粘土矿物含量对崩岗土体抗剪强度的影响

摘要

崩岗作为南方典型土壤侵蚀现象，研究其土壤抗剪强度有助于认识崩壁崩塌的作用机理，对崩岗治理具有现实意义。本研究选取福建省安溪县一处典型崩岗崩壁，根据土壤特征将其划分为红土层、砂土层、碎屑层作为研究对象，通过外源添加高岭土重置粘土矿物含量梯度以及设置不同含水率梯度，采用扫描电镜及室内直接剪切试验，观察土壤微观结构，同时从宏观层面探讨不同含水率条件下粘土矿物含量梯度对崩岗各土层重塑土抗剪特性的影响。结果表明：
　　（1）通过扫描电镜观察各土层土壤颗粒在不同粘土矿物含量梯度下的微观形态，探讨重塑土粘聚力与内摩擦角的变化规律。呈负电荷的粘土矿物可嵌入土壤中针状氧化铁团簇结构，形成胶结作用强化土壤的加固粘聚力；粘土矿物对土壤颗粒的镶嵌及黏附作用使其形成较为稳固的团聚结构，可在某种程度抵御外界作用对土体产生的剪切破坏。微观观察粘土矿物嵌入土壤颗粒的形态及高含量梯度下粘土矿物对土壤颗粒的覆盖情状，可佐证室内直剪试验。
　　（2）模拟自然条件，设置含水率20％条件下，崩岗红土层土壤抗剪强度随粘土矿物含量增加呈现增大趋势，但不同梯度下抗剪强度增幅存在差异。梯度10：1时，红土层土壤抗剪强度呈现骤增趋势，进一步提高粘土矿物含量则增幅趋于平缓；砂土层同红土层相似，其抗剪强度随粘土矿物含量梯度增加随之增大，且在梯度10：1处大幅增长，但砂土层各粘土含量梯度抗剪强度增长幅度与红土层相较则略小；含水率20%条件下的崩岗碎屑层土壤抗剪强度亦随粘土矿物含量梯度增加呈现逐渐增大的趋势，但其增幅较为均匀，并未在某一具体梯度下呈现骤增态势。粘土矿物对崩岗土壤粘聚力及内摩擦角的影响共同表征其抗剪强度，二者随粘土矿物含量梯度增加而主要呈现增强趋势，但二者影响程度受土壤本身性质所局限，同一梯度下不同土层抗剪强度变化强弱有所差异。
　　（3）考虑强降雨汛期，提高含水率梯度至25%、30%，探讨其高含水率条件下不同粘土矿物含量梯度对崩岗三个土层抗剪强度的影响。同一含水率下，抗剪强度随粘土矿物含量增加而增强，比较同一粘矿含量梯度下不同含水率对其抗剪强度的影响，室内直剪试验所得结论为：含水率20%>含水率25%>含水率30%，含水率是影响崩岗各土层土体抗剪强度的主导因素，粘土矿物含量的添加对其影响抗剪强度有削弱作用。较高含水率条件下，崩岗各土层土壤抗剪强度呈现骤减趋势，随外源高岭土的添加，其下降幅度被不同程度控制，但不同土层的抑制程度对于其崩岗治理的现实意义各有不同体现。

目录

声明

1 前言

1.1 研究意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 崩岗侵蚀成因机理

1.2.2 崩岗发育与土壤水分的关系

1.2.3 土壤抗剪强度影响因素的研究

1.3 存在的问题

1.4 研究内容及拟解决的问题

1.4.1 研究内容

1.4.2 拟解决的问题

1.5 技术路线

2 材料与方法

2.1 研究区概况

2.1.1 自然概况

2.1.2 试验地选择

2.2 样品采集与处理

2.2.1 样品采集

2.2.2 试验方法

2.2.3 指标计算

2.2.4 统计分析方法

3 结果与讨论

3.1不同粘土矿物含量梯度下崩岗土体土壤形态的微观观察

3.1.1显微观察粘土矿物对崩岗土体土壤颗粒的粘聚及覆盖作用

3.1.2显微观察粘土矿物对崩岗土体氧化铁胶体等的胶结作用

3.2 粘土矿物含量对崩岗土体抗剪性质的影响

3.2.1粘土矿物含量对崩岗红土层抗剪性质的影响

3.2.2粘土矿物含量对崩岗砂土层抗剪性质的影响

3.2.3粘土矿物含量对崩岗碎屑层抗剪性质的影响

3.3不同含水率条件下粘土矿物含量对崩岗土体抗剪性质的影响

3.3.1不同含水率条件下粘土矿物含量对崩岗红土层抗剪性质的影响

3.3.2不同含水率条件下粘土矿物含量对崩岗砂土层抗剪性质的影响

3.3.3不同含水率条件下粘土矿物含量对崩岗碎屑层抗剪性质的影响

4 结论与展望

4.1 结论

4.2 展望

参考文献

致谢