The influence of uniaxial compression upon pore size distribution in bi modal soils
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The influence of uniaxial compression upon pore size distribution in bi-modal soils. 單軸壓縮對孔隙尺寸分佈的影響 以 bi-modal 土壤為例 Soil & Tillage Research 86 (2006) 27-37. 碩士班一年級 陳品岡 79842017. 大綱. 前言 簡介 材料與方法 結果與討論. 前言. 在孔隙系統中,孔隙尺寸分佈、形狀和 配置 是基礎土壤特性中 , 影響土壤水力學的 主要 功能。 其作用 在 傳輸水、氣體、溶解於不溶解的化學成分。

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The influence of uniaxial compression upon pore size distribution in bi-modal soils

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Presentation Transcript


The influence of uniaxial compression upon pore size distribution in bi-modal soils

單軸壓縮對孔隙尺寸分佈的影響

以bi-modal土壤為例

Soil&TillageResearch 86 (2006) 27-37

碩士班一年級

陳品岡

79842017


大綱

  • 前言

  • 簡介

  • 材料與方法

  • 結果與討論


前言

  • 在孔隙系統中,孔隙尺寸分佈、形狀和配置是基礎土壤特性中,影響土壤水力學的主要功能。

  • 其作用在傳輸水、氣體、溶解於不溶解的化學成分。

  • 此篇研究的目標在於用單軸壓縮試驗改變土壤孔隙系統,並且縮小範圍只用於有bi-modal性質的土壤,運用在對數正態模式圖(log-normalmodal)上。


簡介

  • bi-modal 雙峰模式

  • 一連串的數字排列,此排列有兩個常常密集產生的值。

  • 在本研究內選用的土壤,在土壤孔徑分佈圖上呈現的是兩個峰值的曲線。

  • 延伸:mono-modal 單峰

    tri-modal三峰

    (通常無結構的孔隙分佈會呈現mono-modal)


  • Martixpore基質孔隙

    指在團粒內或土塊內的孔隙,其主要特性為影響土壤的水靜力學與流體力學。

    本研究裡假設基質孔隙不包含較”粗”孔隙,因為粗孔隙會造成團粒結構不穩定。

  • Structuralpore結構孔隙

    指在團粒與團粒或土塊間產生的孔隙,主要受到團粒大小、外型或該土壤的化育影響,一小部分的結構孔隙是未成熟土壤微生物(pedo-edaphon)所造成的。


  • 分析土壤孔隙方法

  • 直接法:

    將未擾動的土壤切成細薄片,用顯微鏡觀察其結構(Pagliaiand Vignozzi, 2002)。

  • 間接法有兩種:

    應用土壤水分特性曲線的排水曲線做進一步的分析。

    應用水銀孔隙度法。

  • 間接理論都須假設土壤中的孔隙是類似毛細管構造。

  • 運用拉普拉斯方程式計算土壤基質勢能


材料與方法

  • 土樣:希臘

  • 氣候:地中海型氣候

  • 特性:有bi-modal特性之土壤

  • 樣本大小為 100cm³

  • 室內濕度 50%

  • 壓力頭 -10, -20, -40, -100cm 使用張力計

  • 壓力頭 -330, -1000, -10000cm 使用壓力版裝置


=土壤水分含量

=飽和水分含量

=殘餘土壤水分含量

= 平均壓力頭

= 壓力頭

  • S為相對飽和度

  • i = 1 代表matrix pores

    = 2 代表 structuralpores.

  • (Othmer et al. (1991) and Zeiliguer(1992))

  • and

實驗值


壓力頭–pF指數–孔隙半徑對照表


結果與討論

1.土壤水分特性曲線

相對飽和度S(h)

與壓力頭(h)

將實驗數據做成水分特性曲線,運用曲線擬合,將水分特性曲線與其導數置放在同一圖中,比較新成土與淋溶土兩者再壓縮後產生的差異。

新成土(Entisol)結構發展與團粒穩定度差,

淋溶土(Alfisol)有穩定度高的土壤團粒。

由圖1與圖2.3比較


圖1. 土壤水分特性曲線 S(h) 與其導數曲線 dS/d(ln h) 對照壓縮0kPa 與 300kPa。 此土壤團粒穩定度差。

圖2. 土壤水分特性曲線 S(h) 與其導數曲線 dS/d(ln h) 對照壓縮0kPa 與 300kPa。 此土壤結構發展良好且團粒穩定度高。

經過單軸壓縮後的新成土出現了tri-modal的現象,且其壓縮前後的曲線差異大。

淋溶土壓縮前後則並無太大變化出現了,顯示了結構發展與團粒穩定度對於壓縮產生的影響。

圖3. 比圖2的黏粒成份少一些,但其水分特性曲線與壓縮後的曲線與圖2差異極小。


1.土壤水分特性曲線結果分析

  • 對於結構發展良好與團粒穩定物高的土壤來說,單軸壓縮試驗對其的影響甚小。

  • 換句話說,對結構發展差與團粒穩定度差的土壤來說,單軸壓縮試驗對其影響是明顯且清楚的。


總孔隙度壓縮

前與壓縮後的

相對質

基質孔隙與結

構孔隙的排水

壓力頭分界線

2.分離基質形態與結構形態的孔隙。

約2.5μm

約10.9μm

136

215


Entisol的團粒穩定度低,故再壓縮的表現奇特。


對於結構發育不良的土壤,經過單軸壓縮後,孔徑分佈會產生很大的改變。


  • 謝謝聆聽


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