干湿交替下花岗岩崩岗土体损伤劣化效应研究

发布时间：2020-07-19 01:37

【摘要】：崩岗是南方广泛分布的一种土壤侵蚀类型,其崩壁的坍塌是侵蚀过程的关键,干湿交替引起土体损伤劣化是导致崩壁土体失稳的重要因素,然而关于崩岗土体损伤裂化的认识不足。为探究干湿交替下花岗岩崩岗土体的损伤劣化效应,本文以崩壁五个层次土体为研究对象,对其进行干湿循环处理,通过图像处理技术、直剪试验、超声波速测定等方法,探讨干湿循环对裂隙发育、抗剪强度和纵波波速变化的影响。研究结果如下:(1)五个土层裂隙总长度、面裂隙率随干湿循环次数的增加均呈现先增后减的趋势。红土层、过渡层Ⅰ、碎屑层裂隙平均宽度随着干湿循环次数的增加整体呈增大趋势,而砂土层、过渡层Ⅱ裂隙平均宽度呈先增后减趋势。过渡层Ⅰ裂隙指标变幅最大,砂土层裂隙指标变幅最小。五个土层裂隙发育程度从高到低依次为红土层过渡层Ⅰ砂土层过渡层Ⅱ碎屑层。容重是影响裂隙平均宽度的主导因子。(2)干湿循环作用主要导致花岗岩残积土粘聚力衰减,内摩擦角大小变化不大。五个土层粘聚力均随含水率的增大而减小;内摩擦角随含水率增大整体呈减小趋势。随干湿循环次数的增加,五个土层粘聚力总体呈减小趋势。在25%和18%含水率时,红土层粘聚力损伤劣化程度最大;在10%含水率时,过渡层Ⅰ损伤劣化程度最大。砾石、有机质、塑限是影响粘聚力、内摩擦角损伤累积量的主导因子。(3)在不同含水率下,五个土层纵波波速均随着干湿循环次数的增加整体呈现下降趋势。在裂隙、抗剪强度、纵波波速三者关系中,波速与裂隙平均宽度呈显著负相关,仅在高含水率下(25%),波速与粘聚力呈显著正相关。因此,利用纵波波速推断崩岗土体损伤成为未来进一步研究的重要方向。
【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
【图文】：

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而频繁的干湿循环使微裂隙逐渐扩展，最终形成宏观裂缝（图1-1），造成土体结构松散，土体强度衰减损伤，而这种损伤是逐渐累积且不可能完全恢复的[7]，因此探究干湿循环以及次数造成的土体损伤对土体强度的影响程度尤为重要。然而目前关于崩岗土体损伤裂化的研究较少，对土体损伤劣化与崩壁崩塌的关系认识不足，限制了崩壁崩塌发生机理的认识。因此研究干湿交替环境下的崩岗土体损伤劣化，可进一步阐明崩壁崩塌机理提供理论依据，同时为崩岗的有效防治提供科学依据。

技术路线图,龙门镇,裂隙,南亚热带季风气候

裂隙发育程度纵波波速图2-1 技术路线图裂隙长度面裂隙率裂隙平均宽度分形维数粘聚力内摩擦角波速损伤程度RSM-SY5(T)2.3 研究区概况研究区位于福建省安溪县龙门镇（24°57′N, 118°03′E），位于安溪县东南部，地处戴云山脉南部延伸部分，地势属低山河谷盆地。该地区属于南亚热带季风气候，年均气温 18 ℃，夏季（七月份）和冬季（1 月份）平均温度分别为 22-29 ℃和 7-12 ℃，全年无霜期平均约 330 天。年平均降雨量为 1800 mm，受台风天气影响，5 月到 9 月之间常伴有较强的降雨。季风气候使得该地区的土壤侵蚀具有季节性。该地区属亚热带雨林植被带

位置图,崩岗,安溪县,福建省

2 研究内容与方法unb.）、芦苇（Phragmites australis Cav.）、鹧鸪草（Eriachne pallescens R.）、葜（Smilax china L.）、桃金娘（Rhodomyrtus tomentosa Ait.）和赤楠（Syzygiumxifolium Hook）为主。该地区的土壤主要发育于花岗岩，在亚热带气候的影响下岩石风化迅速并成较深厚的风化壳，有时风化壳厚度可达 50 m，风化壳主要由石英颗粒和长质的粘土矿物构成[81]。陡坡上已经风化的物质在没有植被覆盖保护时，极易降雨和径流而被侵蚀[82]。福建省是华南地区受崩岗侵蚀影响最严重的省份之一，安溪县位于福建省南部，是全省崩岗数量最多的地区。据 2005 年统计调查，安溪县崩岗数量为,828 个，约占全省崩岗总数的 50%，崩岗数量和面积为福建省最高。其中龙镇崩岗数量 1,228 个，密度为 7.86 个/km2，占安溪县的 10%。龙门镇崩岗侵剧烈，危害极大，在福建省崩岗发生区具有典型性和代表性。

【参考文献】