（江西應(yīng)用技術(shù)職業(yè)學(xué)院，江西 贛州 341000）

贛縣區(qū)位于江西省贛州市北部，其境內(nèi)進行地質(zhì)勘查中發(fā)現(xiàn)因礦物風(fēng)化出現(xiàn)了崩崗侵蝕。礦物風(fēng)化通常伴隨著有大量的泥沙等沉積物排出，通過水流的作用形成洪積扇，可以在山上快速淹沒和掩埋大面積的山間和綠地，且有大量被壓埋的區(qū)域無法恢復(fù)，嚴重威脅當?shù)厝嗣竦纳钌a(chǎn)，對該區(qū)域的崩崗調(diào)查和機理研究亟待開展。崩崗?fù)馏w的抗剪強度對土的抗侵蝕能力有一定影響，是崩崗侵蝕形成的一個影響因素，而土體抗剪強度指標與土體的含水率有較大關(guān)系[1]。

1 研究方法

1.1 野外調(diào)查

從礦物風(fēng)化較為研究區(qū)域進行野外調(diào)查，研究崩崗的活動性、形態(tài)和侵蝕程度。根據(jù)國內(nèi)大部分學(xué)者都認可的崩崗形態(tài)劃分方法來劃分研究區(qū)崩崗的類型的，即根據(jù)崩崗邊緣線所形成的具體輪廓并以生活中的日常物品和熟悉的形象來進行形似類比劃分，可劃分的類型有瓢形崩崗、掌形崩崗、枝形崩崗、條形崩崗和復(fù)合型崩崗[2]。通過對贛縣區(qū)境內(nèi)一些較為嚴重的崩崗侵蝕進行了勘查，并做了一些類比，得出的結(jié)果是該研究區(qū)的崩崗形態(tài)為復(fù)合型崩崗。

1.2 試驗設(shè)計

本次試驗的任務(wù)是測定不同含水率條件下崩崗?fù)馏w的抗剪強度指標，試驗設(shè)計在不同含水率下對崩崗?fù)馏w的抗剪強度進行測定，試驗設(shè)計為6組不同含水率，對應(yīng)6組抗剪強度試驗；按規(guī)定，抗剪強度試驗至少須4個樣（分別為50Kpa、100Kpa、150Kpa、200Kpa下進行），且至少須進行兩次試驗，然后取其平均值，所以一組抗剪強度試驗須8個樣，另取48個樣作為備用樣，總計為96個原狀樣。試驗過程中準確的記錄好試驗數(shù)據(jù)，直剪試驗后，把數(shù)據(jù)進行整理分析，若發(fā)現(xiàn)某組或某個樣的數(shù)據(jù)存在較大的誤差，則啟用備用樣重復(fù)該組或該個試樣對應(yīng)的壓應(yīng)力下的剪切試驗直至收集到準確數(shù)據(jù)。同時，在每個樣的進行抗剪強度試驗后都要取剪切破壞面處的土樣置于鋁盒中進行含水率的測定，其中含水率的測定采用烘干法，置于烘箱中烘6～8小時，取出置于干燥瓶內(nèi)冷卻至室溫后稱重，計算出試樣的含水率。

1.3 室內(nèi)試驗

1.3.1 抗剪強度試驗

本次試驗樣品是現(xiàn)場取得的環(huán)刀原狀樣，室內(nèi)浸水飽和后風(fēng)干不同時間獲得不同含水率的土樣，然后進行直剪試驗，獲得不同含水率下土體的抗剪強度指標（黏聚力c和內(nèi)摩擦角φ）。

剪切試驗后收集好數(shù)據(jù)并對數(shù)據(jù)利用軟件進行處理分析，輸入數(shù)據(jù)作出剪切位移和剪切應(yīng)力的關(guān)系曲線、法向壓應(yīng)力和土體抗剪強度曲線。

圖1 含水率 5.33% 剪應(yīng)力 - 位移關(guān)系曲線

圖2 含水率 5.33%τ-σ 關(guān)系

圖3 含水率 8.18% 剪應(yīng)力-位移關(guān)系曲線

圖4 含水率 8.18%τ-σ 關(guān)系

圖5 含水率 12.12% 剪應(yīng)力 - 位移關(guān)系曲線

圖6 含水率12.12%τ-σ關(guān)系

圖7 含水率19.90% 剪應(yīng)力 - 位移關(guān)系曲線

圖8 含水率 19.90%τ-σ 關(guān)系

圖9 含水率25.51%剪應(yīng)力 - 位移關(guān)系曲線

圖10 含水率25.51%τ-σ 關(guān)系

表1 不同含水率條件下土體抗剪強度指標

1.3.2 含水率的測定

對應(yīng)含水率的測定是采用烘干法進行，對每個抗剪強度試驗后的試樣取其剪切面處的土體置于事先準備好的鋁盒中，放入烘箱烘干，稱量體重計算含水率。該試驗所需的含水率計算公式為：ω0=(mw/ms)×100%。

2 研究結(jié)果與分析

根據(jù)庫倫（Coulomb C A）提出的土體抗剪強度理論，得出礦物風(fēng)化過程中崩崗?fù)馏w的不同含水率條件下的抗剪強度指標，利用烘干法對土體的含水率進行測定，最后確定不同含水率下土體的黏聚力c、內(nèi)摩擦角φ與含水率的關(guān)系。試驗的剪應(yīng)力-位移關(guān)系曲線和τ-σ曲線如圖1～圖10。

利用Excel2016進行數(shù)據(jù)整理，計算不同含水率條件的土體抗剪強度指標見表1，關(guān)系曲線見圖11。

圖11 黏聚力、內(nèi)摩擦角與含水率關(guān)系曲線

表1數(shù)據(jù)和圖11曲線中表明，贛縣區(qū)礦物風(fēng)化過程中崩崗?fù)馏w的黏聚力隨含水率的增加呈現(xiàn)減小的趨勢，當土體含水率由5.33%增加到19.90%時，黏聚力由18.63KPa下降至9.76KPa，下降率為47.6%；當土體含水率由19.90%增加到27.68%時，黏聚力c由9.76KPa下降至8.27KPa，下降率為7.99%，下降趨勢減緩。崩崗?fù)馏w的內(nèi)摩擦角隨含水率的增加呈現(xiàn)增大的趨勢，當土體含水率由5.33%增加到12.12%時，內(nèi)摩擦角由24.57°增加至26.68°，增長率為9.08%。土體黏聚力與不同含水率之間的三次線性擬合結(jié)果表明，兩者之間呈負相關(guān)性。

3 結(jié)論

通過對不同含水率下贛縣區(qū)崩崗抗剪強度的變化特征的試驗研究，試驗數(shù)據(jù)表明：①贛縣區(qū)礦物風(fēng)化過程中崩崗?fù)馏w的黏聚力從風(fēng)干狀態(tài)下（含水率5.33%）變化到飽和狀態(tài)下（含水率27.68%）過程中不斷減小，即崩崗?fù)馏w含水率從天然狀態(tài)下5.33%增長到15%左右時，土體的黏聚力c下降明顯，后期含水率的增加對黏聚力影響較小，總體上崩崗?fù)馏w的黏聚力c與含水率w呈負相關(guān)；②崩崗?fù)馏w內(nèi)摩擦角隨著含水率的增加有小幅度增大，即崩崗?fù)馏w含水率從天然狀態(tài)下5.33%增長到15%左右時，土體的內(nèi)摩擦角增長幅度明顯，后期含水率的增加對內(nèi)摩擦角增長影響較小，總體上崩崗?fù)馏w的內(nèi)摩擦角隨著含水率的增大而增大。

侵蝕的發(fā)育過程與水的作用有著密切的關(guān)系。在崩崗發(fā)育地區(qū)，降雨過程引起崩崗?fù)馏w含水率的增加，進而導(dǎo)致土體黏聚力c的降低。表層土體豎向應(yīng)力較小，土體的抗剪強度主要由黏聚力提供，而含水率增加引起的黏聚力減小幅度非常顯著，土體抗沖刷能力也因此大幅下降，這是導(dǎo)致崩崗發(fā)育和擴大的重要原因。