论文部分内容阅读
土壤的抗剪强度是表征边坡土体的稳定性重要指标,开展对边坡土体抗剪强度的研究对于水土保持、边坡稳定性保护具有重要意义。森林植被类型的差异导致了森林植被根系特征、土壤理化性质的差异,并成为影响土壤抗剪强度参数的重要因素。本研究以浙江凤阳山国家级自然保护区内的常绿阔叶林、针阔混交林以及灌草林地为研究对象,通过野外调查、定点观测、室内实验等手段,研究了植物根系特征以及土壤基本理化性质对土壤抗剪强度参数的影响。研究结果如下:(1)土壤毛管孔隙度(CAP)与土壤黏聚力之间呈显著负相关(P<0.05)。土壤非毛管孔隙度(NCAP)、总空隙度(SAT)均与土壤内摩擦角呈显著负相关关系(P<0.05)。土壤pH值与抗剪强度参数之间存在正相关关系。土壤黏粒与土壤黏聚力(c)之间呈显著正相关(P<0.05)。土壤粉粒、黏粒、沙粒均与土壤内摩擦角呈显著负相关关系(P<0.05)。(2)边坡土壤抗剪强度参数内摩擦角φ和黏聚力c与植被类型密切相关。各植被类型根系特征对内摩擦角的影响程度是(根长密度)RLD>(根表面积密度)RSAD>(根体积密度)RVD>(根重密度)RWD。RSAD、RVD及RWD在一定范围内表现出与内摩擦角正相关关系。各植被类型根系特征对黏聚力的影响程度是RWD>RLD>RVD>RSAD。RLD和RWD在一定范围内与土壤黏聚力呈正相关关系。(3)土壤黏聚力(c)和干密度显著正相关(P<0.05),和含水率显著负相关(P<0.05),内摩擦角(φ)和干密度显著正相关(P<0.05)。边坡稳定性系数Fs受土壤含水率影响,随着土壤含水率的增加而减小。常绿阔叶林中,2018年5月、6月中旬、及11月土壤含水率达到45%以上,边坡处于失稳状态;针阔混交林在土壤含水率超过39%时边坡失稳,全年边坡土体基本处于稳定状态;灌草林地在土壤含水率超过48%时,边坡失稳,2018年全年均处在可能产生滑坡的危险期。(4)在同一含水率下,干密度对三类土壤黏聚力具有增强作用,ρd～lnc呈线性正相关,考虑干密度和含水率对土壤抗剪强度的共同作用,建立土壤黏聚力经验公式。对三种植被类型影响因子与土壤内摩擦角进行多元回归分析,发现粉粒silt、毛管孔隙度CAP、根体积密度RVD和含水率成为土壤内摩擦角的预测因子。建立抗剪强度变化预测方程,对边坡稳定性预测和边坡整治提供可靠性参考。不同植被类型抗剪强度预测方程分别为:灌草林地抗剪强度预测方程:(?)针阔混交林抗剪强度预测方程:(?)常绿阔叶林抗剪强度预测方程:(?)