凍融循環對鈣劑改良土體分散性效果的影響

苑曉青,吳澤炬,王 清,陳慧娥,林 森,牛岑岑,徐 鑫

1.吉林大學建設工程學院,長春 130026

2.吉林省水利水電勘測設計研究院,長春 130021

0 引言

分散性土是一種鈉離子含量高的特殊黏性土。在水的作用下,黏土顆粒的雙電層厚度增加,導致排斥力大于吸引力,土顆粒會分散成原級顆粒[1]。由于這種土體的抗沖蝕能力差較弱,會對水利工程,如堤壩、渠道邊坡、道路邊坡等造成嚴重的沖蝕和管涌破壞。近年來,吉林西部地區實施了多項引水工程項目,在這些工程的建設過程中,出現了一些渠道邊坡因沖蝕而發生塌陷的現象[2]。經研究發現,該地區的土體具有明顯的分散性特征。因此,在工程中需重視分散性土對水利工程的威脅,采取相應改良和防護措施來確保工程的安全可靠。

為了防止分散性土在工程中產生危害,學者們對分散性土進行了深入研究,采用各種方法來對分散性土進行改良。傳統改良劑如石灰[3-5]、水泥[6]、粉煤灰[7-8]和明礬[9-11]已被證明在適當摻量下可以有效降低土體的分散性,同時提高力學性能。新型改良劑如仿巖溶碳酸氫鈣[12]、木質素磺酸鈣[13-14]和納米黏土[15]也被用于改良分散性土,它們通過不同機制改善土體性質,在降低土體分散性的同時提高了土體的穩定性和抗水侵蝕能力。但是,在季節性凍土地區,土體會不斷受到凍融循環作用而導致工程性質發生劣化。王理想[16]研究了季凍區分散性土凍融循環變形規律,發現在季凍區環境中,分散性土在經歷多次凍融循環后,即使其初始孔隙比和含水率與非分散性土相同,其凍脹量也明顯超過了非分散性土。王穎[17]研究發現,凍融循環對土體的分散性會產生一定的影響。在凍融循環過程中,鹽分遷移和凍脹作用會使土體的分散性呈上升趨勢,但不同的密實度會導致凍融循環對分散性的影響程度不同。楊小川[18]在進行降雨沖刷試驗時,對經歷了7次凍融循環的分散性土模型進行觀察發現,土體表面出現了沖溝,這表明凍融循環后土顆粒之間的黏結力減弱,導致土體更加分散。劉樂青等[19]研究了凍融循環對黃土無側限抗壓強度的影響,發現在凍融循環過程中,土體內部的大顆粒逐漸變小,同時小孔隙的含量逐漸增加,顆粒排列方式發生變化,使土體結構變得疏松,從而降低了強度。王中攀等[20]研究了凍融循環對重塑碳酸鹽漬土不排水強度的影響,發現隨著凍融循環次數的增加,碳酸鹽漬土的不排水強度和抗剪強度逐漸降低,而凍融循環前3次的土樣強度下降在整個劣化過程中占比較大。

鈣離子劑改良分散性土的原理是通過鈣離子置換土顆粒表面的鈉離子,減小土顆粒雙電層厚度,增強土顆粒之間連結,從而降低土體的分散性。關于鈣劑改良土體分散性已有劉杰等[21]、趙高文等[22]證實有較好的效果,但大部分研究未考慮凍融循環作用對改良后土體分散性及強度的影響。由于吉林西部地區處于季節性凍土地區,土體將長年遭受凍融循環,凍融循環作用會使土體發生劣化。在實際工程應用中,改良后的土體在經過數次的凍融循環后分散性的變化情況仍不清晰。因此,在進行土體改良劑選擇時,需要綜合考慮凍融循環作用對土體性質的影響。本文選擇吉林省松原市的分散性土樣為研究對象,采用氧化鈣和氯化鈣兩種鈣劑對其進行改良,根據對兩種鈣離子劑不同摻量的土樣進行分散性鑒定,選擇最優摻量的改良土樣,并進行了不同次數的凍融循環試驗,以探究凍融循環對改良土的分散性和力學性能的影響。

1 試驗材料

1.1 試驗土樣基本性質

試驗土樣取自吉林省松原市,位于松嫩平原內,屬于典型的分散性土分布區和季節性凍土區,取樣地點位于123°47′05″E, 45°02′29″N,取樣深度為地表以下0.4 m。研究區地貌如圖1a所示。由于研究區內年降水量較少,蒸發作用較強,導致鹽分在地表逐漸積累,因此,研究區的土體表面呈現灰白色(圖1b),且土體鹽堿化程度較高。

圖1 研究區地貌圖(a)及出現的沖蝕破壞(b)

試驗土樣的粒度成分見表1,顆粒組成中黏粒(粒徑<0.005 mm)質量分數為32.50%,粉粒(0.005～0.075 mm)質量分數為61.20%,砂粒(0.075～2.000 mm)質量分數為6.30%,按照《巖土工程勘察規范(GB 50021—2001)》[23]定名為黏土。土樣礦物成分組成見表2。礦物成分中伊蒙混層的體積分數為14.62%,在黏土礦物中體積分數最高,這代表著蒙脫石礦物在土中占有一定的比例。土樣基本物理性質化學性質見表3、表4,土樣的鈉離子質量摩爾濃度為2.234 9×10-5mol/g,易溶鹽質量分數達到了0.43%,pH值為8.03。同時具備高pH和高含量鈉離子是黏性土具有分散性的本質原因[24],據此可初步判定土樣具有分散性特征,但仍需進行分散性鑒定試驗進一步判別試驗土樣的分散性。

表1 研究區試驗土樣的粒度成分

表2 研究區試驗土樣的礦物體積分數

表3 研究區試驗土樣的物理性質

表4 研究區試驗土樣的化學性質

1.2 試驗土樣分散性鑒定

土樣分散性鑒定試驗包括針孔試驗、碎塊試驗、雙比重計試驗和交換性鈉離子百分比試驗。其中:針孔試驗使用直徑為38.1 mm、高度為62 mm的圓柱樣品,通過觀察在50 mm水頭下小孔受水流沖蝕情況及水流量和渾濁情況判斷分散性;碎塊試驗采用邊長為1 cm的正方體土塊,通過觀察土塊在蒸餾水浸泡下的崩解情況判斷分散性;雙比重計試驗是取30 g試驗土樣進行常規和非常規2次比重計試驗來測定黏粒的質量分數,并通過2次試驗黏粒質量分數的比值確定土樣的分散度,以此判斷分散性;交換性鈉離子百分比試驗通過測定可交換性鈉離子和孔隙水溶液可交換性陽離子的質量摩爾濃度,確定土樣的交換性鈉離子百分比(RESP)來判斷分散性。以上4種分散性鑒定試驗的方法和判別標準參照美國材料與試驗協會(ASTM)[24-27]及《分散性土研究》[28]中提出的方法和判別標準。由于試驗土樣中含有較高的易溶鹽和鈉離子,為了更準確地評估土樣的分散性,主要通過針孔試驗和碎塊試驗的結果對土樣進行判別,雙比重計試驗和交換性鈉離子百分比試驗的結果則作為參考[29]。

本文進行了以下分散性鑒定試驗:由針孔試驗結果,觀察到針孔試驗集水容器側視圖和俯視圖中的水體都呈現較渾濁狀態(圖2a),流量為1.76 mL/s,終了孔徑為2 mm,判定土樣為高分散性土;由碎塊試驗結果可見,土塊放入蒸餾水中后立即出現了云霧狀物質,經過1 h后土樣已完全崩解,6 h后狀況幾乎不再發生變化,最終云霧狀物質布滿杯底(圖2b),判定土樣為分散性土;雙比重計試驗結果分散度為96.62(>50),判定土樣為高分散性土;交換性鈉離子百分比試驗結果RESP為18.78(>15),判定土樣為高分散性土。

a. 針孔試驗結果;b. 碎塊試驗結果。

不同分散性鑒定試驗的結果可能會存在一定差異,因此采用分散性綜合判別方法[30-31]對土樣的分散性進行判別。該方法確定各分散性鑒定試驗結果的可信度從大到小為針孔試驗、碎塊試驗、雙比重計試驗、交換性鈉離子百分比試驗,分別賦予4種分散性鑒定試驗40%、25%、20%和15%的權重;并把土樣的分散性等級分為高分散性、分散性、過渡性、非分散性4個等級,同時對4種分散性等級分別賦分10.0、7.5、5.0、2.5。根據各試驗所占權重及各等級賦分計算分散性等級值R,并將其劃分為4個級別:07.5,因此判定土樣為高分散性土(表5)。

表5 試驗土樣分散性綜合判定

2 試驗方法

2.1 鈣劑改良土體分散性室內試驗

采用氯化鈣和氧化鈣2種鈣劑對吉林西部地區分散性土進行改良。具體試驗步驟如圖3所示:首先稱取一定質量過2 mm篩的風干土樣,按照摻量為0.2%、0.3%、0.4%、0.8%、1.2%、1.6%分別加入氯化鈣和氧化鈣并攪拌均勻,噴撒蒸餾水至最優含水率18.87%,浸潤后拌合均勻,裝入密封袋放置24 h,使水分充分擴散;接著將準備好的土樣通過靜壓法以95%的壓實度制成直徑39.1 mm、高80 mm的圓柱樣品;最后將制好的試樣用保鮮膜密封包裹防止水分蒸發,并放置在保濕器中養護24 h。

圖3 改良試驗具體操作步驟

土樣完成養護后,分別進行4種分散性鑒定試驗,通過分散性綜合判別方法確定2種鈣劑的最優摻量。之后采用最優摻量的改良土進行凍融循環條件下室內模擬試驗。

2.2 凍融循環條件室內模擬試驗

凍融循環條件室內模擬試驗在自制超冷環境下巖土凍融試驗綜合模擬平臺(圖4)上進行,該平臺能夠模擬-35 ℃的低溫環境,并具有0.1 ℃的溫度控制精度。根據改良土的分散性鑒定試驗和無側限抗壓強度試驗結果得出最優摻量,選擇最優摻量的改良土進行凍融循環試驗。凍融循環試驗中,設定凍結溫度為-20 ℃,融化溫度為室溫(約25 ℃)。先將試樣密封在保鮮膜中,放置于該儀器中連續冷凍12 h,然后將試樣從儀器中取出,放置于工作臺上解凍12 h,即完成1次凍融循環。本次試驗設定了不同次數的凍融循環次數,分別為0、1、3、5、7、9、10、15和20次。完成凍融循環試驗后,對土樣進行分散性鑒定試驗、無側限抗壓強度試驗以及微觀結構試驗。

圖4 自制超冷環境下巖土凍融試驗綜合模擬平臺

2.3 無側限抗壓強度試驗

無側限抗壓強度試驗在YYW-2型應變控制式無側限壓力儀(圖5)上進行。試樣采用靜壓法制備,制成直徑為39.1 mm、高度為80 mm的圓柱樣品,達到95%的壓實度。試驗操作按照《土工試驗方法標準》(GB/T 50123-2019)[32]進行,通過該試驗可獲得土樣的無側限抗壓強度。

圖5 應變控制式無側限壓力儀

2.4 掃描電鏡試驗

掃描電鏡試驗選擇經過凍融循環試驗后具有代表性的試樣。先將其置于液氮中進行冷凍,持續時間為12 h。然后將試樣轉移到真空冷凍干燥儀中進行凍結干燥,持續時間為8 h,以確保樣品完全脫水并保持其初始形態和結構不變。完成干燥后將樣品掰開以獲得新鮮的斷面并用導電膠將樣品粘在樣品臺上,隨后使用離子濺射儀進行噴金處理。最后將處理完成的試樣使用掃描電鏡(圖6)進行試驗,掃描倍數設置為800倍,從微觀角度觀察土樣內部結構的變化。

3 試驗結果與分析

3.1 不同改良劑對土體分散性改良效果的影響

針孔試驗結果顯示:0.2%氧化鈣摻量(圖7a)下的改良土孔徑為1.2 mm,集水容器內水體呈輕微渾濁,鑒定土樣為過渡性土;0.3%～1.6%氧化鈣摻量(圖7b—f)和0.2%～1.6%氯化鈣摻量(圖7g—l)下土樣的孔徑均為1.0 mm且集水容器內水體完全清澈,鑒定土樣均為非分散性土。

碎塊試驗結果表明:氧化鈣摻量為0.2%(圖8a)的土塊崩解且周圍產生輕微的膠粒懸浮物,水體微渾濁,鑒定土樣為過渡性土;而采用氧化鈣摻量為0.3%～1.6%(圖8b—f)和氯化鈣摻量為0.2%～1.6%(圖8g—l)改良的土塊崩解后水體未出現渾濁,鑒定土樣均為非分散性土。

a—f. 氧化鈣改良土碎塊試驗結果;g—l.氯化鈣改良土碎塊試驗結果。摻量依次為0.2%、0.3%、0.4%、0.8%、1.2%、1.6%。

從雙比重計試驗結果(圖9)可以看出:隨著摻量的增加,兩種鈣劑改良土的分散度均呈下降趨勢:摻量0.2%氧化鈣改良土樣的分散度為32.2%,鑒定土樣為過渡性土,而摻量0.3%～1.6%的氧化鈣和摻量0.2%～1.6%氯化鈣改良土樣的分散度均小于30.0%,鑒定土樣均為非分散性土。

圖9 改良土樣雙比重計試驗結果

圖10為交換性鈉離子百分比試驗結果,從圖10可以看出:氯化鈣改良土的交換性鈉百分比在相同摻量下均低于氧化鈣改良土;氧化鈣改良土在摻量為0.2%～1.2%的交換性鈉離子百分比屬于過渡性土的范圍內,僅摻量為1.6%時屬于非分散性土;氯化鈣改良土在0.2%和0.3%摻量下的交換性鈉離子百分比屬于過渡性土,在0.4%～1.6%的摻量下交換性鈉離子百分比都屬于非分散性土的范圍內。

圖10 改良土樣交換性鈉離子百分比試驗結果

結合4種分散性鑒定試驗可以計算出不同摻量改良土的分散性等級值:摻量0.2%氧化鈣改良土的分散性等級值為5.0×0.40+5.0×0.25+5.0×0.20+5.0×0.15=5.000,判定土樣為過渡性土;摻量0.3%～1.2%氧化鈣改良土和摻量0.2%～0.3%氯化鈣改良土的分散性等級值都為2.5×0.4+2.5×0.25+2.5×0.2+5.0×0.15=2.875,為過渡性土;摻量1.6%氧化鈣改良土和摻量0.4%～1.6%氯化鈣改良土的分散等級值為2.5×0.4+2.5×0.25+2.5×0.2+2.5×0.15=2.500,為非分散性土。從表6的分散性綜合判定結果可以看出,氧化鈣改良土在摻量為1.6%時才改良為非分散性土,而氯化鈣改良土在摻量為0.4%時4種分散性鑒定結果就為非分散性土。上述試驗結果說明氯化鈣對分散性的改良效果優于氧化鈣,氧化鈣改良分散性土的最優摻量為1.6%,氯化鈣改良分散性土的最優摻量為0.4%。

表6 改良土樣分散性綜合判定

3.2 凍融循環作用對改良土分散性的影響

由于氯化鈣對土體分散性的改良效果優于氧化鈣,因此選擇氯化鈣改良的最優摻量0.4%的土樣進行凍融循環試驗。對經歷1、3、5、7、9、10、15、20次凍融循環的改良土進行針孔試驗,結果見圖11。由圖11可見試樣孔徑為1.0 mm,小于1.5 mm,集水容器內水體完全清澈,可鑒定為非分散性土。

n為土樣經歷的凍融循環次數。

經歷不同次數凍融循環的改良土的碎塊試驗結果見圖12。從圖12可以看出,所有土樣在崩解后周圍都沒有出現渾濁,可鑒定為非分散性土。

圖12 凍融循環后改良土的碎塊試驗結果

經歷不同次數凍融循環的改良土的雙比重計試驗結果見圖13。從圖13可以看出,所有土樣分散度均小于30%,可鑒定為非分散性土。

圖13 凍融循環后改良土的雙比重計試驗結果

由于試驗土樣的含鹽量較高,凍融循環作用會導致土樣發生鹽脹,使得測定的可交換性鈉離子和孔隙水溶液可交換性陽離子的質量摩爾濃度不準確,且孔隙水溶液可交換性陽離子的質量摩爾濃度的測定受多種因素影響[33],這些原因都會導致交換性陽離子百分比試驗結果與實際不符;因此對經歷不同次數凍融循環的改良土僅采用碎塊試驗、針孔試驗和雙比重計試驗這3種分散性鑒定試驗來判斷土樣分散性。結合3種分散性鑒定試驗結果可計算經歷凍融循環的改良土分散性等級值均為2.5×0.4+2.5×0.25+2.5×0.2=1.525,判定為非分散性土。從雙比重計試驗結果(圖13)可以看出,隨著凍融循環次數的增加,土樣的分散度呈上升趨勢,說明凍融循環作用會增強土樣的分散性。凍融循環作用對土體的分散性產生影響主要體現在兩個方面:一是土在凍融循環過程中,在溫度梯度、濃度梯度、水分對流共同作用下水分和鹽分會發生遷移。水鹽遷移的過程中可能會引起鹽分逐漸積聚,進而產生鹽脹效應,使土體結構松散化[34]。土樣的取樣深度為0.4 m,是長期處于上層滲透淋濾與下層毛細作用的水鹽運移的目標深度,使其具有更多的黏粒和鹽分析出結晶的條件[35],在凍融循環的作用下鹽脹效應會更明顯,會進一步增大土體的分散性。二是土在凍融循環過程中會使土體中的水發生相變,即從固態到液態或從液態到固態的轉變。當土體中的水由液態轉變為固態時,固態冰的體積比相同質量的液態水大。這種情況下,土顆粒受到擠壓,導致土顆粒之間的間距增大,從而減弱了它們之間的連結力,進而對土體的分散性產生了影響[36]。此外,固態冰的形成還會增加土體的孔隙比和松散度,降低土體的致密程度,進而增加土體的分散性。

從表7分散性鑒定試驗結果可以看出,改良土的凍融循環次數在20次以內時,土樣仍為非分散性土,說明采用氯化鈣改良的土樣在經歷有限次數的凍融循環仍具有良好的改良效果。氯化鈣在凍融循環的劣化作用下仍能抑制土樣產生分散的原因是:凍融循環主要破壞土體的物理力學性質,不改變土體的化學性質,而是通過物理過程對土體結構造成影響[37];氯化鈣主要通過鈣離子置換土體中的鈉離子來降低土顆粒的雙電層厚度,進而增加土顆粒之間的吸引力,促使土顆粒聚集形成較大的團聚體,從而使土顆粒難以分散成原始的顆粒級別。因凍融循環而產生的凍脹作用和鹽脹作用對氯化鈣改良土的分散性影響較小,因此氯化鈣可以作為一種良好的土體改良劑用于季凍區土體分散性的治理。

表7 凍融循環作用下改良土樣分散性綜合判定

3.3 凍融循環作用對改良土力學性能的影響

凍融循環是一種強風化作用,它使土中的水分狀態反復變化,引起凍脹和融沉,破壞土體結構,從而改變土體的力學性質[38]。根據圖14中無側限抗壓強度與凍融循環次數的關系曲線可以看出,隨著凍融循環次數的增加,改良土的抗壓強度持續下降。在經歷了20次凍融循環后,改良土的抗壓強度下降了約40%,表明凍融循環對改良土的抗壓性能產生了顯著影響。值得注意的是,在凍融循環次數從0次增加到5次的過程中,改良土的抗壓強度下降速度較快;這可能是由于初始凍融循環引起的凍脹作用使得土體結構發生破壞,導致抗壓強度的明顯降低。然而,在凍融循環次數從5次增加到20次的過程中,改良土的抗壓強度下降趨勢逐漸變緩,并且在10次以上的凍融循環中,改良土的抗壓強度基本保持在60 kPa左右。在一定次數的凍融循環后,改良土的抗壓強度基本穩定在一個較低的水平。

圖14 不同凍融循環次數下改良土的無側限抗壓強度

無側限抗壓強度試驗結果表明,氯化鈣改良土的無側限抗壓強度受到凍融循環次數的影響,由于黏土顆粒具有雙電層結構,通常帶有一定數量的負電荷,會在土顆粒四周形成電場,而水是一種極性分子,水中有各種帶正電的鹽離子,這些水分子和鹽離子在電場中定向排列。在凍融循環過程中,土中的自由水首先發生凍結,隨著溫度降低,土顆粒周圍的結合水會發生凍結,結合水的凍結使原來的電化學力失去平衡,為了維持電場的平衡,土顆粒的未凍的自由水分子會被不斷地吸引,土樣中的水分發生反復的相變和遷移,土顆粒和土孔隙受土中水分的狀態變化而不斷調整和變化[39];因此初期的凍融循環會導致土體結構不穩定,使得抗壓強度迅速下降。然而,隨著凍融循環次數的增加,土體結構逐漸趨于穩定,抗壓強度下降的速率減緩。這可能是由于土樣在經歷多次凍融循環后,土顆粒的排列方式達到一種穩定的狀態,土顆粒之間的連結更加牢固,減少了進一步的結構破壞和強度損失。凍融循環作用對改良土的力學性能的劣化較明顯,因此氯化鈣不宜單獨用于改良季凍區土體的力學性能。

3.4 土體微觀結構特征

土的孔隙特征是土體微觀重要結構特征之一,也是影響土體工程地質性質的重要因素[40],孔隙的變化反映著土體結構的變化。凍融循環后土樣放大800倍的圖像如圖15所示。從圖15可以看出,隨著凍融循環次數的增加,土體的裂隙寬度增大,數量增加。未改良的土孔隙和裂隙較大(圖15a);未經歷凍融循環的土樣裂隙和孔隙數量較少,土顆粒之間的膠結較密實,沒有明顯貫通的裂隙,土體整體性較好(圖15b);經歷1次和5次凍融循環后的土樣,裂隙和孔隙的數量都有增加,裂隙寬度與未經歷凍融循環的土樣相比稍有增加,顆粒之間的接觸方式主要以面-面接觸為主(圖15c、d);經歷10次及20次凍融循環后的土樣,裂隙和孔隙的數量以及裂隙寬度都有明顯的增加,小裂隙寬度增加并且相互連接形成大裂隙,導致大顆粒由于裂隙的增加逐漸轉變為小顆粒,顆粒之間的接觸方式由面-面接觸向點-面接觸和點-點接觸發展(圖15e、f)。

a. 素土;b. n =0;c. n =1;d. n =5;e. n =10;f. n =20。

土是由固體顆粒、水和氣體三部分組成的三相體系。固體顆粒構成了土的骨架,顆粒之間通過相互之間的接觸和排列形成了土的結構框架。水和氣體填充在固體顆粒之間的孔隙中,占據了土體積的一部分。凍融循環過程中由于土體的裂隙和孔隙不斷增加,使土樣的無側限抗壓強度不斷下降,但下降的趨勢逐漸變小。造成土樣無側限抗壓強度下降的因素主要在兩方面:一方面是水分相變時冰晶生長對顆粒產生擠壓,引起顆粒之間產生位移并相互擠壓,大顆粒破碎成小顆粒,同時改變孔隙的形態,使中、小孔隙合并成大孔隙,從而導致土中的大孔隙增加;另一方面是由于水分在土顆粒的毛細力和吸附力作用下發生遷移,水對土體產生的反作用力對孔隙形態和顆粒排列產生影響[39]。這些因素都導致土體的結構性發生改變,使土樣的抗壓強度下降。根據對凍融循環10次和20次的掃描電鏡圖像的比較,可以觀察到裂隙和孔隙的差別并不顯著;這表明在這個循環次數范圍內,土顆粒和孔隙的狀態已經達到了一種相對穩定的水平,意味著隨著凍融循環次數的增加,土樣的裂隙和孔隙的形成和分布變化逐漸減少。由于裂隙和孔隙已達到穩定狀態,土樣的無側限抗壓強度受到凍融循環作用的影響逐漸減小。因此,土樣在經歷一定次數的凍融循環后,其無側限抗壓強度的變化趨勢逐漸減弱。

4 結論

1)氯化鈣對分散性的改良效果要優于氧化鈣,氧化鈣改良分散性土的最優摻量為1.6%,氯化鈣改良分散性土的最優摻量為0.4%。

2)氯化鈣改良土改良土樣在經歷不同次數凍融循環后,土樣的分散性幾乎不發生改變,說明氯化鈣可以用于改良季凍區土體的分散性。在經歷20次凍融循環后,土樣的抗壓強度下降了約40%。由于凍融循環作用對改良土的力學性能的劣化較明顯,因此氯化鈣不宜單獨用于改良季凍區土體的力學性能。

3)通過掃描電鏡圖像觀察,可以發現隨著凍融循環次數的增加,土體的裂隙和孔隙逐漸增多。改良土初期受到凍融循環的影響較大,但在超過10次循環后,土顆粒的裂隙和孔隙狀態趨于穩定。這也導致顆粒組成、孔隙組成和分布等特征趨于穩定。