【摘要】：崩崗侵蝕是我國南方熱帶、亞熱帶花崗巖丘陵地區(qū)最主要的特有的侵蝕類型。由于花崗巖風化殼土層深厚,土體質地粗,結構疏松,并伴隨有大量的節(jié)理和裂隙發(fā)育,力學特性不穩(wěn)定,各層次的巖土特性差異明顯。因此該區(qū)域崩崗分布廣泛,數(shù)量多,大規(guī)模的侵蝕過程造成該地區(qū)嚴重的水土流失,對農田、水利設施等造成了嚴重的危害。開展崩崗土體的巖土特性及其與崩崗崩壁穩(wěn)定性關系研究,對進一步深入理解崩崗失穩(wěn)機理以及對崩崗的治理有重要的意義。本文分別選取湖北通城縣(TC)、江西贛縣(GX)、福建安溪縣(AX)與廣東五華縣(WH)四縣的崩崗密集分布區(qū)的一處典型崩崗,以崩壁剖面的表土層、紅土層、砂土層和碎屑層作為研究對象,根據(jù)各層次的土層厚度,每個層次設置1-3個采樣點,其中通城縣崩崗采集6個亞層次(無碎屑層),其他三地的崩崗采集了8個亞層次。通過野外調查與資料收集以及室內土體分析相結合,分析了崩崗分布區(qū)的環(huán)境特征。分析了不同土層的基本理化性質、粒徑分布、崩解特性、入滲特性以及不同水分條件下的抗剪強度。揭示崩崗侵蝕成因的物質基礎以及崩崗土體崩解機理和入滲特性對崩壁穩(wěn)定性的影響機理,探討不同水分條件下崩崗土體的抗剪強度衰減機制以及崩塌臨界高度和穩(wěn)定安全系數(shù)。得到相關研究結果如下:(1)緯度越低,崩崗數(shù)量越多,崩崗侵蝕面積逐漸增加,單個崩崗平均面積以及崩崗密度也在增加。緯度越低,混合型崩崗數(shù)量占各區(qū)調查數(shù)量的比例呈現(xiàn)增加的趨勢,活動型崩崗數(shù)量所占的比例急劇增加�？傮w上表現(xiàn)為緯度越低崩崗侵蝕越嚴重。同時緯度越低崩崗侵蝕區(qū)植被也越稀疏,喬木層主要以馬尾松疏林為主,林下植被四個地方則均以鐵芒萁為主。(2)崩崗的砂土層和碎屑層的粗顆粒含量高,細顆粒含量低,而表土層和紅土層則表現(xiàn)相反。隨著風化程度的減弱(從表土層到碎屑層),四個崩崗的各粒級的含量變化趨勢相同,特別是砂粒含量的變化以及粘粒含量的變化。隨土層的加深,通城縣、贛縣和五華縣崩崗的不同土層的分形維數(shù)值呈現(xiàn)下降的趨勢,分別從2.85到2.72,2.88到2.73以及2.85到2.72,但安溪縣崩崗的紅土層有最高值(2.91),然后下降到2.67(碎屑層)。一元線性回歸和二次線性回歸結果表明分形維數(shù)與2.0-1.0mm、1.0-0.25mm、0.25-0.05mm以及1.0-0.05mm的顆粒含量都呈現(xiàn)極顯著的負相關關系(P0.01),與0.002mm的顆粒含量則呈現(xiàn)極顯著的正相關關系(P0.01)。(3)崩崗的砂土層和碎屑層容易發(fā)生崩解,而表土層和紅土層的崩解指數(shù)(Kc)值較高則不易發(fā)生崩解。風干狀態(tài)下的土體較天然狀態(tài)下的土體容易發(fā)生崩解。崩解指數(shù)(Kc)值與0.002mm的粘粒含量呈極顯著的正相關關系(P0.01),與其他粒級的顆粒含量之間則呈負相關。探討了崩崗不同土層在不同水分差異下的崩解機制以及不同粒徑分布差異下的崩解機制。在較低含水量情況下,崩崗土體遇水后內部孔隙氣壓力的作用是導致土體崩解的主要原因;而在不同粒徑分布差異下,粘粒含量以及有機質等膠結物質的含量則控制著土層的崩解過程,膠結物質越少,崩解速度越快。(4)四處崩崗不同土層的總孔隙度大體上隨深度的增加先減小后增大,毛管孔隙和非毛管孔隙彼此隨深度的變化規(guī)律相反,在紅土層和砂土層的一些亞層次,非毛管孔隙的含量較低。表土層單位面積累積入滲量和入滲速率顯著高于其他三層,紅土層的則要高于砂土層和碎屑層的,崩壁中部土層的累積入滲量和入滲速率較低。崩崗的中部土層(即紅土層與砂土層的交錯位置)存在一個入滲性能較弱的層次,即存在弱滲透層。各土層的入滲過程最符合Horton模型,其次是Kostiakov模型,不符合Philip模型方程。(5)除五華縣崩崗的表土層的黏聚力c值要高于其他各層次外,其他三地的崩崗的紅土層的黏聚力要高于表土層,且顯著高于砂土層和碎屑層的。除表土層和屬于紅土層的一些亞層次的黏聚力c和內摩擦角φ隨水分含量的增加呈現(xiàn)下降的趨勢外,其他各層次的黏聚力c和內摩擦角φ隨水分含量的增加呈現(xiàn)先增后降的趨勢。在風干階段,黏聚力c和內摩擦角φ與兩極的顆粒關系較密切,且與0.002mm的相關系數(shù)均高于其他粒級的顆粒含量。在含水量較高時,黏聚力c則與大部分粒級顆粒之間關系較為密切,且呈顯著相關關系,而內摩擦角φ與各粒級的相關關系的系數(shù)較低。(6)崩崗崩壁的表土層和紅土層的抗剪強度衰減機制:在風干狀態(tài)下,裂隙的產生是在此階段下土體抗剪強度下降的主要作用機制。在增濕階段,土粒間的加固凝聚力和吸附凝聚力的消散是此階段抗剪強度下降的主要原因。崩崗崩壁的砂土層和碎屑層的抗剪強度衰減機制:在風干狀態(tài)和天然狀態(tài)下,基質吸力是控制其抗剪強度的主要原因。在增濕階段,土粒間的加固凝聚力和吸附凝聚力的減小以及消散是控制其抗剪強度的主要原因。(7)在假定崩壁為直立邊坡的條件下,采用崩塌臨界高度計算公式計算了不同含水率下土層崩塌臨界高度,結果表明表土層在各水分條件下幾乎不會崩塌;紅土層在水分接近飽和時才易產生崩塌;而砂土層和碎屑層在天然狀態(tài)下稍微增濕就易發(fā)生崩塌。給出了崩壁的不同土層在有裂隙存在和無裂隙存在兩種情況下的穩(wěn)定安全系數(shù)K的計算公式。崩塌臨界高度(H)和穩(wěn)定安全系數(shù)(K)與土體的含水量之間關系密切,總體上隨含水量的增加而減小。有裂隙存在的情況下,能在很大程度上降低土體的穩(wěn)定性,增加崩塌的幾率。
[Abstract]:......
【學位授予單位】：華中農業(yè)大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：S157.1

【相似文獻】

相關期刊論文 前4條

1 趙昭f;;福建省花崗巖類風化物的特性與建立地帶性森林生態(tài)系統(tǒng)[J];福建水土保持;1989年01期

2 陳修穎;葉華;李超群;;洞庭湖流域花崗巖地區(qū)的水土流失特征及其防治對策[J];水土保持學報;2007年04期

3 陳修穎,羅昀,李超群;洞庭湖流域花崗巖地區(qū)的水土流失特征及類型劃分[J];水土保持通報;2004年01期

4 ;[J];;年期

相關會議論文 前10條

1 張旗;潘國強;李承東;金惟俊;賈秀勤;;21世紀的花崗巖研究,路在何方?——關于花崗巖研究的思考之六[A];中國科學院地質與地球物理研究所2008學術論文匯編[C];2009年

2 廖忠禮;莫宣學;潘桂棠;朱弟成;王立全;趙志丹;江新勝;;西藏過鋁花崗巖的初步研究[A];青藏高原及鄰區(qū)地質與資源環(huán)境學術討論會論文摘要匯編[C];2003年

3 聶鳳軍;裴榮富;吳良士;張洪濤;;內蒙古中南部古陸邊緣花崗巖類及其演化[A];中國地質科學院礦床地質研究所文集（25）[C];1992年

4 權恒;;內蒙古東部黃崗地區(qū)花崗巖類型及錫礦[A];中國地質科學院沈陽地質礦產研究所文集（6）[C];1983年

5 王玉太;史明魁;譚運金;張傳榮;;南嶺地區(qū)含稀有金屬花崗巖的巖石、礦物、地球化學演化特點[A];中國地質科學院宜昌地質礦產研究所文集（1）[C];1980年

6 ;中國花崗巖類化學元素豐度(2008年出版專著)[A];2008年度中國地質科技新進展和地質找礦新成果資料匯編[C];2008年

7 張旗;王元龍;金惟俊;賈秀勤;李承東;;造山前、造山和造山后花崗巖的識別[A];中國科學院地質與地球物理研究所2008學術論文匯編[C];2009年

8 張旗;王焰;潘國強;李承東;金惟俊;;花崗巖源巖問題——關于花崗巖研究的思考之四[A];中國科學院地質與地球物理研究所2008學術論文匯編[C];2009年

9 楊樹鋒;陳漢林;陳芙蓉;竺國強;姜繼雙;;不同成因類型花崗巖的磁性特征及地質意義[A];1994年中國地球物理學會第十屆學術年會論文集[C];1994年

10 楊樹鋒;陳漢林;姜繼雙;竺國強;;高溫高壓下華南兩類花崗巖的波速特征及構造意義[A];1996年中國地球物理學會第十二屆學術年會論文集[C];1996年

相關重要報紙文章 前2條

1 王殿華;袁奎榮把名字刻在花崗巖上的地質學家[N];中國有色金屬報;2001年

2 博雅;花崗巖類的成巖與成礦作用有本質差別[N];地質勘查導報;2006年

相關博士學位論文 前10條

1 王科強;浙西地區(qū)中生代花崗巖類時空演化特征及其成礦作用[D];中國地質大學(北京);2015年

2 施彬;東昆侖黑海地區(qū)加里東期過鋁質花崗巖成因研究[D];中國地質大學;2014年

3 周潔;江南造山帶東段含鎢花崗巖成因研究[D];南京大學;2013年

4 彭花明;江西大湖塘鎢礦含礦花崗巖成因研究[D];中國地質大學(北京);2015年

5 葉張煌;江西三清山花崗巖地質地貌特征及形成機制[D];中國地質大學(北京);2013年

6 禹麗;三江騰沖—保山地塊中生代巖漿巖成因及構造意義[D];中國地質大學(北京);2016年

7 夏棟;南方花崗巖區(qū)崩崗崩壁穩(wěn)定性研究[D];華中農業(yè)大學;2015年

8 郭春麗;贛南崇義—上猶地區(qū)與成礦有關中生代花崗巖類的研究及對南嶺地區(qū)中生代成礦花崗巖的探討[D];中國地質科學院;2010年

9 李永軍;花崗巖類地質信息的采集與集成[D];長安大學;2005年

10 龐振山;河南省西部地區(qū)中生代花崗巖類地質特征及成因[D];中國地質大學（北京）;2006年

相關碩士學位論文 前10條

1 肖志才;滇西龍陵象達—平達地區(qū)中—新生代花崗巖地球化學特征及其構造意義[D];昆明理工大學;2015年

2 羅剛;贛西北花山洞鎢礦隱伏花崗巖地球化學特征及鋯石U-Pb定年分析[D];中國地質大學(北京);2015年

3 安永龍;中祁連中段丹德爾巖體巖石地球化學特征、形成時代及大地構造意義[D];中國地質大學(北京);2015年

4 張隆隆;內蒙古烏蘭德勒鉬銅多金屬礦區(qū)花崗巖類巖體時空演化[D];中國地質大學(北京);2015年

5 劉躍;膠東早白堊世早期新城花崗巖成因及其成礦貢獻[D];中國地質大學(北京);2015年

6 李世民;班公湖—怒江特提斯洋北向俯沖過程：西羌塘地塊晚侏羅世巖漿巖約束[D];中國地質大學(北京);2015年

7 陳虹;內蒙古阿拉善巴音諾爾公一帶二疊紀侵入巖地質特征[D];中國地質大學(北京);2015年

8 魏娟娟;北武夷龍頭崗—王塢銅多金屬礦田花崗巖類巖漿作用與成礦[D];中國地質大學(北京);2015年

9 王U，

本文編號：2440932