土壤容重和含水率对紫色土坡耕地耕层抗剪强度的影响
发布时间：2021-01-22 12:51
土壤抗剪强度既可评价土壤侵蚀敏感性,也是反映耕层土壤耕作性能的重要参数。不同剪切方式下土壤抗剪强度指标存在一定差异,以紫色土坡耕地耕层土壤为研究对象,采用室内重塑土三轴及直剪试验方法,研究容重和含水率对紫色土坡耕地耕层土壤抗剪强度的影响,并分析了2种试验方法的差异性。结果表明:（1）紫色土坡耕地耕层土壤黏聚力（c）总体随容重（ρd）增大而增加,随含水率（w）增加而减小,三轴及直剪试验条件下黏聚力最大值均出现在容重1.4 g/cm3、含水率10%水平下,分别为32.33,21.78 kPa。耕层土壤内摩擦角（φ）随容重增加而增大,随含水率增大而减小,三轴及直剪试验条件下内摩擦角最大值均出现在容重1.4 g/cm3、含水率10%水平下,分别为22.67°,29.11°。（2）在同一围压下,耕层土壤最大主应力差随容重增加而增大,随含水率增加而减小;在同一容重和含水率水平下,耕层土壤的最大主应力差随着围压升高而增大。（3）耕层土壤容重、含水率的交互作用对黏聚力和内摩擦角影响显著（P<0.05）,对坡耕地耕层土壤抗剪强度抵抗...
【文章来源】：水土保持学报. 2020,34(03)北大核心
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
土壤容重和含水率对坡耕地耕层土壤黏聚力的影响
此外,三轴试验条件下耕层土壤内摩擦角明显小于直剪试验结果,两者最大相差9.39°,这与林金石等[20]研究结果基本一致,但2种方式下内摩擦角的变化程度接近。当含水率为10%时,随土壤容重的增加,三轴试验测得内摩擦角由16.25°增加至22.67°,增加了6.42°,直剪试验测得内摩擦角由25.67°增加至29.11°,增加了3.44°;当含水率为15%时,随容重的增加,三轴试验测得内摩擦角由13.00°增加至18.33°,增加了5.33°,而直剪试验测得内摩擦角由20.13°增加至25.43°,增加了5.30°;当含水率为20%时,随容重的增加,三轴试验测得内摩擦角由9.50°增加至13.00°,增加了3.50°,而直剪试验测得内摩擦角由13.98°增加至22.39°,增加了8.41°。2.3 土壤容重和含水率对耕层土壤最大主应力差影响
根据紫色土坡耕地耕层土壤的三轴试验得出的各容重、含水率条件下试样的最大主应力差见图3、图4。最大主应力差随容重的增大而增加。当含水率10%、围压100 kPa,容重由1.2 g/cm3增加至1.4 g/cm3时,最大主应力差由109.93 kPa增至196.06 kPa。说明土壤容重越大,相同围压下破坏土体时作用于三轴试样的总压力越大,土体更难被破坏。这是因为土壤容重越大,土壤越紧实,颗粒间距离越近,颗粒间接触越密集,导致土壤颗粒之间及土壤颗粒与水分之间相对作用增强,导致土壤内摩擦角变大、黏聚力增大,进而导致土壤抗剪强度增大[21]。最大主应力差随含水率的增加而减小,当容重1.4 g/cm3、围压400 kPa,含水率由10%增至20%时,最大主应力差由539.99 kPa减至238.81 kPa。这说明土壤含水率越大,在相同围压下破坏土体时作用于三轴试样的总压力越小,土体更易被破坏。这是因为水分在土粒表面形成水膜,形成润滑作用,当土壤含水率增加后,使土粒周围水膜增厚,润滑作用增强,导致土壤内摩擦角减小、黏聚力下降,进而导致土体抗剪强度减小[11]。图4 不同容重条件下最大主应力差
【参考文献】：
期刊论文
[1]土壤侵蚀因素对紫色丘陵区坡耕地耕层质量影响[J]. 史东梅,蒋光毅,蒋平,娄义宝,丁文斌,金慧芳. 农业工程学报. 2017(13)
[2]紫色土坡耕地土壤属性差异对耕层土壤质量的影响[J]. 丁文斌,蒋光毅,史东梅,刘益军,蒋平,常松果,刘志鹏. 生态学报. 2017(19)
[3]紫色土坡耕地埂坎土壤抗剪性能对含水率的响应[J]. 韦杰,史炳林,李进林. 农业工程学报. 2016(20)
[4]不同剪切方式下崩岗红土层抗剪特征随水分变化规律[J]. 林金石,庄雅婷,黄炎和,蒋芳市,林敬兰,葛宏力. 农业工程学报. 2015(24)
[5]旱作土壤耕层及其肥力培育途径[J]. 韩晓增,邹文秀,陆欣春,段景海. 土壤与作物. 2015(04)
[6]不同耕作方式对土壤物理性状及玉米产量的影响[J]. 吕巨智,程伟东,钟昌松,范继征,石达金,刘永红,闫飞燕. 中国农学通报. 2014(30)
[7]玉米生长期土壤抗剪强度变化特征及其影响因素[J]. 郑子成,张锡洲,李廷轩,金伟,林超文. 农业机械学报. 2014(05)
[8]不同耕作方式对紫色土侵蚀及磷素流失的影响[J]. 何晓玲,郑子成,李廷轩. 中国农业科学. 2013(12)
[9]水分对崩岗土体抗剪切特性的影响[J]. 林敬兰,黄炎和,张德斌,王妍,陈起军,陈记平,武晓莉. 水土保持学报. 2013(03)
[10]土壤密度对土壤抗侵蚀性的影响[J]. 王健,刘旦旦,张鹏辉. 灌溉排水学报. 2013(01)
本文编号：2993259
【文章来源】：水土保持学报. 2020,34(03)北大核心
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
土壤容重和含水率对坡耕地耕层土壤黏聚力的影响
此外,三轴试验条件下耕层土壤内摩擦角明显小于直剪试验结果,两者最大相差9.39°,这与林金石等[20]研究结果基本一致,但2种方式下内摩擦角的变化程度接近。当含水率为10%时,随土壤容重的增加,三轴试验测得内摩擦角由16.25°增加至22.67°,增加了6.42°,直剪试验测得内摩擦角由25.67°增加至29.11°,增加了3.44°;当含水率为15%时,随容重的增加,三轴试验测得内摩擦角由13.00°增加至18.33°,增加了5.33°,而直剪试验测得内摩擦角由20.13°增加至25.43°,增加了5.30°;当含水率为20%时,随容重的增加,三轴试验测得内摩擦角由9.50°增加至13.00°,增加了3.50°,而直剪试验测得内摩擦角由13.98°增加至22.39°,增加了8.41°。2.3 土壤容重和含水率对耕层土壤最大主应力差影响
根据紫色土坡耕地耕层土壤的三轴试验得出的各容重、含水率条件下试样的最大主应力差见图3、图4。最大主应力差随容重的增大而增加。当含水率10%、围压100 kPa,容重由1.2 g/cm3增加至1.4 g/cm3时,最大主应力差由109.93 kPa增至196.06 kPa。说明土壤容重越大,相同围压下破坏土体时作用于三轴试样的总压力越大,土体更难被破坏。这是因为土壤容重越大,土壤越紧实,颗粒间距离越近,颗粒间接触越密集,导致土壤颗粒之间及土壤颗粒与水分之间相对作用增强,导致土壤内摩擦角变大、黏聚力增大,进而导致土壤抗剪强度增大[21]。最大主应力差随含水率的增加而减小,当容重1.4 g/cm3、围压400 kPa,含水率由10%增至20%时,最大主应力差由539.99 kPa减至238.81 kPa。这说明土壤含水率越大,在相同围压下破坏土体时作用于三轴试样的总压力越小,土体更易被破坏。这是因为水分在土粒表面形成水膜,形成润滑作用,当土壤含水率增加后,使土粒周围水膜增厚,润滑作用增强,导致土壤内摩擦角减小、黏聚力下降,进而导致土体抗剪强度减小[11]。图4 不同容重条件下最大主应力差
【参考文献】：
期刊论文
[1]土壤侵蚀因素对紫色丘陵区坡耕地耕层质量影响[J]. 史东梅,蒋光毅,蒋平,娄义宝,丁文斌,金慧芳. 农业工程学报. 2017(13)
[2]紫色土坡耕地土壤属性差异对耕层土壤质量的影响[J]. 丁文斌,蒋光毅,史东梅,刘益军,蒋平,常松果,刘志鹏. 生态学报. 2017(19)
[3]紫色土坡耕地埂坎土壤抗剪性能对含水率的响应[J]. 韦杰,史炳林,李进林. 农业工程学报. 2016(20)
[4]不同剪切方式下崩岗红土层抗剪特征随水分变化规律[J]. 林金石,庄雅婷,黄炎和,蒋芳市,林敬兰,葛宏力. 农业工程学报. 2015(24)
[5]旱作土壤耕层及其肥力培育途径[J]. 韩晓增,邹文秀,陆欣春,段景海. 土壤与作物. 2015(04)
[6]不同耕作方式对土壤物理性状及玉米产量的影响[J]. 吕巨智,程伟东,钟昌松,范继征,石达金,刘永红,闫飞燕. 中国农学通报. 2014(30)
[7]玉米生长期土壤抗剪强度变化特征及其影响因素[J]. 郑子成,张锡洲,李廷轩,金伟,林超文. 农业机械学报. 2014(05)
[8]不同耕作方式对紫色土侵蚀及磷素流失的影响[J]. 何晓玲,郑子成,李廷轩. 中国农业科学. 2013(12)
[9]水分对崩岗土体抗剪切特性的影响[J]. 林敬兰,黄炎和,张德斌,王妍,陈起军,陈记平,武晓莉. 水土保持学报. 2013(03)
[10]土壤密度对土壤抗侵蚀性的影响[J]. 王健,刘旦旦,张鹏辉. 灌溉排水学报. 2013(01)
本文编号：2993259
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