湿软土壤剪切应力—剪切速度—时间关系及其应用（第1报）：湿软土壤剪…

为了探讨湿软土壤的剪切应力－剪切位移关系，对湿软土壤的剪切变形机制进行了分析。分析结果表明，由于土壤内部颗粒排列的不规则性和缺陷的存在使得其抗剪能力大大降低。可借助位错理论的某些方法来阐述湿软土壤的剪切变形机理。     

湿软土壤剪切应力—剪切速度—时间关系及其应用(第2报)——湿软土壤的剪切应力—剪切速度—时间关系

从位错理论出发导出了湿软土壤的剪切应力—剪切应变—时间关系。理论分析和试验结果表明土壤剪切应力与剪切速度成幂函数关系;与其本身可能抵抗的最大剪应力相比的相对剪应力水平只与剪切位移有关而与剪切速度无关。     

湿软土壤剪切应力—剪切速度—时间关系及其应用(第1报)——湿软土壤剪切变形机理探析

为了探讨湿软土壤的剪切应力—剪切位移关系,对湿软土壤的剪切变形机制进行了分析。分析结果表明,由于土壤内部颗粒排列的不规则性和缺陷的存在使得其抗剪能力大大降低。可借助位错理论的某些方法来阐述湿软土壤的剪切变形机理。     

湿软土壤上履带板的推力计算

为了合理地预测湿软地上履带行走装置的推进力，对履带板的推力计算模型行了修正。修正后的计算模型考虑了土壤受剪速度对其剪切应力的影响。实验结果表明履带板的推力介于考虑和不考虑覆刺效应的两个理论值之间。     

湿软土壤剪切应力—剪切速度—时间关系及其应用(第3报)——湿软土壤上履带板的推力计算

为了合理地预测湿软地上履带行走装置的推进力,对履带板的推力计算模型进行了修正。修正后的计算模型考虑了土壤受剪速度对其剪切应力的影响。实验结果表明履带板的推力介于考虑和不考虑履剌效应的两个理论值之间。     

湿软土壤剪切应力—剪切速度—时间关系及其应用(第4报)——水田链桨式驱动装置推力计算

为寻求合适的水田驱动装置及其推力的预测方法,阐述了链桨式驱动装置的工作原理并在将土壤作为流变体的情况下导出了其推力的计算公式。试验表明,导出的式子与实测结果吻合良好。     

粘性土壤剪切强度与容重和含水量之间关系的研究

本文在Mitchell等人关于土壤剪切强度唯一性研究的基础上,利用热力学第二定律作指导,由试验和分析建立了剪切强度与热扩散系数之间关系。据此关系,综合De Vries和佐滕用三相比表达热扩散系数的方程式,得到一个四参数剪切强度-干容重-含水量模型。对于一种粘土在各种容重和含水量下进行了三轴剪切试验,本模型拟合实测数据的精度(用相关系数表示)皆在0.9以上。     

土壤—固体表面粘附行为的热力学分析

依据界面热力学原理对土壤—固体表面粘附行为进行了分析。土壤粘附强度主要由毛细管作用力和界面水膜粘滞力构成,固体表面性质对其产生影响。本文还讨论了土壤动物体表特征,其体表憎水性、体表液的低粘滞性和亚宏观到微观层次上的非光滑结构是重要的表面特征。     

棉花幼苗茎秆弯曲及剪切性能试验

摘要：为评估分析新疆地区棉花幼苗茎杆对风沙破坏的抵抗能力,该文通过试验测定了棉花幼苗茎杆的弯曲强度和剪切强度。采用TMS-PRO质构仪进行了棉花幼苗的剪切试验和弯曲试验,分析了典型剪切过程和弯曲过程中作用力随位移变化的特性。测定了不同苗龄棉花幼苗的最大剪切力和最大弯折力,结果表明,棉花幼苗能够承受的最大剪切力和折弯力随着苗龄增加呈指数关系增长,苗龄小于5周幼苗抵抗外力破坏能力较弱,能够承受的最大剪切力为101.93 N,最大折弯力为1.98 N,5周后棉苗抵抗外力破坏的能力明显增强,9周时二者分别达到68.27和622.77 N。     

石匣小流域整地措施对土壤剪切性质的影响

为了解坡面整地措施对坡体稳定性的影响和土壤物理性质对土壤抗剪强度的差异性,选取石匣小流域4个标准样地,通过测量多个土壤物理性质指标(土壤容重、土壤含水率、总孔隙度、毛管孔隙度、非毛管孔隙度、紧实度和液限),研究不同坡面整地措施的土壤临界剪切力随深度的变化,以及土壤抗剪切破坏能力的强弱关系和影响因素。结果表明:原状土的临界剪切力随深度的增加而增加;通过库伦公式得出的土壤抗剪强度与土壤临界剪切力的回归方程为σ=0.0123τf+0.6308。土壤物理性质对抗剪强度的影响不同,紧实度、容重与含水率对抗剪强度的影响相对较大。对于不同的坡面整地措施,土壤抗剪切能力强弱顺序为梯田水平条裸地,其中,在水平条上种植针叶树,土壤抗剪切能力优于种植阔叶树。在北京石匣地区,布设坡面整地措施时,需因地制宜地增加田面宽度,并种植针阔混交林以增加土壤抗剪强度。     

植物根系对土壤抗侵蚀能力的影响

植物根系增加土壤的抗侵蚀能力主要通过两种方式：一是通过根系在土体中交错，穿插，网络固持土壤；二是通过改善土壤的物理性质，提高土壤自身的水力学性质，从而增强土体的抗侵蚀能力，植物根系能明显增强土壤的抗冲性，土壤的渗透性及土体的剪切强度等水力学性质，根系在提高土壤抗侵蚀能力，防止土壤侵蚀方面有具有重要作用。     

黄土丘陵林区开垦地人为加速侵蚀与土壤物理力学性质的时间变化

以子午岭土壤侵蚀与生态环境演变观测站长年观测的径流泥沙资料为基础 ,分析了林地及其开垦地不同侵蚀年限土壤的颗粒组成、>0 .2 5 mm水稳性团粒含量、抗剪强度和容重等土壤物理力学性质与土壤侵蚀强度的关系。研究结果表明 ,>0 .2 5 mm水稳性团粒含量对土壤侵蚀强度影响最大 ,其偏相关系数为 0 .972 8,其次为土壤的粗粉粒含量和抗剪强度。最后对 >0 .2 5 mm水稳性团粒含量和抗剪强度与土壤侵蚀强度的关系进行了分析 ,表明林地开垦后侵蚀第 1年和第 7年为土壤侵蚀强度加剧的转折点 ,说明了森林植被在防治黄土高原土壤侵蚀方面的作用。     

土壤物理力学性质与土壤侵蚀关系研究进展

综述评价了近年来从土壤物理力学性质对土壤侵蚀的研究概况,指出应从土壤物理力学性质方面对土壤侵蚀进行系统研究,使其标准化和定量化,为预测土壤侵蚀和防治水土流失服务。     

三峡库区紫色土渗流—应力的耦合关系

[目的] 研究三峡库区紫色土在渗流与应力耦合作用下的渗透特性和抗剪强度特性,深入探究紫色土应力—渗流的耦合关系,为农业工程、边坡工程、水土保持等实际工程应用提供理论参考。[方法] 以三峡库区紫色土为研究对象,借助SLB-1A型应力应变控制式三轴剪切渗透试验仪,分析多因素耦合对紫色土抗剪强度特性和渗透性的变化。[结果] 含水率对三峡库区紫色土的黏聚力c与内摩擦角φ的影响程度不同,并在含水率为11%处取得峰值,内摩擦角随含水率增大而减小,二者变化趋势符合线性变化的特征;紫色土渗透性的变化在不同含水率梯度间存在较大的差异性,且含水率在11%～13%之间时差异性相对显著;以渗透压等于40 kPa为临界值,紫色土的渗透性降低形式不同;主应力差控制值越大,不同含水率紫色土的渗透性降低越显著。[结论] 渗透—剪切作用下,含水率和围压极大影响了紫色土的抗剪强度,其黏聚力在含水率11%处取得峰值,黏聚力和内摩擦角的变化符合线性变化;相同条件下,主应力差控制值越大,不同含水率紫色土的渗透性降低越显著,主应力差的贡献率高于含水率。各因素对影响紫色土渗透性的贡献率由高到低依次为：渗透压＞主应力差＞围压＞含水率。     

草本植物根系增强土壤抗剪切强度的量化研究

通过对黄土高原丘陵沟壑区山西省河曲县砖窑沟流域内4种有代表性的草本植物进行野外剪切测试和模型预测,证实和量化了草本植物根系增强土壤抗剪切强度的作用。试验表明,在0～20cm土层4种草本植物根系均可显著增加土壤抗剪切强度,其中紫花苜蓿根系对土壤抗剪切强度的增强作用最大,其增大土壤抗剪切强度值为15．33kPa;草木樨和紫花苜蓿根系在20～40cm土层也能明显增大土壤抗剪切强度。同时,对比分析了实测结果与模型预测值间的差异,认为根系增大土壤抗剪强度的真实值应介于实测值和预测值之间。研究结果也表明这4种草本植物根系均具有较高的抗拉强度,且根系的抗拉强度与直径间存在显著幂函数负相关关系。这些研究对黄土区预测和评估草本植物根系的固土护坡作用,以及水土保持植物的选择及优化组合,更有效地发挥植物根系生物软措施的固土潜能具有重要现实指导意义。     

PTFE基复合材料的土壤粘附与磨料磨损的研究

研究了Al₂O₃颗粒填充PTFE和PTFE+50％(wt)PPS基复合材料表面上水的润湿及土壤粘附和磨料磨损特性。加入适当含量和一定尺寸的Al₂O₃粒子可提高水的前进接触角θ_a并使减粘性能保持在较高水平。PTFE(+PPS)—Al₂O₃复合材料表面在憎水性和非光滑性方面与某些土壤动物体表有相似特性。适量Al₂O₃粒子的弥散可明显提高复合材料的耐磨料磨损性能,且PPS可进一步改进复合材料的耐磨性。     

均质土壤承压下陷模型改进及验证

针对传统土壤承压模型依赖拟合原位承载试验曲线的复杂性或建立在土壤力学参数基础上的预测模型的理想化等问题,该文提出一种改进的土壤承压下陷模型。依据地面力学和土壤力学相关理论将土壤承压力学模型分3类进行简要介绍,分析其各自特点和参数意义。结合土壤承压极限理论的指数形式,提出改进的土壤承压模型。利用庄继德等人的相关试验研究结果进行验证,结果表明砂性土、水稻土的土壤承压下陷计算预测曲线与实际拟合曲线吻合度较好,其中砂土试验的Bekker下陷曲线与改进模型计算所得曲线的决定系数R2为0.9998;利用Bekker文献中的黏性土试验参数数据进行验证,计算所得土壤极限应力值与相应位置贝氏方程拟合应力值误差在5%~21%之间,土壤变形指数求解值与实际值误差在7%~36%之间。该模型普适性、准确性较强,可在测得土体基本力学参数的基础上预测载荷下陷曲线,为研究车辆行驶下陷提供参考。     

土壤含水率与土壤碱度对土壤抗剪强度的影响

土壤含水率和土壤碱度是表征土壤物理化学性质的两个重要参数。通过室内三轴不固结不排水试验,研究了土壤含水率和土壤碱度对土壤抗剪强度的影响。试验处理采用5种土壤碱度(土壤可交换钠百分比ESP=0、5、10、20、40)和4种土壤质量含水率(0.05、0.10、0.20以及饱和含水率0.34)水平。试验结果显示,土壤黏聚力随着土壤含水率的增加基本上呈先增大后减小之趋势;当土壤含水率在0.10附近时黏聚力达到其最大值。土壤内摩擦角随着土壤含水率的增加而线性减小。土壤碱度对土壤黏聚力的影响机理较为复杂,其影响效果随土壤含水率的增加而减小;但土壤碱度对土壤内摩擦角的影响较小。土壤碱度对土壤抗剪强度的影响程度明显地小于土壤含水率对其的影响程度。     

高密实度模拟月壤力学特性试验研究

为保证月面采样任务顺利实施,该文以钻取采样的JLU5系列模拟月壤(JLU5-1、JLU5-2和JLU5-3,探月工程内场试验采用)为对象,利用振实装置进行高密实度模拟月壤整备,开展不同密实度条件下(相对密度为0.85、0.9、0.95和0.99)模拟月壤剪切和贯入特性力学试验,分析了相对密度对剪切强度、内聚力、内摩擦角、圆锥指数和圆锥指数梯度的影响规律。试验结果表明,剪切强度和内聚力随相对密度增加总体呈现增加规律,平均变化率分别为11.1%和35.8%;3种模拟月壤内摩擦角随相对密度增加无明显变化趋势,范围为53.3o～67.7o;圆锥指数和圆锥指数梯度随相对密度增加而增加,且圆锥指数和圆锥指数梯度平均变化率较剪切强度和内聚力的大;相同试验条件下,颗粒较细的JLU5-3型模拟月壤较JLU5-1和JLU5-2具有更大的剪切强度、内聚力和圆锥指数,JLU5-2内摩擦角总体上较JLU5-1和JLU5-3的小。利用EDEM软件建立贯入特性试验数值模型,仿真结果表明:不同模拟月壤圆锥指数仿真值总体小于实际试验值,且随相对密度变化规律一致,建立了仿真与试验值线性关系。研究结果可为采样任务顺利实施、钻取机构优化设计、采样触月部件与月壤相互作用力学模型建立提供参考。     

反复剪切作用下砒砂岩土壤力学性能试验

为分析砒砂岩土壤的力学性能,该文根据砒砂岩土壤的粒径分布特点,对比分析3种不同粒径（≥0.5～1 mm、≥0.25～0.5 mm、＜0.25 mm）,4种不同含水率（5%、8%、11%、14%）土壤试样在法向压力50~300 kPa作用下反复直剪的力学性能,得出以下结论：1）不同粒径的砒砂岩在第1次剪切中剪应力出现峰值,第2、3、4次的剪应力与剪切位移关系曲线呈微硬化型。粒径范围为≥0.25～0.5 mm的砒砂岩峰值强度和残余强度均最低;2）砒砂岩随含水率增加,峰值强度和残余强度均有所降低。粒径范围为≥0.5～1 mm的峰值强度和残余强度受含水率影响最显著;3）进一步拟合得到了砒砂岩法向位移和剪切位移的函数关系,可以较好地反应砒砂岩剪切过程的剪胀规律。该研究为砒砂岩区水土流失及边坡稳定问题的防治提供力学依据。