不同离子浓度下粘土矿物含量对崩岗土体膨胀性的影响

发布时间：2020-05-13 20:45

【摘要】：崩岗是南方红壤区典型的土壤侵蚀类型,崩壁土体在水分变化过程中的胀缩特性对崩岗侵蚀的发展具有重要的影响。因此,本研究选择福建省安溪县典型崩岗,采集崩壁上红土层、砂土层、碎屑层土壤,通过设置不同粘土矿物含量以及不同浓度离子含量进行模拟实验,测定不同次数干湿循环后土体的膨胀特性,从而研究粘土矿物、阳离子吸附作用、干湿循环次数对崩岗各层次土壤膨胀性的影响。研究结果表明:(1)崩岗三个土层不同粘土矿物含量下无荷膨胀率随时间的变化呈非线性关系。膨胀过程大致可分为三个阶段,即快速膨胀阶段、缓慢膨胀阶段、膨胀稳定阶段,各土层土壤吸水量直至12 h前后基本达到饱和。随着粘土矿物含量递增,崩岗各土层土壤最终无荷膨胀率呈先减小后增加的趋势。随着土层加深,土壤快速膨胀的速度变快,快速膨胀历时缩短。三个土层12 h最终无荷膨胀率表现为:红土层砂土层碎屑层。(2)考虑到吸附在胶体表面的阳离子数量是影响土壤膨胀又一重要因素,因此继续探讨不同浓度K~+、Na~+含量下三个土层土壤膨胀的差异性。相同粘土矿物含量条件下,随着K~+浓度升高各土层土壤无荷膨胀率随之减小;相同K~+浓度条件下,各粘土矿物含量下的无荷膨胀率均小于风干土无荷膨胀率。说明K~+与粘土矿物含量二者共同作用抑制了崩岗土体膨胀能力。Na~+则表现出与K~+相反的结果。相同粘土矿物含量配比下,崩岗各土层土壤无荷膨胀率随Na~+浓度升高而增大,即无荷膨胀率与Na~+浓度呈正相关关系。其可能的原因是由于Na~+自身具有分散性,这种特性加速了土体中细颗粒分散,细颗粒分散过程中对土壤膨胀起到促进作用。(3)由于频繁的湿胀干缩过程是土壤发生膨胀的动力因素,因此引入干湿交替的研究进一步探讨其对崩岗各土层膨胀性的影响机制。通过试验得出:红土层吸附K~+、Na~+后,在相同粘土矿物含量配比下均表现出随着干湿交替次数增加无荷膨胀率随之增大,尤其在第一次干湿交替后对红土层膨胀性的作用贡献最大并且在后续循环中无荷膨胀率增幅慢慢减缓。相同条件下砂土层及碎屑层则表现为在不添加粘土矿物情况下,随着干湿交替次数增加,无荷膨胀率呈现减少趋势。随着粘土矿物含量的增加,无荷膨胀率随循环次数增加又有明显提高,特别在第三次循环后增加幅度最显著并且随着循环次数继续增多两个土层的无荷膨胀率逐步趋于稳定。
【图文】：

2 材料与方法2.1 研究区概况2.1.1 自然概况本试验研究区土样采集于福建省东南部安溪县龙门镇。龙门镇位于安溪县南部的东岭北麓，地处丘陵地带为典型的亚热带季风气候区，，境内气候舒适、降水充沛、水热资源充足。安溪县年平均温为 16-22℃，年平均降雨量为 1300-2200 mm全年无霜期大约在 330 天左右。福建省是南方崩岗侵蚀的主要分布区域，而安溪县崩岗数目居福建省首位。据 2005 年崩岗数量调查结果显示，区域内共计崩岗12828 个，约是我省崩岗总量的 1/2。而龙门镇又是安溪县崩岗发育最为集中的地区，区域内崩岗数量超过 1200 个，崩岗总面积高达 264.77 hm2，因此该地区的崩岗最具典型和代表。图 2-1 为研究区位置。

材料与方法土壤作为本试验研究对象。2.2 样品采集与处理2.2.1 样品采集本试验的崩岗土样采集自安溪县龙门镇洋坑村，选好具备典型特征的崩壁后,首先将表层土铲除，采取自下而上分层采集方式依次采集碎屑层、砂土层以及红土层的土样，将采集好的土样装入采样袋内并贴好标签。
【学位授予单位】：福建农林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：S157.1

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本文编号：2662517