPa）＞碎屑层（22.28kPa）。 综上，基质吸力对崩岗非饱和土抗剪强度的作用明显，影响崩岗土体的崩塌。在探究崩壁崩塌的成因研究中，应重视崩岗非饱和土基质吸力对抗剪强度的效应及其作用机理。

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