岩土含水率测量结果不确定度评定

在介绍TB 10102—2010《铁路工程土工试验规程》中采用烘干法测定土的含水率试验过程基础上,建立数学模型。以原状黏性土为例,详细分析天平示值误差、分辨力,称量重复性,以及烘箱温度偏差、不均匀、波动引入的标准不确定度分量,计算合成标准不确定度,评定含水率测量结果扩展不确定度。扩展不确定度评定结果为0.3%(k=2),满足试验要求,验证了含水率试验方案的准确性、有效性。

土石混合介质水分入渗特性试验研究

土壤中碎石的存在改变了土壤结构和土壤水分运动规律,为研究碎石含量和碎石粒径对土石混合介质水分入渗特性的影响,利用垂直一维积水入渗试验资料对其进行分析。结果表明:土石混合介质的累积入渗量和湿润锋推进速度均小于细土,碎石含量对累积入渗量和湿润锋的影响存在一个转折点,该转折点因粒级不同而不同;碎石含量对含水量剖面的影响表现为含水量随含石量增加而下降;碎石粒径只对混合介质本身的物理特性有影响,对水分入渗无明显影响。

不同碎石种类对土壤入渗的影响

【目的】研究碎石种类对土壤入渗过程的影响,为土石混合介质中水分运动的研究提供理论参考。【方法】选取内蒙古锡林郭勒旗马家塔露天煤矿复垦区及陕西神木六道沟碎石流域,利用盘式吸渗仪,通过设置3种负压(-1.47,-0.3和0kPa),分析不同负压条件下,砾石、料浆石、煤矸石3种土石混合介质的入渗过程。【结果】不同负压条件下,含碎石土壤的初始入渗速率均在负压为-1.47kPa时最大,且随负压的增加初始入渗速率降低;同一负压条件下,稳定入渗率随砾石含量的增加而减小;而随料浆石和煤矸石含量的增加,稳定入渗率呈先减小后增大的变化趋势,分别在料浆石含量为200g/kg及煤矸石含量为600g/kg时达到最小。【结论】碎石对增加入渗、减小产流具有积极作用,其作用因负压及碎石种类的不同而存在差异。

土壤中砾石含量的测定方法研究进展

石质土壤中含有大量砾石,大量砾石的存在会影响土壤理化特性和水力特性。土壤中砾石含量的研究会影响土石介质的生产力评估、水文及风化过程的研究水平。本文主要介绍了国内外土壤中砾石含量的现有测定方法,对环刀取样法、挖坑法、Viro插钎法,γ射线法、探地雷达及电阻率断层扫描技术的实际应用进行了讨论。在实际研究中应根据实际情况选择合适的砾石含量测定方法。土壤中砾石含量的测定应该引起国内相关研究的重视,为土壤研究提供重要信息并为土壤学研究水平的提高提供帮助。

含碎石紫色土坡面降雨入渗和产流产沙过程

在室内土槽模拟降雨试验基础上，观测了具有不同碎石体积含量紫色土的降雨人渗地表产流产沙量以及细沟间径流和细沟径流的流速，以期建立碎石含量与土壤流失的定量关系。研究结果表明：土壤中碎石混合对降雨人渗有正负两方面的影响，当碎石含量为20％～30％时，碎石的存在增强土壤入渗能力，当碎石含量提高到30％时，土壤的入渗能力被削弱。土壤中碎石混合通过不同的作用机制对坡面细沟间径流流速和细沟径流流速产生不同的影响，随着碎石含量的增加，细沟间径流平均流速逐渐增加，细沟径流的平均流速逐渐降低。土壤中碎石混合通过改变土壤的物质组成和结构，增强土壤的抗蚀性和抗冲性，随着碎石含量的增加，径流含沙率和土壤流失量显著降低，土壤流失比与碎石含量呈极显著指数负相关关系。

六盘山叠叠沟小流域的土壤石砾含量坡面分布特征

山区土壤石砾含量经常很高,这对土壤水文功能具有不可忽视的作用。为了解六盘山区土壤石砾含量的空间分布特征,在叠叠沟小流域调查研究了土壤石砾含量随坡向、坡位和土层深度的变化规律。结果表明,土壤(以表层0-20 cm为例)石砾体积含量的坡向顺序为阳坡(3.07%)>阴坡(2.89%)>半阴半阳坡(1.99%),坡位顺序为下部(3.46%)>中上部(3.05%)>坡顶(2.46%)>中部(2.20%)>上部(2.08%)。在受侵蚀影响导致表层土壤石砾富集的同时,石砾含量主要受离开母岩距离的影响,因而表现为随土壤加深而增加的趋势,基于此提出了不同坡向坡位时石砾体积含量随土壤深度变化的模型,与实际数据吻合较好。

土石混合介质导气率变化特征试验

土壤中碎石的存在改变了土壤结构和孔隙分布,进而影响土壤通气性能。该文通过对碎石单粒径土石混合介质导气率变化特征研究,旨在探讨单粒径土石混合介质导气内在机理,为进一步研究复杂的野外土石混合介质的导气特性提供基础。为了研究土石混合介质中碎石对导气率的影响,该文通过试验研究,分析土壤颗粒小于2mm的样本(砂土、砂壤土、黏壤土)、碎石质量分数(10%、20%、30%、40%、50%)和碎石粒径(2～3、>3～5mm)对土石混合介质导气率的影响。结果表明:在土壤颗粒小于2mm的样本条件下,土壤导气率呈砂土>砂壤土>黏壤土;在相同碎石质量分数的土石混合介质中导气率呈砂壤土>砂土>黏壤土;碎石的存在改善黏壤土的导气性能,使黏壤土碎石混合介质的导气率大于黏壤土的导气率;降低了砂壤土和砂土的导气性能,且砂土的降低幅度远大于砂壤土;在砂壤土中碎石粒径2～3mm的导气率大于>3～5mm的导气率;在砂土中碎石质量分数30%之内,碎石粒径>3～5mm的导气率稍大于2～3mm的导气率,在40%则相反,但两种粒径下混合介质导气率差异不是很明显。

基于电阻率断层扫描技术的土壤砾石体积含量评估

为了对电阻率断层扫描技术应用于土壤中砾石含量的研究进行评估,该文对此应用进行了数值模拟研究。该研究假设石质土壤为由细土和砾石组成的二相介质,采用有线差分法对所建立土壤数值模型进行了电阻率断层扫描模拟,模型中砾石随机分布且相互独立,过程中对砾石尺寸和土壤中水分情况的影响进行了研究。结果表明对已知二相各自电阻率值的石质土壤,其等效电阻率与其中砾石体积含量相关,数值模拟结果与理论预测结果相符合,验证了电阻率断层扫描技术应用土壤中砾石体积含量估计的可适用性,同时指出在土壤较湿润时为该技术的适宜使用条件。该研究为土壤学分类研究及质量评价提供参考和指导。

含碎石土壤的含水量测定误差分析

碎石的存在增加了土壤含水量测定的难度,为便于应用,一些学者将碎石当作细土或不透水介质处理,这在一些情况下可能产生很大误差。本文对忽略碎石或其含水量所引起的土石混合介质和细土含水量的误差进行了分析,并用室内实验验证了所得到的结果与相对误差的关系。结果表明,细土和土石混合介质含水量的相对误差与碎石含量以及碎石与细土含水量的比值有关。当碎石与细土含水量比值很大时,即便碎石含量很低也会产生很大误差;而当碎石与细土含水量比值很小时,高的碎石含量同样导致很大误差。此外,碎石与细土含水量的相对大小并非常数,而是随含水量变化的。因此,对土石混合介质田间水分状况的准确监测,以及水分和溶质迁移过程的定量模拟需要考虑碎石特性的影响。

丘陵紫色砾质土/砾石土持水性研究

通过红棕紫泥、灰棕紫泥、棕紫泥和粗暗紫泥的水分实验，研究了丘陵紫色砾质土／砾石土的持水性．结果表明：考虑砾石，饱和含水量减少0．70％～10．70％，田间持水量减少2．07％～4．33％；砾石含量〈10％，饱和含水量和田间持水量与砾石含量关系不明显；砾石含量〉10％，饱和含水量和田间持水量与砾石含量变化趋势相反；在0～30kPa吸力段，不同坡位0～20cm土层的持水能力、比水容量与砾石含量变化趋势一致，与物理性粘粒含量变化趋势相反；水分特征曲线幂函数拟合式的a值与砾石含量变化趋势相反，b值与砾石含量变化趋势一致．

土石混合介质入渗模型及其参数影响因素研究

选取4种碎石含量、5种碎石粒径,将纯土作为对照,共进行20组一维积水入渗试验和20组实测饱和导水率试验,分析了碎石含量对土石混合介质水分运动参数的影响以及水分运动模型的适用性。结果表明：Green-Ampt入渗公式、Philip入渗公式、垂直一维代数模型中个别参数随碎石含量的增加呈先减小、再增大、后减小的趋势; 模型的适用性因碎石粒径而异,粒径在0.5-3 cm时,垂直一维代数模型可以相对准确地描述土石混合介质的饱和导水率,粒径为3-5 cm时,Green-Ampt公式所描述的饱和导水率精度较高。

黄土高原土石山区碎石分布特征及其导水性质分析

天水凤凰山中等风化变质岩碎块含量随土层增加含量增大;各层土体中粒级为2-5 mm碎石含量在各坡位变异小,坡中、坡下处粒径大于25 mm碎石含量相对高;铜川崾崄梁坡上土体的风化沉积岩碎石含量有随着土层加深有增大的趋势,其他坡位该趋势不明显,含量最高的为10-30 mm碎石;泾阳张家山卵石含量在坡位和土层上分布差异较小,粒径10-30 mm碎石含量最高。中等风化的块状碎石构成的土石介质的饱和导水率（ks）与土石比（土壤和碎石的质量比）关系呈对数关系,而片块状沉积岩碎屑构成的土石介质的ks与土石比关系呈正比线性关系;而椭圆卵石构成的碎石构成的土石介质ks与土石比无明显关系。

土壤中砾石存在对入渗影响研究进展

石质山区的土壤中含有大量砾石,土壤中大量砾石存在会影响土壤物理特性和水力特性,从而对土壤入渗规律造成影响。本文主要介绍了国外土壤中砾石存在对土壤物理特性、水力特性以及入渗规律影响研究的现有研究成果,国外现有研究结果表明,土壤中砾石存在对入渗影响较为复杂,砾石覆盖/含量与入渗量之间既有正相关关系,也有负相关关系。

紫色丘陵区不同弃土弃渣下垫面入渗特征及影响因素

采用环刀法研究了紫色丘陵区不同碎石含量弃土弃渣下垫面的入渗特征及影响因素.结果表明,不同弃土弃渣下垫面入渗性能随碎石含量的增加而差异显著,其中,碎石含量为40%的弃土弃渣下垫面初始入渗率、稳定入渗率及平均入渗率分别是土质弃渣下垫面的1.30、1.13和1.54倍.不同下垫面初始入渗率和稳定入渗率与弃渣初始含水率、容重呈显著负相关,与下垫面总孔隙度、非毛管孔隙度呈显著正相关.其中,初始入渗率与初始含水率相关系数在-0.689^-0.912之间,稳定入渗率与容重相关系数为-0.745^-0.999,且稳定入渗率随非毛管孔隙度增加而显著提高.Horton模型对不同弃土弃渣下垫面入渗率与时间拟合的可决系数在0.899以上,且Horton模型计算入渗率与实测入渗率的相对误差在0.07%~6.60%之间,是紫色丘陵区分析不同弃土弃渣下垫面入渗过程的适宜性模型.研究结果可为紫色丘陵区弃土弃渣水土流失量预测和评价提供技术参数.

鹫峰地区林木根系和石砾对土壤水分运移速率的影响

石质山地森林生态系统林木根系和石砾形成复杂的综合体系,为量化根系和石砾对土壤水分运移的影响,文中以鹫峰国家森林公园为研究对象,利用室内原状土柱穿透试验分析根石结构对水分运移速率的影响。结果表明：土壤深度0-40cm范围内,随着根系体积和干重的增加,水分运移速率增加,相关系数分别为0.91和0.88;石砾含量增加时,水分运移速率呈现降低趋势,显著性不强,相关系数为0.73,即：根石结构对土壤水分运移影响较复杂,水分运移速率与根系体积和干重呈正相关关系,与石砾含量呈负相关关系。

干旱背景下土壤酶活性对石砾含量变化的响应

人为活动干扰导致的土壤石砾增加将引起土壤结构及水文过程变化,从而影响土壤生物学特征.土壤酶活性是重要的土壤生物学特征之一,与土壤养分循环紧密相关,然而石质含量变化梯度上土壤酶活性的变化规律与机制不清楚.为探明土壤酶活性对石砾含量变化的响应及机制,在岷江干旱河谷通过半控制试验设置4个石砾体积含量梯度(0%、25%、50%和75%,V/V),比较分析5种土壤酶活性随石砾含量和土层的变化特点,多元统计分析揭示石砾含量梯度上影响胞外酶活性的关键土壤因子.发现所有土壤酶活性在不同石砾含量处理之间存在显著差异,而水解酶在土层之间具有显著差异,但石砾含量与土层交互作用对酶活性无显著影响.土壤中高石砾含量(75%)可抑制水解酶活性,并且降低不同土层之间酶活性的差异.在无石砾(0%)和低石砾(25%)处理下,各土层中水解酶活性具有先增加后减少的变化规律,而在中等(50%)和高石砾含量条件下,不同土层酶活性垂直变化较小.土壤水分和有效磷与所有土壤酶活性呈显著正相关,而pH和铵态氮与部分土壤酶活性呈显著负相关.主成分分析结果显示,前两个轴解释了总变异的70.3%,其中PC1轴解释了59%的变异.本研究结果表明土壤养分和水分是影响土壤酶活性的主要因子,并且低石砾含量土壤中养分、水分与酶活性之间的关联更加紧密;结果可为阐明土壤结构与功能的关系提供新证据以及为石质土壤的生物改良提供科学指导.(图4表3参54)