东南崩岗侵蚀区崩壁土壤岩土特性的空间分异特征

为明确花岗岩崩岗区崩壁土壤理化性质与抗剪强度的空间异质性,进一步量化两者之间的定量关系,以福建省安溪县典型崩岗区崩壁土壤为研究对象,对崩壁垂直(红土层、砂土层和碎屑层)和水平(表层和内部)两个方向不同深度土壤理化性质和抗剪强度的差异进行分析。结果表明:崩壁不同土层表层土壤游离态铁铝氧化物和无定形态铁铝氧化物含量均大于内部土壤,而有机质、pH值、颗粒组成和抗剪强度参数不同土层表层和内部土壤的差异规律不明显;崩壁不同土层土壤性质差异显著,红土层土壤的游离态铁铝氧化物、无定形态铁铝氧化物含量、黏粒、黏聚力最大,碎屑层最小;相关分析表明土壤游离态和无定形态铁铝氧化物、有机质、中粉粒和更小细颗粒与土壤黏聚力呈显著正相关,游离氧化锰、粗粉粒及以上粗颗粒与黏聚力呈显著负相关;内摩擦角与游离氧化铁呈显著正相关;逐步回归分析表明无定形氧化铝、游离氧化铁、细黏粒、细粉粒为影响崩壁抗剪强度的主要土壤因子,根据4个主要影响因子建立了崩壁土壤抗剪强度的预测模型(r=0.96,P<0.01,RMSE=10.44)。

花岗岩红壤丘陵区崩岗土体界限含水量的温度效应研究

水分和温度会显著影响花岗岩红壤的力学状态,是崩岗发生和发展的两大驱动因素。以崩壁三个土层土壤:红土层、砂土层和碎屑层为研究对象,在15、25、40和60℃温度条件下对三个土层土壤的液塑限和结合水含量开展研究。结果表明:红土层的液限、塑限和塑性指数均高于砂土层和碎屑层,碎屑层土壤的液塑限最小。崩岗土壤的液塑限与细黏粒、有机质和氧化铁的含量呈线性正相关。温度从15℃升高至40℃时,三个土层土壤的液限和塑限均显著降低,同时土壤的结合水含量均降低。温度从40℃升高至60℃,红土层、碎屑层土壤塑限和红土层、砂土层土壤液限有所上升。温度对土壤结合水含量的影响规律与土壤液塑限的变化趋势一致。碎屑层土壤的液限接近饱和含水量,且液限随温度升高逐渐降低。在夏季高温多雨的情况下,碎屑层土壤最容易发生流动变形,可能是导致崩壁崩塌的主要原因之一。

温度对崩壁红土层土壤干缩裂隙形态影响的定量研究

【目的】探究干燥温度对土壤水分的蒸发速率及其崩壁土壤干缩裂隙的发育过程的影响,为准确认识崩壁土壤裂隙的形态及其对揭示崩岗的发展过程提供理论依据。【方法】研究选取典型崩岗区崩壁的红土层土壤,模拟干缩裂隙发育过程,通过图像处理技术,定量分析裂隙表面参数,探讨温度对崩壁红土层土壤裂隙发育的影响。【结果】温度降低,土壤水分蒸发速率下降,裂隙面积和裂隙总长度增大,裂隙率提高,同时块区面积降低,块区个数以及裂隙条数、节点数显著增加,整个土体呈现出越发破碎的状态。由于裂隙条数的显著增加,低温状态下(40℃)裂隙的平均长度小于高温条件(80℃)的试样,即低温条件较高温条件土壤裂隙发育数量更多,平均长度更小;土壤裂隙的平均宽度随温度升高呈现增大的趋势;分形维数随着温度的降低呈现增大的趋势。黏粒含量显著影响土壤干缩裂隙发育的温度效应。【结论】在较低温度条件下,崩壁红土层表层土壤水分蒸发时间长,裂隙发育过程更缓慢,但发育程度高,裂隙结构更复杂。