紫色頁巖發育土壤的顆粒特性及其對抗剪強度的作用機制①

冉卓靈，鐘守琴，劉 波，魏朝富*

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紫色頁巖發育土壤的顆粒特性及其對抗剪強度的作用機制①

冉卓靈1,2，鐘守琴1,2，劉 波3，魏朝富1,2*

(1 西南大學資源環境學院，重慶 400715；2 農業部西南耕地保育重點實驗室，重慶 400715；3重慶市國土資源和房屋勘測規劃院，重慶 400715)

土體發生破壞最開始往往是從內部的土壤顆粒破壞開始，而抗剪強度是反映土體抵抗剪切破壞能力的重要指標。本文以紫色頁巖發育的坡耕地土壤為研究對象，通過測定土樣顆粒組成以及不同含水率和垂向壓力下的抗剪強度，研究頁巖發育的土壤顆粒特性及其對抗剪強度的作用機制。結果表明從坡頂至坡腳，土壤顆粒組成與其母巖顆粒組成具有顯著相關性；土壤中 <0.25 mm顆粒累計含量在995.65 ~ 998.62 g/kg之間，其中以0.25 ~ 2 mm巖石碎屑存在的土壤顆粒含量為439.80 ~ 510.40 g/kg，以0.25 ~ 2 mm團聚體存在的土壤顆粒含量為6.01 ~ 80.50 g/kg，隨著位置高程的降低，土壤中巖石碎屑和團聚體的含量并沒有顯著變化。在含水率從7% 增加到25% 的過程中，土壤水分與內摩擦角呈負相關關系且對內摩擦角的影響隨著高程的降低緩慢減小，而對黏聚力的影響是隨著含水率的增加單一坡位黏聚力呈現先增加后減少的趨勢，但是隨高程降低變化并不明顯。因此，在紫色頁巖發育的土壤顆粒組成中存在大量<2 mm的巖石碎屑，這些大量致密堅硬的巖石碎屑提高土壤抗剪強度同時減弱了抗剪強度的水敏性。

頁巖；抗剪強度；顆粒組成；<2 mm巖石碎屑

對于某一土體而言，其土體發生破壞往往是從內部土壤顆粒及團聚體的破壞開始[1]。土壤抗剪強度是土體抵抗剪切破壞的極限能力，同時也是重要的土力學指標[2]。目前已有大量學者對土壤顆粒組成和團聚體對于抗剪強度作用機制進行了研究。鐘守琴等人[3]通過分析紫色泥巖土壤顆粒組成及團聚體狀態發現土壤中大量存在的巖石碎屑能顯著影響土壤抗剪強度特性，同時提出了先天性團聚體和后天性團聚體的概念；蔡奕等人[4]通過團聚體大小對填筑土強度影響的試驗研究發現團聚體平均粒徑大小對素土、纖維土和石灰土抗剪強度變化趨勢具有顯著影響；張愛國等人[5]在水蝕區范圍內的土壤試驗發現土壤有機質含量、土壤質地均對抗剪強度有顯著影響并且抗剪強度隨著土壤類型的改變發生有規律的變化；余宏明等[6]以紅色泥巖風化的含礫黏土為研究對象發現抗剪強度與含水量、密度和黏粒含量具有單一的相關性。因此，研究土壤顆粒組成及特性對土壤抗剪強度的影響具有重要現實的意義。

紫色土作為重慶分布面積最廣泛的土壤。紫色黏土巖發育的紫色土具有化學風化微弱、物理風化強烈、土壤中巖石碎屑含量高[7]，同時基本保持了母質的理化性質等特征[8]。紫色頁巖作為黏土巖的一種，因其形成環境為干燥炎熱高壓下的陸緣淺海，屬于淺海相沉積巖[9]，其碳酸鹽物質含量超過300 g/kg，石質堅硬，很難形成深厚風化殼。由其發育而來的紫色土成土方式以機械破碎為主，很好地繼承了母巖的特性；由于農業工程的大力發展，大量的工程被修建在坡耕地上，因此研究頁巖發育的紫色土區域坡耕地抗剪強度的變化具有很重要的價值，同時也對該地區工程建設具有指導意義。

因此，本研究在前人對土壤抗剪強度影響因素的研究下，以紫色頁巖發育的坡耕地土壤為研究對象，分析土壤中顆粒組成及其團聚特性，探討其對抗剪強度的作用機制，為重慶山地丘陵地區紫色坡耕地農業工程建設可持續發展提供一定的理論依據。

1 材料與方法

1.1 研究區概況

重慶市位于四川盆地東部，地處我國西南部，平均海拔為400 m，北碚區處于重慶市西北部，氣候屬于亞熱帶季風性濕潤氣候，降雨量充沛，具有春早、夏熱、秋短、冬遲特征，地形以丘陵為主，紫色土分布廣泛。紫色土是我國的一種特殊土壤，也是南方重要的土壤類型之一，根據土壤pH、CaCO3含量和硅鋁率等特性，進一步劃分為酸性紫色土、中性紫色土、石灰性紫色土。本研究選取三迭系飛仙觀組頁巖及其發育的暗紫泥為試驗對象，飛仙觀組巖層分布較廣，集中見于盆地四周和川東平行嶺谷各背斜軸部，多構成與巖層走向一致的陡坡壟崗狀地形，石質堅硬，因其形成環境為干燥炎熱高壓下的陸緣淺海，屬于淺海相沉積巖[9]，含碳酸鹽物質在300 g/kg以上，易沿構造裂隙和成巖裂隙風化崩解成碎屑，很難形成深厚風化殼；由其發育而成的土壤為暗紫泥，顏色與母巖顏色一致，質地砂壤至輕黏，耕層疏松，呈粒狀或團塊狀結構[10]，成土方式以機械破碎為主，物理風化強烈，風化度淺[11]。

圖1 采樣點位置示意圖

1.2 土樣采集與測定

供試樣采自北碚雞公山一處坡耕地，從坡頂至坡腳共計5個采樣點(圖1)，坡頂至坡腳分別是P1(29°45′32′′ N，106°26′7′′ E，514 m)、P2(29°45′50′′ N，106°25′38′′ E，504 m)、P3(29°45′45′′ N，106°25′41′′ E，494 m)、P4(29°45′47′′ N，106°25′40′′ E，484 m)、P5(29°45′50′′ N，106°25′40′′ E，473 m)，土地利用類型均為旱地。每樣點采集深度5 ~ 20 cm的土樣10 kg，除去較大巖石碎屑、動植物殘體及其他雜質。同時在采樣時用大環刀采集土樣測定容重。采集回的土樣在通風環境下自然風干，研磨，篩掉>2 mm的巖石碎屑，制備成粒徑<2 mm的土樣以備用。并取風干后的土樣用人工配置的方法配置10種不同含水率(7%、9%、11%、13%、15%、17%、19%、21%、23%、25%)的土樣，采用ZJ型應變控制式直剪儀(四聯剪)測定其抗剪強度參數。

測定的基本物理性質見表1，其中土壤容重采用烘干法測定，>2 mm的巖石碎屑采用水洗法測定，液限和塑限采用液塑限聯合測定儀測定。本研究主要探討紫色土中顆粒組成及其特性，除了傳統意義上的顆粒組成和團聚體，還需要測定巖石碎屑的含量，由于現有的研究主要集中在>2 mm的巖石碎屑或者礫石上，本研究探討的巖石碎屑是粒徑<2 mm的部分；由于團聚體和巖石碎屑抵抗分散作用的程度不一，所以需要采用不同的分散處理[12-13]，具體操作方法參考鐘守琴等人[3]的處理方法。同時對于土壤中小于某一粒徑土壤顆粒中以3種不同狀態(單粒、巖石碎屑及團聚體)存在的顆粒含量的計算方法如下(以<0.25 mm的土壤顆粒為例)：

1=>0.25->0.25(1)

2=>0.25->0.25(2)

3=<0.25-1-2(3)

式中：1表示>0.25 mm巖石碎屑含量；2表示>0.25 mm水穩性團聚體含量；3表示其他<0.25 mm土粒含量(包含<0.25 mm的單粒、巖石碎屑及團聚體)[3]；>0.25表示采用測定巖石碎屑方法測定的>0.25 mm粒徑含量；>0.25表示采用測定土壤顆粒組成方法測定的>0.25 mm的粒徑含量；>0.25表示采用測定團聚體方法測定的>0.25 mm的粒徑含量；<0.25表示采用測定土壤顆粒組成方法測定的<0.25 mm的粒徑含量。

表1 土壤基本物理特性

1.3 數據采集與處理

為了研究重慶坡耕地土壤抗剪強度作用機制，本試驗采用應變直減儀測定土樣在不同含水率及垂直壓力下的指標，以及同一含水率下不同坡位土壤的抗剪強度指標。人為配置的含水率為10種(7%、9%、11%、13%、15%、17%、19%、21%、23%、25%)，施加的垂向壓力分別是100、200、300、400 kPa，剪切量設置為6 mm，試驗方法選擇快速剪切，試驗數據通過應變控制式直剪儀自帶的智龍土工試驗微機控制數據處理系統采集。試驗數據利用Matlab 2016和Excel 2016進行處理。

2 結果與分析

2.1 土壤顆粒組成

顆粒組成作為評價土壤質地的基礎，是一個十分重要的物理指標。由圖2可知，暗紫泥發育母巖(PR)的顆粒組成中，黏粒、粉粒及砂粒含量依次為182.26、543.53、274.20 g/kg；坡頂(P1)土壤黏粒、粉粒及砂粒含量依次為216.28、437.85、345.85 g/kg；坡肩(P2)土壤黏粒、粉粒及砂粒含量依次為253.54、462.44、284.01 g/kg；坡腰(P3)土壤黏粒、粉粒及砂粒含量依次為296.21、504.40、199.38 g/kg；坡腰(P4)土壤黏粒、粉粒及砂粒含量依次為327.24、470.78、201.97 g/kg；坡腳(P5)土壤黏粒、粉粒及砂粒含量依次為293.83、502.80、203.36 g/kg。從圖中可以看出，母巖顆粒組成中黏粒含量小于各坡位土壤的黏粒含量，且從坡頂(P1)到坡腳(P5)黏粒緩慢增大；粉粒含量各坡位土壤與母巖均相差不大，且均以細砂粒(0.02 ~ 0.25 mm)為主，粗砂粒(0.25 ~ 2 mm)含量很少，且母巖(PR)的顆粒組成中不存在>0.25 mm的顆粒；砂粒含量存在坡頂(P1)>坡肩(P2)>母巖(PR)>坡腰(P3、P4)/坡腳(P5)的關系。

圖2 土壤和母巖顆粒組成

2.2 土壤顆粒聚合狀況

土壤中很少有單獨存在的顆粒，均是以各種聚合的形式存在。含巖石碎屑土壤中，除了傳統意義上的團聚體還存在大量的巖石碎屑。土壤團聚體是良好的土壤結構體，并且作為評價土壤肥沃的標志之一。按照團聚體測定方法得出圖3中團聚體的組成圖。由圖可知，土壤團聚體組成中，P1 ~ P5土壤中0.25 ~ 2 mm顆粒含量分別為518.63、487.86、593.35、514.67、467.62 g/kg；0.05 ~ 0.25 mm顆粒含量分別為274.51、312.30、235.03、268.42、299.05 g/kg；0.02 ~ 0.05 mm顆粒含量分別為108.34、117.94、87.03、111.88、121.81 g/kg；0.002 ~ 0.02 mm顆粒含量分別為83.87、65.82、69.05、80.18、87.80 g/kg；<0.002 mm顆粒含量分別為14.64、16.10、15.53、25.85、23.72 g/kg；可以看出各坡位團聚體中5種粒徑顆粒含量均相差不大，即坡頂到坡腳沒有明顯規律變化。

試驗土壤由紫色頁巖的坡殘積母質發育而成，成土方式以機械破碎為主，因此土壤中巖石碎屑含量很高，按照巖石碎屑測定方法得出圖3中巖石碎屑的組成圖，從圖中可以看出巖石碎屑在0.05 ~ 0.25 mm、0.02 ~ 0.05 mm、0.002 ~ 0.02 mm粒徑含量與土壤團聚體相差較大，P1 ~ P5坡位土壤中0.05 ~ 0.25 mm巖石碎屑顆粒含量分別為91.48、84.42、69.35、77.85、79.99 g/kg，明顯小于團聚體中同粒徑顆粒含量；0.02 ~ 0.05 mm巖石碎屑顆粒含量分別為162.38、170.87、148.94、172.82、198.91 g/kg，0.002 ~ 0.02 mm巖石碎屑顆粒含量分別為207.26、236.54、220.45、222.12、237.57 g/kg，均明顯大于團聚體中同粒徑顆粒含量；而對于0.25 ~ 2 mm和<0.002 mm顆粒含量與團聚體中相差不大，雖然單個粒徑含量與團聚體中有所差別，但坡頂到坡腳依然沒有明顯規律變化。

結合圖2、圖3及公式(1) ~ 公式(3)可以得到圖4小于某粒徑的土壤顆粒結構圖。通過前文分析可知，土壤中<粒徑含量主要以3類形式存在：>巖石碎屑、>團聚體及其他<土粒。從圖2可知，坡頂(P1)到坡腳(P5)土壤顆粒組成中<0.25 mm土壤顆粒含量相差不大，依次為995.65、998.10、997.54、998.63、998.12 g/kg，結合圖4A可以得出其中>0.25 mm巖石碎屑分別為508.27、461.23、510.40、483.27、439.80 g/kg，而>0.25 mm團聚體分別為6.01、24.73、80.50、30.02、25.94 g/kg。繼續對土壤中<0.05 mm、<0.02 mm、<0.002 mm土壤團聚體顆粒組成結構分析發現：<2 mm巖石碎屑大量存在于紫色頁巖發育的紫色土中，且隨著粒徑的減小，其中以大于此粒徑存在的巖石碎屑的含量占有比例逐漸增加。因此可以得出在紫色頁巖發育的土壤中除了水穩性團聚體，還大量存在<2 mm的巖石碎屑，這些巖石碎屑主要是由母巖機械破碎形成，繼承了母巖的特性，而傳統意義上的團聚體是在有機質參與下形成的，參考鐘守琴等人[3]的研究結果可以將其延伸為先天性團聚體和后天性團聚體，其中<2 mm的巖石碎屑屬于先天性團聚體，而水穩性團聚體屬于后天性團聚體。

圖3 土壤團聚體和巖石碎屑組成

( R、A、O分別表示巖石碎屑、團聚體、其他土粒)

2.3 抗剪強度特征

2.3.1 垂直壓力對抗剪強度的影響 通過直剪試驗繪制了圖5所示的5個坡面抗剪強度在不同含水率下隨著垂直壓力的變化圖。從圖中可以看出，整體而言，土壤抗剪強度在垂直壓力100 ~ 400 kPa之間，隨著垂直壓力的增大，抗剪強度也逐漸增大；當含水率從7% 增加到25% 時，抗剪強度均是在垂直壓力為100 kPa的時候出現最小值，且存在P1(69.39 kPa)P2(320 kPa)>P4 (301.825 kPa)>P3(290 kPa)>P5(285.88 kPa)；另外，當垂直壓力從100 kPa增加到400 kPa的過程中，各坡位土壤抗剪強度變化范圍存在：P1(268.4 kPa)>P2 (244.8 kPa)>P4(227.245 kPa)>P3(212.945 kPa)>P5 (208.745 kPa)。即當垂直壓力增加時，抗剪強度也會隨之增大，且供試坡位的土壤最大值和垂直壓力對抗剪強度的影響大小均存在坡頂(P1)>坡肩(P2)>坡腰(P3、P4)>坡腳(P5)的關系。

(τ，σ，w分別表示土壤抗剪強度、垂直壓力及土壤含水率)

2.3.2 含水率對抗剪強度的影響 黏聚力和內摩擦角作為兩個常用來表示抗剪強度的參數，圖6表示不同坡位土壤黏聚力隨著含水率的變化曲線，從整體上看黏聚力隨著含水率的增加呈現先增加后降低的趨勢。當含水率為7% 的條件下，P1 ~ P5的黏聚力依次是10.95、38.08、18.48、22.79、30.71 kPa，隨著含水率的增加，P1、P2、P3、P5均出現了2個峰值，而P4只出現了一個峰值。從坡頂到坡腳(P1 ~ P5)，黏聚力出現的最大值依次是62.30、57.49、54.73、52.93、49.94 kPa，且對應的含水率依次是13%、15%、13%、17%、15%；而最小值依次是10.95、30.12、18.48、22.79、30.71 kPa，對應的含水率依次是7%、25%、7%、7%、7%。可以看出對于同一坡位土壤，其黏聚力隨著含水率(7% ~ 25%)的增大出現先增加后減少的趨勢。對于不同坡位土壤，最大值均出現在13% ~ 17% 之間且呈現P1>P2>P3>P4>P5，即從坡頂到坡腳黏聚力最大值逐漸降低；而黏聚力的最小值卻出現在含水率的兩端且呈現P1

圖6 土壤黏聚力隨含水率變化曲線

圖7表示不同坡位的土壤含水率與內摩擦角之間的變化曲線，整體上各個坡位土壤內摩擦角均隨著土壤含水率的增加而減少，當含水率從7% 增加到25% 時，P1 ~ P5的內摩擦角分別從39.44°、36.48°、37.11°、35.80°、33.92° 降低到25.20°、25.91°、24.53°、23.89°、22.35°。對圖7進行擬合，擬合結果見表2，從P1到P5土壤含水率與內摩擦角呈現負相關趨勢，擬合曲線的斜率依次是-0.765 9、-0.614 1、-0.623、-0.649 4、-0.579，相關系數為0.980 6、0.946 9、0.928 2、0.918 8、0.936 1。由此可以看出，對于同一位置的土壤，當含水率從7% 增加到25% 時，內摩擦角反而降低；對于不同位置的土壤在同一含水率下，內摩擦角存在坡頂(P1)>坡肩(P2)/坡腰(P3、P4)>坡腳(P5)的關系，且擬合曲線斜率的絕對值也存在坡頂(P1)>坡肩(P2)/坡腰(P3、P4)>坡腳(P5)的關系，即含水率對不同坡位土壤影響的大小也存在坡頂(P1)>坡肩(P2)/坡腰(P3、P4)>坡腳(P5)的關系。

圖7 土壤內摩擦角隨含水率變化

表2 不同坡位土壤內摩擦角與含水率變化關系擬合公式

3 討論

3.1 <2 mm巖石碎屑是紫色頁巖發育的土壤顆粒聚合體之一

紫色土是一種幼年土，風化度不深，母質特性明顯[10]。由于其風化程度不高，土壤中常含有礫石或巖石碎屑，過去的研究主要集中在土壤中＞2 mm的礫石或巖石碎屑[14-16]，而對土壤中<2 mm 的巖石碎屑研究較少。鐘守琴等人[3]對泥巖發育的紫色土中<2 mm 的巖石碎屑進行了研究，發現其大量存在并提出了先天性團聚體和后天性團聚體的概念。本研究結果表明，坡頂(P1)到坡腳(P5)土壤顆粒組成中，<0.25 mm 單粒累積含量在 995.65 ~ 98.63 g/kg 之間；其中，以0.25 ~ 2 mm 巖石碎屑存在的顆粒含量分別為508.27、461.23、510.40、483.27、439.80 g/kg；以0.25 ~ 2 mm 團聚體存在的顆粒含量分別為6.01、24.73、80.50、30.02、25.94 g/kg；以<0.25 mm 單粒態存在的顆粒含量分別為 481.36、512.14、406.64、485.33、532.98 g/kg。且隨著粒徑的減小，其中以大于此粒徑存在的巖石碎屑含量占有比例就越大。因此，<2 mm 的巖石碎屑是紫色頁巖發育的土壤顆粒聚合體之一，與鐘守琴等人[3]研究結果一致。

因此，在頁巖發育的紫色土中，除了單粒與團聚體外，還存在大量<2 mm的巖石碎屑，即<2 mm巖石碎屑是紫色頁巖發育的土壤顆粒聚合體之一。這些巖石碎屑繼承了母巖的理化性質，屬于先天性團聚體[3]。

3.2 大量致密堅硬的巖石碎屑提高了頁巖發育土壤的抗剪強度

現有的研究表明，紫色土抗剪強度具有水敏性[17]，對于非飽和土，黏聚力和內摩擦角受含水狀態變化的影響很大[18-19]，土壤中水分含量的增加，會在土體表面形成一層潤滑劑，從而導致土體間的內摩擦角減小[20]。從研究結果可以看出供試點頁巖發育的土壤含水率與內摩擦角呈負相關關系且從坡頂到坡腳擬合曲線的斜率的絕對值緩慢減小，即說明含水率對供試坡地土壤內摩擦角的影響隨著高程的降低緩慢減小，其中內摩擦角與含水率呈負相關關系，與林鴻州等[21]、倪九派等[22]、鐘茫[23]的研究結果一致；當含水率較低時，吸力較小，隨著水分的增加，水膜的黏聚力逐漸增強，當含水率增加到一定程度時，水膜逐漸增厚，對土壤顆粒的吸力也逐漸減少，從而造成隨著含水率增加，黏聚力出現先增大后減小的現象，這與鐘茫[23]、江浩浩等[24]的研究結果一致。可以得出頁巖發育的紫色土水敏性與前人研究結果一致，但本研究主要想探討頁巖發育的紫色土中<2 mm巖石碎屑對其抗剪強度的作用機制，通過對5個坡位土壤巖石碎屑組成的分析發現，P1 ~ P5巖石碎屑含量相差不大，即隨著位置高程的降低，土壤中<2 mm的巖石碎屑含量并沒有出現規律性的升高或降低，同時對比鐘守琴等[3]對紫色泥巖發育土壤的研究結果可以發現：在同一含水率下，對紫色泥巖和紫色頁巖發育的土壤施加相同的垂向壓力，紫色頁巖發育土壤的抗剪強度高于紫色泥巖發育的抗剪強度；同時對比兩種土壤的內摩擦角和黏聚力的水敏性變化可以發現紫色頁巖發育土壤的抗剪強度水敏性低于紫色泥巖發育土壤的抗剪強度水敏性。造成這種差異的原因是：本研究采用的試驗土樣為頁巖發育的紫色土，與鐘守琴等[3]采用的泥巖發育的紫色土有所差別，本研究采用的三迭系飛仙觀頁巖屬于淺海相沉積巖，其形成環境為干燥炎熱高壓下的陸緣淺海，高壓的成土環境導致其石質堅硬，以成土率略高于化泥的速度進行風化[8]，土壤由頁巖的坡殘積母質發育而成，成土方式以機械破碎為主，物理風化強烈，化學風化度淺，水土流失嚴重，土層淺薄，坡面土壤中碎屑含量很高，而其巖石碎屑很好地繼承了母巖的物化性質，具有致密堅硬的特點。而鐘守琴等[3]研究采用的是紫色泥巖及其發育的土壤，泥巖屬于湖泊相沉積巖，巖石厚度比較穩定，形成環境為較干旱條件和河漫湖泊的洪水泛濫至正常河流，且其土壤具有最高的成土率與化泥率比值，成土過程主要為剝蝕風化，物理風化程度快，嚴重的水土流失導致坡的上部主要是薄層石骨子土，隨著高程的降低，土層也逐漸加深，坡腰進入黏化初級階段，而坡腳則以質地偏黏的紫泥土為主[9,11]。

綜上所述，頁巖屬于淺海相沉積巖，形成環境為干燥炎熱高壓下的陸緣淺海，高壓的成巖環境導致其巖石碎屑具有致密堅硬的特點，同時其特殊的成土過程使坡頂到坡腳的土體中碎屑含量很高，大量致密堅硬的巖石碎屑增強了頁巖發育土壤的抗剪強度同時減弱了其抗剪強度的水敏性。

4 結論

1) 頁巖發育的紫色土中存在大量<2 mm的巖石碎屑，是紫色頁巖發育的土壤顆粒聚合體之一，其主要繼承了母巖的理化性質，屬于先天性團聚體。

2) 頁巖發育的紫色土中大量致密堅硬的巖石碎屑提高土壤抗剪強度，同時減弱了抗剪強度的水敏性。

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Particle Characteristics of Purple Shale Soil and Their Mechanism of Shear Strength

RAN Zhuoling1,2, ZHONG Shouqin1,2, LIU Bo3, WEI Chaofu1,2*

(1 College of Resources and Environment, Southwest University, Chongqing 400715, China; 2 Key Laboratory of Arable Land Conservation (Southwest China), Ministry of Agriculture, Chongqing 400715, China; 3 Land Resources and Housing Survey Planning Institute, Chongqing 400715, China)

The beginning of soil destruction is often from the internal destruction of soil particles, and shear strength is an important indicator to reflect soil’s resistance to shear failure. The paper takes shale-derived purple soils in sloping land as the research object and study particle characteristics of purple soil and their mechanism of shear strength by measuring soil particle compositions and shear strengths under different moisture contents and vertical pressures.The result showed that soil particle compositions from summit to footslope were significantly correlated with those of parent rocks. Soil particles <0.25 mm were about 995.65 – 998.62 g/kg, in which particles presented as 0.25 – 2 mm rock fragments were about 439.80 – 510.40 g/kg, however particles presented as 0.25 – 2 mm aggregates were about 6.01 – 80.50 g/kg. With the decrease of elevation, the contents of rock fragments and aggregates in soils did not change obviously. Within soil water content from 7% to 25%, soil water content was negatively correlated with internal friction angle and the influence of soil water content on internal friction angle decreased slowly with the decreased elevation, however cohesion was increased first and then decreased with soil water content increased on single slope, but cohesion did not change obviously with the decreased elevation. Therefore, there are a large amount of <2 mm rock fragments in soil particles in purple soil, and these rock fragments improve soil shear strength while weaken its water sensitivity.

Shale; Shear strength; Soil particle composition; <2 mm rock fragment

國家科技支撐計劃項目(2012BAD05B00)資助。

通訊作者(weicf@swu.edu.cn)

冉卓靈(1993—)，女，重慶云陽人，碩士研究生，主要研究方向為土壤物理。E-mail: xrsse@163.com

S152

A

10.13758/j.cnki.tr.2019.01.018