砂质黏性紫色土粒组缺失对降低持水特性的影响

紫色土结构松散、具高生产性，但具有较弱的抗侵蚀能力，侵蚀后表现出土壤干密度减小、细颗粒流失严重等现象，影响其持水特性。为探讨紫色土降雨侵蚀后土壤持水特性的变化，该研究选取砂质黏性紫色土在降雨条件下最易变化的3组粒组（>0.250～0.500、>0.075～0.250、0～0.075 mm），开展广义吸力范围内粒组缺失的土-水特征曲线（soil-water characteristic curve，SWCC）试验，分析粒组缺失对砂质黏性紫色土持水特性的影响。结果表明： 1）粒组缺失会降低土体持水特性，在边界效应区和过渡区最为明显，残余区影响较小。缺失粒组质量分数与进气值和残余含水率呈反比；2）使用粒径参数（限制粒径、平均粒径、中值粒径、有效粒径）表征土体级配状况，建立土体级配曲线与SWCC特征值的关系，发现除有效粒径，其余参数均与进气值和残余值呈线性反比关系；3）使用Fredlund-Xing模型对不同方法所得数据进行拟合，发现使用单一试验方法所得数据结果拟合优度较高，但SWCC明显偏离其余试验数据点。提出获得准确的紫色土全吸力SWCC仅需确定吸力最大值，并引入3种评价指标进行验证，拟合结果表明，此方法可有效缩短SWCC试验周期，为SWCC在三峡库区紫色土地区的工程运用提供了可靠的思路。     

三峡库区紫色土干缩裂隙形态几何尺寸效应

紫色土是一种广泛分布于三峡库区的农业土壤，易在降雨-蒸发循环作用下产生干缩裂隙，严重影响土壤的水力和力学性能，并加剧水土流失等自然灾害的发生。几何尺寸是影响紫色土裂隙发育的主要因素，基于响应面设计对13组不同厚度和直径的紫色土泥浆试样开展室内干燥试验，利用数字图像处理技术和形态学算法进行裂隙形态参数的定量表征。结果表明：1）几何尺寸对干缩裂隙的面积率、长度密度、平均宽度密度和分形维数影响极显著。厚度是影响裂隙面积和形态不规则性的主要因素，而直径对裂隙长度和宽度发育的影响较厚度更加明显。并且直径和厚度对裂隙率、平均宽度密度及分形维数存在交互影响作用；2）裂隙形态主要呈“T”型，含少量“I”和“Y”型，厚度越小，裂隙分布越密集，裂隙网络越不规则。直径越小，裂隙网络越单一，裂隙朝着土体边缘分布。单根裂隙面积占比的概率密度随着裂隙面积的增大呈指数型衰减，频率分布符合Expdec函数曲线形式；3）裂隙发育存在明显的几何尺寸效应，其平均开裂应力随着直径的增大以幂函数曲线形式减少，厚度的增大将削弱直径对平均开裂应力的几何尺寸效应。研究结果对三峡库区紫色土裂隙形态和发育机制的认识具有一定参考意义。