[目的]研究礫石粒徑及含量對(duì)石灰土表面干縮裂隙發(fā)育特征的影響,為探索喀斯特地區(qū)的水土流失機(jī)理提供參考依據(jù)。[方法]通過室內(nèi)模擬試驗(yàn)和數(shù)字圖像處理技術(shù),研究了礫石粒徑（2.0～5.0 mm和5.0～12.5 mm）和礫石含量（0%,10%,20%,30%,40%）條件下的石灰土表面干縮裂隙特征。[結(jié)果]①無礫石石灰土平均表面裂隙率僅為3.03%,含礫石石灰土具有更大的表面裂隙率,在大粒徑（5.0～12.5 mm）高含量（40%）條件下,表面裂隙率最大,達(dá)到8.66%;②當(dāng)?shù)[石含量增加時(shí),裂隙的形態(tài)變得細(xì)小且密集,小粒徑礫石會(huì)使裂隙網(wǎng)絡(luò)更復(fù)雜;③大粒徑（5.0～12.5 mm）條件下的土壤表面裂隙率與礫石含量成正線性相關(guān),而小粒徑（2.0～5.0 mm）條件下的裂隙率與礫石含量成負(fù)線性相關(guān);④礫石會(huì)成為裂隙發(fā)育的基點(diǎn),每個(gè)礫石顆粒周圍都有可能產(chǎn)生圍繞礫石或是向外延伸的裂隙。且在礫石形態(tài)的棱角處,容易產(chǎn)生向外延伸的裂隙。[結(jié)論]石灰土中存在礫石會(huì)導(dǎo)致表面裂隙率提高,弱化土體的抗侵蝕能力,是石漠化治理不容忽視的問題。 

【文章來源】：水土保持通報(bào). 2020,40(03)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

石灰石土表面裂隙圖像處理過程

對(duì)比圖2中同一粒徑不同含量的裂隙圖像,從單個(gè)裂隙的形態(tài)來看,隨著礫石含量的增多,裂隙條數(shù)變多,裂隙寬度變窄。圖2中處理為2～12.5 mm,10%的裂隙條數(shù)為144條,而圖2中處理為2～12.5 mm,40%的裂隙條數(shù)為475條,裂隙條數(shù)增長了3.3倍。拓展到整個(gè)土壤表面裂隙網(wǎng)絡(luò),隨著礫石含量的增多,裂隙網(wǎng)絡(luò)的形態(tài)變得狹窄且密集。土體裂隙主要是由于土壤孔隙的擴(kuò)大和開裂,在土體的含水量降低時(shí),由于含水量分布不均勻,在土壤顆粒之間產(chǎn)生含水量梯度,導(dǎo)致局部應(yīng)力產(chǎn)生差異,從而使土壤孔隙不斷擴(kuò)張,最終導(dǎo)致土體開裂[18]。而土壤中添加礫石,原本的土壤顆粒之間的連接會(huì)被礫石打斷,形成巖土界面。由于土壤和巖石收縮性差異巨大,當(dāng)含水量減小時(shí),巖土界面更容易形成裂隙[19]。巖土界面會(huì)形成兩種形態(tài)的裂隙:①圍繞礫石的裂隙;②向外延伸的裂隙(見圖3)。從圖3中還可以看出,在礫石形態(tài)的棱角處,容易產(chǎn)生向外延伸的裂隙,可以稱之為主裂隙�？拷[石棱角處的裂隙寬度最大,向外延伸的裂隙寬度會(huì)逐漸減小,并產(chǎn)生分支或者與另一條裂隙相連接。因此,隨著碎石含量的提高,主裂隙也會(huì)越多,同時(shí)產(chǎn)生越來越多的分支,使土壤基質(zhì)破碎,裂隙網(wǎng)絡(luò)更加復(fù)雜。

土體裂隙主要是由于土壤孔隙的擴(kuò)大和開裂,在土體的含水量降低時(shí),由于含水量分布不均勻,在土壤顆粒之間產(chǎn)生含水量梯度,導(dǎo)致局部應(yīng)力產(chǎn)生差異,從而使土壤孔隙不斷擴(kuò)張,最終導(dǎo)致土體開裂[18]。而土壤中添加礫石,原本的土壤顆粒之間的連接會(huì)被礫石打斷,形成巖土界面。由于土壤和巖石收縮性差異巨大,當(dāng)含水量減小時(shí),巖土界面更容易形成裂隙[19]。巖土界面會(huì)形成兩種形態(tài)的裂隙:①圍繞礫石的裂隙;②向外延伸的裂隙(見圖3)。從圖3中還可以看出,在礫石形態(tài)的棱角處,容易產(chǎn)生向外延伸的裂隙,可以稱之為主裂隙�？拷[石棱角處的裂隙寬度最大,向外延伸的裂隙寬度會(huì)逐漸減小,并產(chǎn)生分支或者與另一條裂隙相連接。因此,隨著碎石含量的提高,主裂隙也會(huì)越多,同時(shí)產(chǎn)生越來越多的分支,使土壤基質(zhì)破碎,裂隙網(wǎng)絡(luò)更加復(fù)雜。2.2 大粒徑條件下礫石含量對(duì)裂隙發(fā)育的影響

【參考文獻(xiàn)】：
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碩士論文
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