土壤裂隙产生的影响因素
2019年7月25日 信息来源:张晓英 目前浏览:428次


土壤干燥失水后收缩,土壤颗粒发生分离,在土体薄弱处就可能产生裂隙。土壤裂隙的危害在于不仅破坏了土体的完整性,裂隙处土壤胶结力丧失,而且减少土壤粘聚力和内摩擦力,降低了土体强度。土体各个方向受力不均,甚至引起土体崩塌。土壤裂隙的发生是土壤性质与外界环境中多种因素综合作用后的结果。他与土壤的性质及外界环境因素有紧密的关系,了解这些因素对于土体保护具有重要意义。


一、土壤属性

在土壤性质方面,影响的主要因素有黏粒含量,粘土矿物类型,含水率,有机碳等因素有关。

1.黏粒含量

土壤颗粒按粒径从大到小可分为砂粒、粉粒和黏粒。土壤黏粒粒径最小(小于0.002mm),比表面积大,是土壤中组成最为活跃的部分,研究发现,黏粒含量与土壤收缩特征密切相关,黏粒含量越高土壤越容易发生开裂。

2.粘土矿物类型

土壤中的粘土矿物具有明显的塑性、胀缩性、吸湿性和粘结性,是影响土壤收缩的重要因素。按性质可分为膨胀型粘土矿物和非膨胀型粘土矿物,膨胀型粘土矿物主要有蒙脱石、拜来石、蛭石等。非膨胀性粘土矿物主要含伊利石、高岭石等。膨胀型粘土含量越高,土壤收缩性就越大。

3.有机碳

土壤有机碳是指通过微生物作用所形成的腐殖质、动物残体和微生物的总称。关于土壤中有机碳对土壤的影响说法不一,大部分研究结果表明土壤中有机碳含量越高,土壤就越疏松,孔隙多,容易收缩从而导致土壤开裂。也有学者认为有机碳的存在可以抑制土壤开裂。不同研究得出相互矛盾的结论,原因可能是未对有机碳进行分类。

4.土壤容重

土壤容重也称为土壤体积质量,主要用来表征土壤密度。容重小的土壤土质疏松,易产生开裂现象,容重大的土壤致密,不易开裂。随着容重的增大,土壤的收缩能力逐渐降低。

5.土壤含水率

有研究认为土壤裂隙含水率与裂隙呈线性分布关系,含水率越高,裂隙越多。但也有研究认为土壤裂隙含水率没有太大的关系,影响的主要是土壤含水梯度,土壤上部分含水率低,主要为拉应力,下部含水率高,为压应力,当上部拉应力大于土壤内部抗拉强度时产生裂隙。第二种结论是在实验室烘箱中得出的,可能与实际情况存在一定差异。


二、环境影响因素

1.土壤干湿交替

土壤由于降雨或季节性变化经常处于干湿交替的条件下,干湿交替的次数和强度均会影响土壤的收缩和裂隙的产生。相关研究认为,随着干湿交替的进行,土壤的收缩能力呈下降趋势,但裂隙的数量依然在增长。干燥条件下土壤的收缩超过一定阈值时,即使恢复到干燥前的条件,土壤也不会恢复到之前的体积。

2.植被生长情况

自然环境中,没有植被生长的区域更容易产生裂隙,这是因为土壤根系可对土壤起到骨架的锚定作用,增强土壤的抗张强度,减少土壤裂隙的产生。

但若是室内土遗址,环境相对比较稳定,植被根系的生长将导致裂隙的出现,另外土壤根系吸水会导致土壤水分分布不均,同时影响土遗址的原貌展示,因此室内土遗址的保护应防止植被生长。

3.其他因素

温度直接影响土壤中水分的蒸发速度,高温条件下,水分子的运动速度和动能都比较高,而水的粘滞性、表面张力和土体持水能力随温度升高而降低。因此,温度对土壤裂隙的产生有较大影响。同时,土壤中的添加物可以增强土壤抗拉能力,增加土壤含水率,减少裂隙的产生。


三、小结

由以上影响土壤裂隙产生的因素可知,土壤裂隙的产生受一系列因素的影响,是一个非常复杂的过程。土遗址中也常产生裂隙,尤其是室内土遗址,研究土壤性质,控制环境因素,尽量减少土壤裂隙的产生,有利于土遗址的保护。


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