重庆紫色土区坡耕地土壤抗剪强度特征

发布时间：2018-02-26 08:35

本文关键词： 紫色土坡耕地黏聚力内摩擦角　出处：《西南大学》2015年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：紫色土是以中生代岩层主要包括侏罗系、白垩系、三叠系和第三系的岩层作为母质发育形成的一类成土时间较短的土壤,化学风化微弱,物理风化强烈,基本保持了母质理化性质,在四川盆地广泛分布,是重庆分布面积最广泛的土壤。土壤的抗剪强度是土体抵抗外力作用、抵抗剪切破坏的极限能力,是土壤的土力学性质之一,是工程设计中重要的参考依据和计算参数。近年来,农业工程项目大力发展,大量的工程将会被修建在坡耕地,而坡耕地不同坡面位置土壤的抗剪强度值存在着一定的差异,因此对紫色土区坡耕地土壤抗剪强度的研究十分必要,这对该地区农业工程的设计和施工具有重要的指导意义。本文以侏罗系遂宁组母岩发育形成的红棕紫泥和三叠系飞仙关组母岩发育形成的暗紫泥为研究对象,采用直剪试验的方法,通过对比分析和线性拟合,研究重庆紫色土区坡耕地土壤的抗剪强度特征,得出以下结论：(1)砾石含量、颗粒组成、微团聚体及液塑限等物理参数随坡耕地坡面位置的变化规律红棕紫泥和暗紫泥的坡顶土壤容重及砾石含量都大于坡脚；红棕紫泥颗粒组成及微团聚体含量自坡顶到坡脚存在显著差异,暗紫泥无显著差异；红棕紫泥液限、塑限及塑性指数存在较大差异,坡顶小于坡脚,暗紫泥的液限、塑限及塑性指数差异较小。(2)坡耕地土壤的抗剪强度特征剪应力随着剪切位移的变化,先急剧增大,然后增大幅度慢慢减小,大部分土壤样品的剪切过程都出现剪切硬化现象,只有暗紫泥的土壤在含水率为9%、垂向压力为100kPa时出现软化现象,对应剪切位移达到4mm时的剪应力或剪切峰值为抗剪强度。抗剪强度与垂直压力呈良好的线性正相关关系,相同条件下,垂向压力越大,抗剪强度越大,抗剪强度随垂向压力的变化率与含水率有关。其他条件相同的情况下,暗紫泥的粘聚力和内摩擦角大于红棕紫泥,黏聚力随含水率的变化出现一个或两个峰值,坡脚土壤比坡顶土壤峰值出现得更晚。红棕紫泥坡顶到坡脚土壤S-1-S-5的黏聚力最大值分别为26.07kPa、25.62kPa、28.43kPa、46.53kPa、53.75kPa,对应的含水率分别为15%、11%、17%、19%、19%；暗紫泥坡顶到坡脚土壤F-1-F-5的黏聚力最大值分别为62.3OkPa、57.49kPa、54.73kPa、52.93kPa、49.94kPa,对应的含水率分别为13%、15%、13%、17%、19%。内摩擦角的大小随含水率的变化呈显著负相关关系,红棕紫泥坡顶土壤内摩擦角随含水率的变化率大于坡脚,而暗紫泥坡顶土壤内摩擦角随含水率的变化率小于坡脚。粘聚力和内摩擦角与土壤坡面位置有关,对于红棕紫泥,坡顶土壤黏聚力小于坡脚土壤的黏聚力,低含水率时,内摩擦角随坡耕地坡面位置的变化较小,高含水率时,内摩擦角随坡耕地坡面位置有明显变化；而对于暗紫泥,坡顶土壤黏聚力和内摩擦角与坡脚土壤差异不大。(3)坡耕地土壤抗剪强度的影响因素红棕紫泥坡顶到坡脚土壤黏粒含量、颗粒级配条件及岩石碎屑的差异比暗紫泥大,因此本试验中,红棕紫泥抗剪强度的影响因素研究结果比暗紫泥理想。黏粒含量越大,黏聚力越大,这在红棕紫泥中表现得较为明显,黏粒含量对内摩擦角的影响远小于黏粒含量对黏聚力的影响。颗粒级配条件对粘聚力和内摩擦角都有一定的影响,红棕紫泥的级配条件对黏聚力的影响性大小所对应的含水率依次为21%17%25%9%13%,而暗紫泥为9%17%13%25%21%；红棕紫泥的级配条件对内摩擦角的影响性大小所对应的含水率依次为25%13%21%17%9%,暗紫泥为25%13%9%17%21%。岩石碎屑对红棕紫泥黏聚力的影响性所对应的含水率大小依次为21%17%25%13%9%,暗紫泥为13%9%25%21%17%；岩石碎屑对红棕紫泥内摩擦角的影响性所对应的含水率大小依次为13%25%21%9%17%,而暗紫泥为9%13%17%25%21%；整体而言,岩石碎屑对黏聚力的影响比对内摩擦角的影响更明显。
[Abstract]:Purple soil is a kind of soil with shorter soil time , which mainly includes Jurassic , Cretaceous , Triassic and Tertiary . The shear strength of soil is one of the most important reference bases and calculation parameters . ( 2 ) The shear strength and shear strength of the soil in sloping field increased sharply with the change of shear displacement . The shear strength and shear strength of the soil samples were respectively 26.07kPa , 25.62kPa , 28.43kPa , 52.93kPa and 49.94kPa , respectively . In this experiment , the water content of the red brown purple clay is 21 % 17 % 21 % 17 % 9 % , and the dark purple mud is 9 % 17 % 13 % 21 % 21 % . The influence of the grading conditions on the internal friction angle of the red brown purple clay is 13 % 25 % 21 % 17 % and the dark purple clay is 9 % 13 % 17 % 25 % 21 % .

【学位授予单位】：西南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：S152.9

【参考文献】