土沙混合对土壤粒度分维值及物理特性的影响-中国水土保持科学.pdf

第11卷摇 第6期 中 国 水 土 保 持 科 学 Vol.11摇 No.6 摇 2013年12月 Science of Soil and Water Conservation Dec.2013 土沙混合对土壤粒度分维值及物理特性的影响 魏玉杰,吴新亮,皮江平,蔡崇法 ,丁树文覮 (华中农业大学水土保持研究中心,农业部长江中下游耕地保育重点实验室,430070,武汉) 摘要:为了解土沙混合物的抗侵蚀特性及边坡稳定机制,采用土沙混合配制不同颗粒组成的重塑土样,通过分析各 土样的结构及力学参数变化,探讨人工土壤颗粒分维值及其物理特性随颗粒组成的变化规律。 结果表明:1)颗粒 分维值可以表征人工土壤的颗粒组成状况,砂粒质量分数越低,粉黏粒质量分数越高,颗粒分维值越大;2)随分维 值的增加,重塑土密度呈先增加后减小变化,总孔隙度变化则相反,毛管孔隙度和非毛管孔隙度分别表现出逐渐增 3 加和减小的趋势,当分维值为2郾75 时,密度(1郾74g/ cm )最大,而总孔隙度、饱和含水量和毛管持水量最小,分别为 34郾52%、19郾83%和17郾19%;3)饱和条件下重塑土内摩擦角和黏聚力随分维值分别呈开口向下抛物线变化和指数 增加,休止角随分维值呈开口向上的抛物线变化,且空气中休止角大于水中休止角,其差值随着分维值的增加而减 小。 综上,土体结构主要受颗粒级配影响,饱和条件下重塑土结构越紧实,其抗剪强度越大;休止角主要受颗粒粒 径和不均匀程度影响。 关键词:土沙混合物;颗粒分布;土壤颗粒分维值;抗剪强度 中图分类号:S157 文献标志码:A 文章编号:1672鄄3007(2013)06鄄0074鄄07 Fractal dimension and physical characteristics of clay鄄sand mixtures Wei Yujie,Wu Xinliang,Pi Jiangping,Cai Chongfa,Ding Shuwen (Soil and Water Research Center at Huazhong Agricultural University,Key Laboratory of Arable Land Conservation (Middle and Lower Reaches of Yangtze River) in Ministry of Agriculture,430070,Wuhan,China) Abstract:To understand the anti鄄erodibility and slope stability mechanisms of clay鄄sand mixtures,we prepared artificial soilswithdifferentparticlesizedistributionsby mixingclayey soilandengineeringsand in different mass ratios. The effect of soil particle size composition on soilfractal dimension and physical characteristics was discussed by analyzing the structure and physical鄄mechanical parameters of these artificial soils. Results were as follows:1) artificial soil particle composition could be characterized by particle fractal dimens