土壤剪切力影響因素研究

1、臨沂地區(qū)原狀土與重塑土抗剪強度墊異研究II目錄TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark2 o Current Document 摘要II關(guān)鍵詞II HYPERLINK l bookmark4 o Current Document AbstractIllKeywordsIll HYPERLINK l bookmark8 o Current Document 1前言1 HYPERLINK l bookmark10 o Current Document 2材料與方法4 HYPERLINK l bookmark12 o Current Document 2.1土壤的采集4

2、HYPERLINK l bookmark14 o Current Document 2.2直剪儀構(gòu)造及其原理5 HYPERLINK l bookmark16 o Current Document 2.3實驗步驟及測定方法6 HYPERLINK l bookmark18 o Current Document 3實驗數(shù)據(jù)處理與分析7 HYPERLINK l bookmark6 o Current Document 3.1原狀土與重塑土剪切比較8 HYPERLINK l bookmark20 o Current Document 3.1.1剪切曲線差異8 HYPERLINK l bookmark43

3、 o Current Document 3.1.2影響抗剪強度的因素14 HYPERLINK l bookmark78 o Current Document 3.2原狀土與重塑土的線性擬合17 HYPERLINK l bookmark80 o Current Document 3.2.1散點圖17 HYPERLINK l bookmark94 o Current Document 3.2.2擬合曲線19 HYPERLINK l bookmark96 o Current Document 4結(jié)果與討論195參考文獻216致謝23華中農(nóng)業(yè)大學2013屆本科畢業(yè)論文華中農(nóng)業(yè)大學2013屆本科畢業(yè)論文

4、摘要從土壤力學上看，土壤水蝕是雨滴對土粒的濺擊剪切作用和徑流對土粒的沖刷剪切作用的過程綜合，所以土壤的抗剪強度是區(qū)域水土流失評價中反映土壤力學特性的重要指標；為了從土壤力學方面探索防治水土流失的途徑與措施，該文采用直剪儀對臨沂地區(qū)山5種典型植被的原狀土和重塑土抗剪強度進行試驗測定。通過比較相同植被同干密度、同含水率的原狀土與重塑土在同一垂直荷載下的剪切差異，以期得到從較易獲得的重塑土抗剪強度到原狀土的回歸模型，并研究影響土壤抗剪強度的土壤屬性因素。研究結(jié)果表明：原狀土剪切位移小于重塑土；在相同垂直荷載作用下，同一植被原狀土的抗剪強度大于與其同干密度、同含水率的重塑土。原狀土的剪切破壞近似于塑性

5、破壞，而重塑土則屬于彈性破壞；原狀土的抗剪強度并以此建立關(guān)于原狀土的抗剪強度回歸模型；垂直荷載、土壤干密度、土壤含水率影響土壤的抗剪強度，可以建立相應的回歸模型。關(guān)鍵i司:抗剪強度；干密度；原狀土；重塑土；含水率；回歸模型臨沂地區(qū)原狀土與重塑土抗剪強度墊異研究臨沂地區(qū)原狀土與重塑土抗剪強度墊異研究ABSTRACTFiomtheviewofsoilmechanics,soilerosionistheprocessofraindropsonthesoilpaiticlesplashsheaimgactionandnuioffsheareffectonsoilpaniclesynthesis,sot

6、hesoilshearstrengthisoneofthemipoitantindexestoreflectthecharactensticsofsoilmechanicsinassessmentofregionalsoilandwaterloss；Inordertoexplorethewaysandmeasuresofpreventingandcontrollmgsoilandwaterlossfiomsoilmeclianics,thispaperadoptstheundistxnbedsoildirectshearapparatusfor5kindsoftypicalvegetation

7、inLinvimountainandremoldedsoilshearstrengthtest。Tluoughthecompansonofthesamevegetationwiththestemofundistuibedsoilandremoldedsoildensity,thewatercontentmthesameveilicalloadsheardiffeiencejnordeitogetmoreeasilyremoldedsoilobtainedfiomtheshearstrengthofundisturbedsoiltotheregiessionmodel,andtheinfluen

8、ceofsoilpropertiesonshearstrengthofsoilfactorsandthemfluenceofsoilpiopertiesonshearstrengthofsoilfactorsTheresultsshowthat:undistuibedsoilsheardisplacementthanremoldedsoil;Underthesameverticalloachthesamevegetationintactsoilshearstrengthisgreaterthanthesamedrydensity,remoldedsoilwithwatercontent.She

9、arfailureoftheundistiubedsoilissimilartoplasticfailuie,andlemoldedsoiliselasticdamage.Theshearstrengthandtheestablislunentoftheundistiubedsoilshearstiengthregiessionmodelofundistiubedsoil;veilicalload,soildensity,soilmoistuieeffectsonsoilshearstrength,canestablishtheconespondmgregressionmodel.KEYWOR

10、DS:Sheaistrength:diydensity；undistiubedsoil：remoldedsoil：moistuiecontent；regiessionmodel華中農(nóng)業(yè)大學2013屆本科畢業(yè)論文臨沂地區(qū)原狀土與重塑土抗剪強度墊異研究 1前言：水土流失是指地球陸地表面的土壤及其母質(zhì)、巖石等在受水力、風力、凍融和重力等作用下所產(chǎn)生的侵蝕、搬運和堆積過程卩】，包括水力侵蝕、風力侵蝕、重力侵蝕、凍融侵蝕和化學侵蝕等3】。水土流失是水土保持學科和山區(qū)國土整治的常用概念，美、英、前蘇聯(lián)等多數(shù)國家釆用土壤侵蝕一詞，其含義與水土流失一詞基本一致，即指在降雨、風等各種外營力作用下引起土壤的分離、

11、搬運和堆積。土壤侵蝕包括土壤的流失與水分的流失，兩者形影相隨、相伴而失，其核心是土壤的流失。土壤侵蝕是一個全球性的問題，依據(jù)聯(lián)合國(1980)環(huán)境規(guī)劃資料，全球每年有近20007Jlmr的土地因土壤侵蝕而喪失部分或全部生產(chǎn)力習。土壤侵蝕是通過降低土壤的水分、養(yǎng)分和有機質(zhì)的可利用性，以及根系層的厚度來影響作物產(chǎn)量。Pimentel研究認為創(chuàng)】，土壤侵蝕能減少30%以上的土壤透水性，且水力侵蝕和風力侵蝕通過有選擇地搬運細土顆粒和有機質(zhì)，使坡地上土壤持水能力降低，這不僅降低或損失了土地的生產(chǎn)力，而且引起了嚴重的環(huán)境問題；Judson(1981)估計QI,每年由河流輸送入海洋的泥沙，從集中農(nóng)業(yè)和放牧開

12、始以前的100億噸，迄今增至250-500億噸之多;Dudal(1981)研究指出,世界范圍內(nèi)的土壤侵蝕以及其他因素引起的農(nóng)田縮減、土壤退化導致每年有6007J公頃肥沃的土地不可逆轉(zhuǎn)地喪失生產(chǎn)力；Higgms(1982)及其合作者研究指出】，自從人類定居從事農(nóng)業(yè)生產(chǎn)以來，土壤侵蝕己毀掉了約4.3億公頃的用地；Bmmgh(1981)估計嚴】，全球每年農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用地因為土壤侵蝕損失為300萬公頃，因沙漠化損失200萬公頃。土壤侵蝕導致土地生產(chǎn)力的喪失以及土地荒化、沙漠化等，嚴重威脅人類的生存，因此研究土壤侵蝕規(guī)律其意義是不言而喻的。防止水土流失，保護、改良和合理利用水土資源，維護和提高土地生產(chǎn)力，以

13、利于充分發(fā)揮水土資源的經(jīng)濟效益、社會效益和生態(tài)效益，實現(xiàn)生態(tài)環(huán)境良性循環(huán)的綜合性技術(shù)措施。水和土是人類賴以生存的物質(zhì)基礎(chǔ)，是發(fā)展農(nóng)業(yè)乃至國民經(jīng)濟的基本要素。水土保持工程對開發(fā)建設(shè)山區(qū)、丘陵區(qū)和風沙荒漠區(qū)，對減少水、旱、風、沙災害，實現(xiàn)生態(tài)平衡具有重要作用。水土保持需堅持防治并舉、治管結(jié)合、因地制宜、全面規(guī)劃、綜合治理、除害興利的工作方針，以及生物措施和工程措施相結(jié)合、坡面治理與溝道治理相結(jié)合、田間工程與蓄水保土耕作措施相結(jié)合、治理與發(fā)展生產(chǎn)相結(jié)合、當前利益與長遠利益相結(jié)合的原則。其主要措施有：（1）生物措施。植樹種草，封山育林，綠化大地，按不同地形營造各種水土保持林和綠化草帶，用以涵蓄雨水，增

14、強土壤凝聚力，減緩地表徑流。（2）工程措施。修筑水平梯田、培地坡、建塘壩、筑谷坊、開挖攔洪溝等，把雨水攔蓄起來，減輕地表徑流對土壤的沖擊。（3）耕作措施。實行等高種植、帶狀壟作、糧草輪作、間作套種，使農(nóng)田具有合理的生態(tài)結(jié)構(gòu)。特別是要在25以上的坡耕地上實行退耕還林，在沙化土地上退耕還草，以增強地表覆蓋，防治水土流失。良好而完善的水土保持措施，可以防止土壤侵蝕，減少水、旱、風、沙災害，避免土地生產(chǎn)力衰退，有利于繁榮山區(qū)經(jīng)濟，也有利于下游河流的治理和整個國民經(jīng)濟的發(fā)展。沂蒙山區(qū)是北方土石山區(qū)的典型代表，具有土壤表層疏松、夾雜石礫、土層淺薄、土壤涵蓄水能力低、人口密度大的特點，中度及以上的土壤侵蝕強

15、度面積達到50%,土壤侵蝕嚴重】。我國政府己將沂蒙山區(qū)列為國家水土保持重點工程建設(shè)區(qū)。本次研究正是以這一地區(qū)5種典型土壤為對象。從土壤力學上看，土壤水蝕是雨滴對土粒的濺擊剪切作用和徑流對土粒的沖刷剪切作用的過程綜合，所以土壤的抗剪強度是區(qū)域水土流失評價中反映土壤力學特性的重要指標之一;近年來，我國水土流失的治理己由小流域轉(zhuǎn)向較大區(qū)域的集中連片治理，作為水土保持基礎(chǔ)的土壤侵蝕研究日益關(guān)注區(qū)域和全國尺度上的宏觀研究，在土壤侵蝕宏觀研究中，土壤作為被侵蝕的對象,是影響土壤侵蝕量和流失量的因子之一,而土壤抗剪強度是最能體現(xiàn)出區(qū)域水土流失過程中土壤抵抗徑流沖刷剪切能力的指示指標之一，所以進行水土流失土壤

16、抗剪強度規(guī)律的研究，對于區(qū)域和全國水土流失整治的宏觀決策（如防止重力侵蝕、增加斜坡穩(wěn)定性）十分重要，尤其是研究天然含水量狀態(tài)下的原狀土抗剪強度,對于基本農(nóng)田建設(shè)中校核梯田邊坡的穩(wěn)定性、確定梯坡邊坡設(shè)計坡度以防止水土流失更為重要。在實際生產(chǎn)實踐中,通過原狀土剪切試驗求得其抗剪強度既費時，乂不便，許多研究人員進行了很多有益的探索，希望找到一個較易得得方法得到原狀土的抗剪強度，并得到了許多方法。在國外，Wu等提出根系與土壤的膠結(jié)關(guān)系及各有關(guān)現(xiàn)代根系抗拉、土壤的抗剪試驗等研究，根系固土力學機制的研究上了一個新的高度；ChepilWS研究表明卩叩土壤質(zhì)地對風蝕度有很大影響，質(zhì)地最粗和最細的土壤比中等質(zhì)地

17、的土壤更易風蝕，風蝕度隨土壤中直徑小于0.42nmi或0.84nmi土粒的百分數(shù)而變化，隨土壤中砂粒、粘粒和粉粒的比率而變化卩徳國土壤學家wollny2。】于1877年第一個從事土壤侵蝕實驗以來，人們就開始研究土壤類型、土壤性質(zhì)對土壤侵蝕的影響。Bennet】于1926年第一個認識到土壤的抗侵蝕性質(zhì)隨土壤的不同而變化，他研究了古巴的磚紅壤，測定了影響土壤抗侵蝕能力的重要土壤性質(zhì)，如土壤質(zhì)地、土壤結(jié)構(gòu)、有機質(zhì)含量和化學組成。Elision認為土壤的侵蝕動力是黃土抗侵蝕能力與抗剪強度的關(guān)系研究由分離土壤的能力和搬運土壤的能力兩個相互獨立的因素組成卩0】，研究土壤抗侵蝕能力也可分為土壤可分離性和土壤

18、可搬運性兩個方面來描述。國內(nèi)許多研究人員也做了一些研究，張愛國同指出影響水土流失過程中土壤抗剪強度的主導因素是容重、粉/黏、土壤含水量、土壤有機質(zhì)含量;抗剪強度隨土壤類型發(fā)生有規(guī)律的變化;抗剪強度在中國水蝕區(qū)范圍內(nèi)有較明顯的空間分異規(guī)律(包括水平分異規(guī)律和垂直剖面構(gòu)型規(guī)律)。王為等W建立了農(nóng)業(yè)土壤抗剪強度與土壤所承受的垂直壓力、含水量之間的數(shù)學模型。張曉明等Pl指出以重塑土的抗剪強度、原狀土的含根量和極細根的平均抗拉強度為自變量，原狀土的抗剪強度為因變量，可以建立顯著相關(guān)的回歸方程；有研究資料表明el,土壤的垂直壓力與含水量是影響抗剪強度的主要因素。郭書魁“利用顆粒流理論對直剪試驗進行數(shù)值模擬

19、，分析了顆粒級配、孔隙比、顆粒接觸剛度、顆粒摩擦系數(shù)和顆粒形狀等細觀參數(shù)的變化對宏觀抗剪強度的影響。郭培才等卩4】，通過對不同土壤剖面(0-10cm,20-30cm,40-50cm)層次的草地、林地、農(nóng)地的采樣分析得出水穩(wěn)性團粒含量是反映土壤抗侵蝕能力的最佳指標，并對土地類型作了定性定量分析，將土壤抗侵蝕能力劃分為極弱、弱、中等、強、極強五個等級。蔣定生、范興科等山】從宏觀上分析研究了黃土高原的原狀土和擊實黃土的抗剪強度規(guī)律，他們得出：在水平變化規(guī)律上，土壤的粘聚力呈現(xiàn)由北向南漸次遞增的趨勢，內(nèi)摩擦角有自北向南漸次減少的趨勢；在縱向變化規(guī)律上，隨土層深度的增大，土壤容重增大，抗剪強度也有所提高

20、；蔣定生】通過對黃土高原的抗剪強度分析后認為：孔隙度、粘粒含量、容重、水分等是影響抗剪強度的重要因素，并建立了這些因素與粘聚力和內(nèi)摩擦角之間的關(guān)系表達式，這對于分析和研究黃土抗剪強度奠定了基礎(chǔ)。潘利君等2】在分析土壤抵御外力扭剪的能力后，認為土壤抗剪力制約著土壤的抗侵蝕能力，但他們做的工作很少。代全厚等卩】通過對嫩江大提護坡植物根系和抗剪強度分析發(fā)現(xiàn)，土壤穩(wěn)定性與植物根量關(guān)系密切，根量大，土壤抗剪強度大，而且能網(wǎng)絡(luò)固持土壤增強土壤的穩(wěn)定性，土壤抗剪強度與植物根量有明顯的相關(guān)性；土壤根系可以提高土壤的抗侵蝕能力，張祖榮認為由于須根的穿插和纏結(jié)作用，促進了土粒的團聚，王庫2】通過植物根系對土壤抗侵

21、蝕能力的影響得出：直徑小于1mm的根系在提高土壤水力學效應方面的貢獻最大。已經(jīng)有許多科學家對土壤侵蝕性做出了很深入地研究，但是仍還有許多問題有待進一步解決與探討：（1）在影響土壤抗侵蝕能力的各項因素中，哪些因素適合作為評價指標。（2）加強對土壤抗剪強度的認識與研究，前人對土壤抗蝕抗沖性的機理，經(jīng)過幾十年科學工作者的艱辛研究，己有了更深入的認識，但在抗剪強度這一領(lǐng)域里卻還遠遠不夠，因此為了找出更好的應對土壤侵蝕的對策，加強對土壤抗剪強度的研究是很有必要的。為了從土壤力學方面探索防治水土流失的途徑與措施，本文采用直剪儀對臨沂地區(qū)山5種典型植被的原狀土和重塑土抗剪強度進行試驗測定。通過比較相同植被同

22、干密度、同含水率的原狀土與重塑土在同一垂直荷載下的剪切差異，以期得到從較易獲得的重塑土抗剪強度到原狀土的回歸模型，并研究影響土壤抗剪強度的土壤屬性因素。2材料與方法2.1土壤的采集項目區(qū)位于山東省的東南部，地近黃海，夏季炎熱多雨，冬季寒冷干燥。暖溫帶大陸性季風氣候，四季分明，夏秋季節(jié)雨量充沛，氣候溫和，全年平均氣溫14.1C,極端最高氣溫39.C,最低氣溫-24.TC,年降水量849毫米，全年無霜期200天以上。根據(jù)立地條件的差異，選取項目區(qū)的6種主要典型土壤:花生地01、花生地02、花生地03、玉米地、林地01,林地02。因為早在60年代，朱顯謨先生就指出21：土壤抗沖性的增強，主要取決于根

23、系的纏繞、固結(jié)和串連土體作用，這種作用使土體有較高的水穩(wěn)結(jié)構(gòu)和抗蝕強度。通過挖土壤剖面確定土壤剖面特征，選取最有代表性的A層取土樣作為實驗材料，土壤基本性質(zhì)見表io使用SDJ-1型三速電動等應變直剪儀進行快剪試驗，作出抗剪強度與垂直荷載（100、200、300、400kPa）的關(guān)系圖，求得黏聚力C和內(nèi)摩擦角叭環(huán)刀法測定土壤容重及天然密度，烘箱法測定土壤天然含水率。取回土樣經(jīng)風干、研碎，除去其中的根、大石礫等,按照試驗測得原狀土的含水率和干密度配制成與原狀土同含水率、同密度的重塑土,進行快剪試驗，操作同原狀土。為簡明表示土樣結(jié)果，重塑土記為原狀土記為，每種土樣按典型植被加重塑土或原狀土編號加垂直

24、荷載命名O表1試驗土壤的機械組成及基本理化性質(zhì)Table1thetestedsoilmechanicalcompositionandphysicochemicalpiopeities土名粘粒(0.002mm)粉粒(0.002-0.05mm)砂粒(0.05-2mm)質(zhì)地判斷天然容重(g/cm3)含水率(%)花生地0112.9312.6275.20壤質(zhì)砂土1.767.40花生地0316.5415.7968.40砂質(zhì)壤土1.8011.10花生地0520.0713.9566.34砂質(zhì)壤土1.8113.0033.0044.5736.171.731.70L5415.4015.3019.7039.1931.

25、0029.71壤土壤土粘壤土林地0128.59林地0225.20玉米地35.082.2直剪儀構(gòu)造及其原理12乒牝川4列切血兒強力鄧軸承丨0皿&2“心1仏艷乙M、7井1九杠桿圖1直剪儀示意圖8】Fig.1Schematicdiagramofdirectshearapparatus10應變投制丈直剪儀示意圖1輪釉；2底座；3透水石；4垂直變形星表；5-活塞；6上金；7土祥；8水平位移量表；9-星力球：10下盒圖2結(jié)構(gòu)圖Fig2.stmctuiediagram用直剪儀來測定土的抗剪強度是最簡單的一種方法，它所測定的是土樣預定剪切面上的抗剪強度。直剪儀按加荷方式的不同，可分為應變控制式和應力控制式兩種

26、。前者是以等速水平推動試樣產(chǎn)生位移并測定相應的剪應力；后者則是對試樣分級施加水平剪應力，同時測定相應的位移。我國目前普遍采用的是應變控制式直剪儀叫該儀器的主要部件由固定的上盒和活動的下盒組成，試樣放在盒內(nèi)上下兩塊透水石之間。試驗時，由杠桿系統(tǒng)通過加壓活塞和透水石對試樣施加某一法向應力S,然后等速推動下盒，使試樣在沿上下盒之間的水平面上受剪直至破壞，剪應力t的大小可借助與上盒接觸的量力環(huán)測定，即為該垂直壓力下土的抗剪強度。然后根據(jù)庫侖定律確定土的抗剪強度參數(shù)：內(nèi)摩擦角巾和內(nèi)聚力C,則可以根據(jù)庫倫抗剪強度公式：T?=c+btan0求出其抗剪強度了。直接剪切試驗根據(jù)試樣的排水固結(jié)作用分為快剪、固結(jié)快

27、剪和慢剪三種?？旒羰鞘┘哟怪焙奢d和剪切過程都不使試樣排水固結(jié)；固結(jié)快剪是加垂直荷載后使試樣完全固結(jié)，但在剪切過程中不使試樣充分排水固結(jié)。每種試驗方法求得的抗剪強度指標適用于排水固結(jié)條件與其相對應的工程問題。2.3實驗步驟及測定方法(1)試驗前準備工作：a.取代表性土樣風干、碾碎、過2mm篩，稱料0.5kg加水潤濕24h；擊樣：用擊樣法擊樣；用環(huán)刀取樣（環(huán)刀內(nèi)壁涂一層凡士林，刀口向下）；削平試樣（2）試驗操作步驟：在上下剪切盒中放透水石、蠟紙：環(huán)刀刀口向上將土樣推入剪切盒；將傳壓活塞放在試樣上，并加鋼球、加壓框架、百分表；加垂直荷載，并將百分表調(diào)零；卸下固定銷，開動秒表，以0.8/wn/mm（4

28、r/mui）的速度勻速加荷，使試樣在3-5min內(nèi)剪壞（百分表讀數(shù)不變或后退時）,并繼續(xù)剪切至剪切位移為4mm時停止，記下破壞值（百分表讀數(shù)），當剪切過程中測力計百分表無峰值時，剪切至剪切位移達6mm時停止；記下百分表讀數(shù)（估至0,001mm）；退掉剪切力和垂直壓力，移動壓力框架，取出試樣，測含水量。3實驗數(shù)據(jù)處理與分析法國科學家Coulomb于1776對土進行了一系列試驗得到土的加載抗剪強度線，對砂性土和黏性土其抗剪強度的規(guī)律可分別釆用如下公式描述。砂性土：t=otan4）（1）黏性土：t=c+otand（2）式中：工為土的抗剪強度；。為正應力；d為土的內(nèi)摩擦角；c為土黏聚力。土壤抗剪強度是

29、由顆粒間的滑動所產(chǎn)生的內(nèi)摩擦力和顆粒間連續(xù)拉引細微顆粒的粘聚力構(gòu)成，粘結(jié)力使細微顆粒粘著或凝聚在一起，數(shù)值大小通常用庫倫公式表示：t=c+otan式中：t土的抗剪強度（kPa）；o作用在剪切面上的法向應力（kPa）；4）-土的內(nèi)摩擦角；c土的粘聚力（kPa）。土壤的內(nèi)摩擦力是指土壤顆粒表面之間的摩擦力。在土體剪切過程中,剪切面上下之間的土粒發(fā)生相對移動所產(chǎn)生的摩擦力。因這種摩擦力存在于土體的內(nèi)部，故稱為內(nèi)摩擦力。內(nèi)摩擦力有作用于剪切面的法向應力。與土體的內(nèi)摩擦角tan4）組成，內(nèi)摩擦力的數(shù)值為這兩項的乘積。粘聚力是粘性土區(qū)別于無粘性土的特征，使粘性土的顆粒粘在一起成為團粒結(jié)構(gòu)，而非無粘性土單粒

30、結(jié)構(gòu)。粘聚力來源于以下兩部分：電分子吸力粘性土顆粒極細，土粒表面帶負電荷，土中水分子的正電荷一端與土粒表面吸引，定向排列成結(jié)合水，產(chǎn)生粘聚力。土中天然膠結(jié)物質(zhì)土中含有硅鐵碳酸鹽等物質(zhì)，對土粒產(chǎn)生膠結(jié)作用，使土具有粘聚力。土壤抗剪強度指標c、4）是決定土壤抗剪強度大小的主要內(nèi)在因素，所以對土壤抗剪強度的研究一般都是分為不同對土壤的粘聚力和內(nèi)摩擦角的研究。土體的結(jié)構(gòu)、密度、含水量等因素都與抗剪強度指標有很大的關(guān)系，對于某一試驗區(qū)來說，土體的結(jié)構(gòu)和密度變化不會很大，而含水量對抗剪強度指標的影響可能要大于其他因素。尤其對非飽和土來說，含水量的變化直接影響了非飽和土的一個重要的指標-基質(zhì)吸力，研究表明，

31、基質(zhì)吸力與土壤的表觀凝聚力有關(guān)，而表觀凝聚力是總凝聚力的一部分，因此含水量的變化對土壤抗剪強度有很大的影響。挖取土壤剖面選取A層代表性土壤，使用SDJ-1型三速電動等應變直剪儀進行快剪試驗，作出抗剪強度與垂直荷載（100、200、300、400kPa）的關(guān)系圖,求得黏聚力C和內(nèi)摩擦角。環(huán)刀法測定土壤容重及天然密度，烘箱法測定土壤天然含水率。取回土樣經(jīng)風干、研碎，除去其中的根、大石礫等，按照試驗測得原狀土的含水率和干密度配制成與原狀土同含水率、同密度的重塑土,進行快剪試驗，操作同原狀土。3.1原狀土與重塑土剪切比較-D3丄1剪切曲線差異原狀樣在低法向壓力下表現(xiàn)出超固結(jié)土的應力一應變關(guān)系特征，即在

32、應變硬化階段，盡管出現(xiàn)顯著的塑性變形，但由于塑性應變增加了土體繼續(xù)變形的阻力,使其能夠承受更大的應力，且屈服點不斷提高，直到達到峰值，土體才發(fā)生破壞,到達峰值以后，應變再繼續(xù)發(fā)展，應力反而下降，這一階段稱為應變軟化階段，但最終應力并不隨應變的增加而下降，而是保持某一值見圖3中曲線(1)；而對于重塑土，應力隨應變的發(fā)展過程不會出現(xiàn)峰值強度見圖3中曲線(2)o圖3標準土體的剪應力一剪切位移關(guān)系曲線Fig.3standardofsoilshearrelationcuivesbetweenstressandsheardisplacement根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，得到了不同土樣的剪切位移曲線，如下圖4-15。多

33、數(shù)情況下，隨著垂直荷載的增加，剪應力會增大，但也有例外情況如圖10玉米地原狀土剪切位移曲線，出現(xiàn)了300KPa荷載下的剪應力要大于400KPa垂直荷載下的剪應力，但重塑土保持正常的規(guī)律，說明某些土壤在一定垂直荷載下才滿足庫倫定理，本次試驗土壤花生地土壤在300KPa以下的庫倫曲線才有意義。圖14林地02原狀土剪切位移曲線表現(xiàn)出在后期400KPa垂直荷載下要大于300KPa垂直荷載下的剪應力，前期要小于，也一定程度上說明庫倫曲線的適用性。9.5.26493.212253184.31S512S63E2.9639禮957351054379.M5剪切往移/0Olum圖4花生地01原狀土剪切位移曲線Fi

34、g.4undisturbedsoilsheardisplacementcurveofpeanuts01華中農(nóng)業(yè)大學2013屆本科畢業(yè)論文華中農(nóng)業(yè)大學2013屆本科畢業(yè)論文 XI+100K皿-200Kpa300Kpa400KPaE5.5486995124.S52183152502S5.82236998.S3446S0S.$50593剪切位移/0.01didoooooo5o5;、卩；522圖5花生地01重塑土剪切位移曲線Fig.5theremoldedsoilsheardisplacementcuiveofpeanuts01300250050bt0.05通過方差齊次性檢驗；單因素方差分析結(jié)果由圖可

35、知p=0.1650.05,即原狀土抗剪強度和重塑土差異不明顯。說明兩者具有一定相關(guān)性，為我們用函數(shù)關(guān)系描述它提供了科學依據(jù)。302520ooooooO5051XIX100150抗剪強度曲200250圖24原狀土抗剪強度與重塑土剪強度關(guān)系散點圖臨沂地區(qū)原狀土與重塑土抗剪強度墊異研究臨沂地區(qū)原狀土與重塑土抗剪強度墊異研究：0050100150200環(huán)抗魏度海250Fig.24Undisturbedsoilandremoldedsoilshearstrengthshearstrengthbetweenscatterdiagram對散點圖通過excel趨勢擬合，找到最合適的如圖25的擬合曲線。從而得到

36、了原狀土與重塑土的擬合曲線3005000500圖25擬合曲線Fig.25cuivefitting3.2.2擬合曲線原狀土和重塑土抗剪強度擬合曲線如下：y=l.13741+11.762R2=0.8722擬合曲線的復相關(guān)系數(shù)為0.8722,擬合精度較高。從而得到了原狀土和重塑土的擬合函數(shù)，對簡化原狀土抗剪強度的獲得有一定的幫助。4結(jié)果與討論簡單分析中，可以得到根系因素對土體抗剪強度影響很大，土壤質(zhì)地、含水量、有機質(zhì)等土壤屬性指標也影響土壤抗剪強度。土壤屬性值可以作為評價土壤抗剪強度的評價指標。同一植被下，在同一荷載作用下的具有相同含水率、干密度的原狀土和重塑土相比較:原狀土的剪切近似于華中農(nóng)業(yè)大學

37、2013屆本科畢業(yè)論文華中農(nóng)業(yè)大學2013屆本科畢業(yè)論文 #塑性破壞，而重塑土則屬于彈性破壞且在相同垂直荷載作用下，原狀土的剪切位移要小于重塑土；原狀土和重塑土的抗剪強度具有良好的相關(guān)關(guān)系，能擬合成回歸曲線,可用公式y(tǒng)=1.1374x+11.762表示。公式考慮的因素還比較簡單，公式的適應性有待于進一步研究。華中農(nóng)業(yè)大學2013屆本科畢業(yè)論文臨沂地區(qū)原狀土與重塑土抗剪強度墊異研究22考文獻1王為、李小昱、王轉(zhuǎn)衛(wèi)農(nóng)業(yè)土壤抗剪強度的試驗研究J干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究,20023(1):125-1272王庫.植物根系對土壤抗侵蝕能力的影響J土壤與環(huán)境,2001,10(3):250-252【3】代全厚、張力.

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39、提高土壤抗侵蝕能力的初步研究J渝西學院學報(自然科學版)，2002,15(1):31-35.11孫一源，高行方,余登苑農(nóng)業(yè)土壤力學M北京:農(nóng)業(yè)出版社,1985.54-97.12姚賢良，程云生土壤物理學M.北京:農(nóng)業(yè)出版社，1986.195-207.【13】蔣定生等編著.黃土高原水土流失與治理模式.北京：中國水利水電出版社.199714郭培才，張振中黃土區(qū)土壤抗蝕性預報及評價方法研究.水土保持學報.1992,6(3)15潘利君,Ii-.E.Beigsnia.利用土壤入滲速率和土壤抗剪力確定土壤侵蝕等級，水土保持學報,1995,9(2)【16】郭書魁.豎向加筋砂土直剪試驗的顆粒流數(shù)值分析D.浙江：

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