重慶紫色土區(qū)坡耕地土壤抗剪強(qiáng)度特征.pdf

1、紫色土是以中生代巖層主要包括侏羅系、白堊系、三疊系和第三系的巖層作為母質(zhì)發(fā)育形成的一類成土?xí)r間較短的土壤，化學(xué)風(fēng)化微弱，物理風(fēng)化強(qiáng)烈，基本保持了母質(zhì)理化性質(zhì)，在四川盆地廣泛分布，是重慶分布面積最廣泛的土壤。土壤的抗剪強(qiáng)度是土體抵抗外力作用、抵抗剪切破壞的極限能力，是土壤的土力學(xué)性質(zhì)之一，是工程設(shè)計中重要的參考依據(jù)和計算參數(shù)。近年來，農(nóng)業(yè)工程項(xiàng)目大力發(fā)展，大量的工程將會被修建在坡耕地，而坡耕地不同坡面位置土壤的抗剪強(qiáng)度值存在著一定的差異，

2、因此對紫色土區(qū)坡耕地土壤抗剪強(qiáng)度的研究十分必要，這對該地區(qū)農(nóng)業(yè)工程的設(shè)計和施工具有重要的指導(dǎo)意義。本文以侏羅系遂寧組母巖發(fā)育形成的紅棕紫泥和三疊系飛仙關(guān)組母巖發(fā)育形成的暗紫泥為研究對象，采用直剪試驗(yàn)的方法，通過對比分析和線性擬合，研究了重慶紫色土區(qū)坡耕地土壤的抗剪強(qiáng)度特征。主要內(nèi)容包括：
　?、诺[石含量、顆粒組成、微團(tuán)聚體及液塑限等物理參數(shù)隨坡耕地坡面位置的變化規(guī)律。紅棕紫泥和暗紫泥的坡頂土壤容重及礫石含量都大于坡腳;紅棕紫泥顆粒

3、組成及微團(tuán)聚體含量自坡頂?shù)狡履_存在顯著差異，暗紫泥無顯著差異;紅棕紫泥液限、塑限及塑性指數(shù)存在較大差異，坡頂小于坡腳，暗紫泥的液限、塑限及塑性指數(shù)差異較小。
　?、破赂赝寥赖目辜魪?qiáng)度特征。剪應(yīng)力隨著剪切位移的變化，先急劇增大，然后增大幅度慢慢減小，大部分土壤樣品的剪切過程都出現(xiàn)剪切硬化現(xiàn)象，只有暗紫泥的土壤在含水率為9％、垂向壓力為100kPa時出現(xiàn)軟化現(xiàn)象，對應(yīng)剪切位移達(dá)到4mm時的剪應(yīng)力或剪切峰值為抗剪強(qiáng)度?？辜魪?qiáng)度與垂直壓

4、力呈良好的線性正相關(guān)關(guān)系，相同條件下，垂向壓力越大，抗剪強(qiáng)度越大，抗剪強(qiáng)度隨垂向壓力的變化率與含水率有關(guān)。其他條件相同的情況下，暗紫泥的粘聚力和內(nèi)摩擦角大于紅棕紫泥，黏聚力隨含水率的變化出現(xiàn)一個或兩個峰值，坡腳土壤比坡頂土壤峰值出現(xiàn)得更晚。紅棕紫泥坡頂?shù)狡履_土壤S-1～S-5的黏聚力最大值分別為26.07kPa、25.62kPa、28.43kPa、46.53kPa、53.75kPa，對應(yīng)的含水率分別為15％、11％、17％、19％、19

5、％;暗紫泥坡頂?shù)狡履_土壤F-1～F-5的黏聚力最大值分別為62.30kPa、57.49kPa、54.73kPa、52.93kPa、49.94kPa，對應(yīng)的含水率分別為13％、15％、13％、17％、19％。內(nèi)摩擦角的大小隨含水率的變化呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，紅棕紫泥坡頂土壤內(nèi)摩擦角隨含水率的變化率大于坡腳，而暗紫泥坡頂土壤內(nèi)摩擦角隨含水率的變化率小于坡腳。粘聚力和內(nèi)摩擦角與土壤坡面位置有關(guān)，對于紅棕紫泥，坡頂土壤黏聚力小于坡腳土壤的黏聚力，低

6、含水率時，內(nèi)摩擦角隨坡耕地坡面位置的變化較小，高含水率時，內(nèi)摩擦角隨坡耕地坡面位置有明顯變化;而對于暗紫泥，坡頂土壤黏聚力和內(nèi)摩擦角與坡腳土壤差異不大。
　?、瞧赂赝寥揽辜魪?qiáng)度的影響因素。紅棕紫泥坡頂?shù)狡履_土壤黏粒含量、顆粒級配條件及巖石碎屑的差異比暗紫泥大，因此本試驗(yàn)中，紅棕紫泥抗剪強(qiáng)度的影響因素研究結(jié)果比暗紫泥理想。黏粒含量越大，黏聚力越大，這在紅棕紫泥中表現(xiàn)得較為明顯，黏粒含量對內(nèi)摩擦角的影響遠(yuǎn)小于黏粒含量對黏聚力的影響。

7、顆粒級配條件對粘聚力和內(nèi)摩擦角都有一定的影響，紅棕紫泥的級配條件對黏聚力的影響性大小所對應(yīng)的含水率依次為21％＞17％＞25％＞9％＞13％，而暗紫泥為9％＞17％＞13％＞25％＞21％;紅棕紫泥的級配條件對內(nèi)摩擦角的影響性大小所對應(yīng)的含水率依次為25％＞13％＞21％＞17％＞9％，暗紫泥為25％＞13％＞9％＞17％＞21％。巖石碎屑對紅棕紫泥黏聚力的影響性所對應(yīng)的含水率大小依次為21％＞17％＞25％＞13％＞9％，暗紫泥為13