土壤的物理机械性质
第九章土壤的物理机械性和耕性
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(三) 土壤的位移阻力 土壤的位移阻力，主要(zhǔyào)是外物破碎土
壤时遇 到的阻力，常用抗剪强度来表示。
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测定(cèdìng)土壤的抗剪强度
将土样置于剪切盒中，施加垂直压力，使 土样在横断面上感受压应力(yìnglì)P0。固定下盒， 在 上盒上施以水平力S，土样在上下盒的交界面 上受到剪应力(yìnglì)的作用。当剪应力(yìnglì)超 过一定值 时，土块便被剪断，这时的剪应力(yìnglì)称为土 壤的 抗剪强度。
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土壤胶粒表面多带负电荷，如果吸引了周围的 阳离子，都带有正电荷，仍是互相排斥的，只有 (zhǐyǒu)当排斥力小于分子之间的范德华力时，胶粒 才能互相吸引。
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4、水膜的表面张力 当土壤中含有一定水分(shuǐfèn)的时候，
在土粒与土粒的接触点上，水膜相互连接，而 形成凹形的曲面，借表面张力的作用，可使相 邻的土粒互相靠近。
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5、浓浆结持状态 土壤呈浓浆状，可在重力作用下流动，没有
(méi yǒu)
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(一) 1、定义
土壤的抗压性，是指土壤对挤压力的反应， 其衡量(héng liáng)的指标是土壤的坚实度。
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土壤坚实度有两种表示方法： 一是用压缩(yā suō)每单位容积土壤所需的力表 示 ( 单位：公斤/厘米3) ；
四、土壤的可塑性(soil plastcity) (一) 概念
土壤在一定含水量范围内，在外力作用下 可以任意改变形状，当外力取消，土壤干燥后， 仍能保持所获得(huòdé)的形状，这种性质称为
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(二) 产生塑性的原因 土壤中的粘粒是薄片状的，彼此间有很大
第一章 土壤的性质
— 作用在剪切面上的法向应力 — 土的内摩擦角
C — 土壤内聚力
土的剪切强度由两部分组成：
（1）土颗粒之间在单位滑动面积上的内摩擦力；
（2）土颗粒之间的粘聚力
某些土在一定的状态下，能够承受不大的拉力并 能承受剪力，能保持一定高度的竖直边坡，称之 为粘聚性。 松散的砂土在干燥状态下不具备粘聚性，而粘性 土的粘聚性十分明显。
1、圆锥指数
圆锥指数是将一顶角为30度、投影面积约为
3.2cm2的圆锥压头,以大约0.5cm／s的速度压入
土内至一定深度时，单位圆锥投影面积上所需的
力即为圆锥指数。
圆锥指数通常是随着压入深度而变化的，所以
也可以用圆锥指数随压深而变化的关系曲线来表
示土的机械特性。
2、冲击指数
冲击指数是将一面积为1cm2的圆形平 压头，在每次10J冲击功之作用下，将压
一、土的固体颗粒
土的骨架是由各种不同尺寸的土粒组成，自 然界的土粒大小很不均匀，碎石颗粒的直径可 达10cm以上，而在平静水中缓慢沉积的细微 粘土颗粒的直径只有万分之一mm，不同大小 的土粒在土中的相对含量是决定土的工程性质 的重要指标之一，因此，首先按土粒的直径大 小进行归并与分类，将土粒分成若干粒组，每 一粒组具有一定的土粒直径变化范围，按此范 围将土进行分类。
土的密实程度可以用土的密度、孔隙比等物理 特性来表示。但是，由于在取出土样时要正确无 误地保持土的原始状态往往是比较困难的，同时 在施工现场常常希望有一种快速的方法来测定土 的相对密实程度。就出现了以静载和动载方法来 测定土的相对密实度的方法。这些方法不仅与土 的密实程度有关，而且还综合地反映了土的机械 特性。
第一章 土壤的物理机械性质
土壤是工程机械的作业对象或支撑基础，大部分工 程机械都要与土壤和地面发生联系，在现代机器与地面 的相互作用已经发展成为工程力学的一个新的分支，即 地面力学。
土壤的性质
②离子半径及水化程度：同价离子中，离子半径越大，
水化离子半径就越小，因而具有较强的交换能力。
三价离子>二价离子>一价离子 ）Cl-、NO3-、
NO2-等不能形成难溶盐，很少被土壤吸附。
在中性条件下，每千克干土中所含全部阳离子总量，
称为阳离子交换量 (cmol/kg-厘摩尔每千克) 。
土壤的阳离子交换量的大小直接反映了土壤保肥 能力的大小，
土壤质地可在一定程度上反映土壤矿 物质组成和化学组成，同时土壤颗粒大小 与土壤的物理性质有密切关系，并且影响 土壤孔隙状况，因此对土壤水分、空气、 热量的运动和养分转化有很大影响。质地
不同的土壤表现出不同的性状。
土壤性状
土壤性状 砂 比表面积 紧 密 性 孔隙状况 通 透 性 有效含水量 保肥能力 保水分能力 在春季的土温 触 觉 小 小 大孔隙多 大 低 小 低 暖 砂 土 土 壤 质 地 壤 土 粘 大 大 细孔隙多 小 高 大 高 冷 粘 土
8、土壤的缓冲性能
土壤缓冲性能是指土壤具有缓和其酸碱度发
生变化的能力，它可以保持土壤反应的相对稳定。
一般土壤缓冲能力：腐殖质土﹥粘土﹥砂土
（1）土壤溶液的缓冲作用： 土壤溶液中含有碳酸、硅酸、磷酸、腐殖酸等弱酸及其 盐类，构成一个良好的缓冲体系，对酸碱具有缓冲作用。 （2）土壤胶体的缓冲作用： 土壤胶体吸附有各种阳离子，其中盐基离子和氢离子能
分别对酸和碱起缓冲作用。
作业：
1、名词解释 土壤质地 土壤孔隙性 土壤结构 土壤耕性 土壤热性质 土壤吸收性 土壤酸碱性 土壤缓冲性 2、如何 改善土壤质地？
表4-5 国际制土壤质地分类
各 级 土 粒 重 量 （%） 粘 粒 粉砂粒 砂粒 类别 质地名称 (＜0.002mm) (0.02-0.002mm) (2-0.02mm) 0-15 0-15 85-100 砂土类 砂土及壤质砂土 0-15 0-45 55-85 砂质壤土 壤 土 0-15 35-45 45-55 壤土类 0-15 45-100 0-55 粉砂质壤土 15-25 0-30 55-85 砂质粘壤土 粘壤 粘 壤 土 15-25 20-45 30-55 土类 15-25 45-85 0-40 粉质粘壤土 25-45 0-20 55-75 砂质粘土 25-45 0-45 10-55 壤质粘土 25-45 45-75 0-30 粘土类 粉质粘土 粘 土 45-65 0-35 0-55 重 粘 土 65-100 0-35 0-35 质地分类
植物生产环境-土壤物理机械性与耕性
土壤的物理机械性与耕性土壤在受到外力作用时，显现出来各种不同的动力学特征，包括粘结性、粘着性、可塑性、胀缩性以及其他受外力作用后而发生形变的性质。
一、土壤物理机械性（一）土壤黏结性土壤黏结性是指土粒与土粒之间由于分子引力而相互粘结在一起的性质。
（二）土壤黏着性土壤的黏着性是指土粒黏附于外物上的性能，是由土粒—水膜—外物之间相互吸附而产生的。
影响土壤粘结性和粘着性的因素有：1.土壤质地土壤愈细，接触面愈大，粘结性和粘着性愈强，所以粘质土壤的粘结性和粘着性都很显著，耕作困难。
砂质土则粘结性和粘着性弱，易于耕作。
2.土壤含水量含水量愈少，土粒距离愈近，分子引力愈大，粘结性愈强，故干燥土块破碎甚为困难。
随着水分含量增加，水膜使土粒间的距离加大，分子引力减弱，粘结性减小。
土壤干燥时无粘着性，随着水分含量的增加，粘着性逐渐增强。
因为此时土粒与外物间有水膜生成。
但是当水分过多时（一般认为大约超过土壤饱和持水量的80%以后），由于水膜太厚而降低了粘着性，直到土壤开始呈现流体状态时，粘着性逐渐消失。
所以粘质土壤在水分较多时进行耕作，常因土壤粘着于农具而感到费力；而土壤在清水条件下犁耙却很少受粘着性的影响。
3.土壤结构团粒结构可使土团接触面减少，因而其粘结性和粘着性降低，土壤疏松易耕。
据试验，在相同质地条件下，有团粒结构土壤的粘结性比无团粒结构土壤要小2-6倍。
4.土壤腐殖质含量腐殖质含量增加可减弱粘土的粘结性，因为腐殖质在土粒外围形成薄膜，改变了粘粒接触面的性质。
也可减低粘性土壤的粘着性，腐殖质的粘结力和粘着力都比砂土大，因而腐殖质可以改善砂质土过于松散的缺点。
5. 土壤代换性阳离子的组成不同的阳离子种类可影响土粒的分散和团聚。
钠、钾等一价阳离子可使土粒分散，导致粘结性、粘着性增大。
二价钙、镁离子能促使土壤胶体凝聚，土粒间的接触面积减少，从而降低土壤的粘结性和粘着性。
（三）土壤胀缩性土壤吸水体积膨胀，失水体积变小，冻结体积增大，解冻后体积收缩这种性质，称为土壤的胀缩性。
土壤的物理机械性和耕性
土壤的物理机械性和耕性土壤耕作是土壤管理的主要技术措施之一，耕作的目的是改善土壤孔隙状况，为植物生长创造良好的土壤条件。
若要合理地对土壤进行耕作，就应了解土壤的物理机械性能和耕作性质。
一、土壤的物理机械性当土壤受到外力作用（如耕作）时发生形变，显示出的一系列动力学特性，称为土壤的物理机械性。
这一性能是多项土壤动力学性质的统称，包括黏结性、黏着性、可塑性等。
（一）土壤黏结性和黏着性土壤黏结性（soil cohesiveness）是土粒间通过各种引力而黏结在一起的性质。
这种性质使土壤具有抵抗外力破碎的能力，也是耕作时产生阻力的主要原因之一。
土壤中往往含有水分，土粒之间的黏结常以水膜为媒介。
同时，粗土粒可以通过细土粒（黏粒）而黏结在一起，甚至通过各种化学胶结剂为媒介而黏结在一起。
土壤黏着性（soil adhesiveness）是土壤在一定含水量条件下，土粒黏附在外物（如农具）上的性质。
土壤过湿耕作，土粒黏着农具，增加土粒与金属间的摩擦阻力，使耕作困难。
土粒与外物的吸引力也是由于土粒表面的水膜和外物接触面产生的分子引力引起的，故黏着性实际上是指土粒—水膜—外物之间相互吸引的性能。
土壤黏结性和黏着性强弱，分别用单位面积上的黏结力（g/cm2）和黏着力（g/cm2）表示。
影响土壤黏结性和黏着性的因素主要有两方面，即土壤活性表面和土壤含水量。
土壤活性表面，一般用土壤比表面来表示。
土壤黏结性和黏着性强弱首先与土壤比表面成正比，比表面越大，黏结力和黏着力越大，黏结性和黏着性越强，反之亦然。
因此，土壤质地、土壤中黏土矿物种类和交换性阳离子组成以及土壤团聚化程度等，都影响其黏结性和黏着性。
土壤质地越黏重，黏粒含量越高，土壤黏结力和黏着力越大；而土壤质地越轻，黏结力和黏着力越小。
另外，土壤中蒙脱石为主，交换性Na+占优势，土壤高度分散，则土壤黏结性和黏着性增强；反之，黏土矿物以高岭石为主，交换性离子以Ga2+占优势，土壤团聚化程度高，则土壤的黏结性和黏着性降低。
土力学知识点总结
土力学知识点总结土力学是土木工程中的重要学科之一，研究土壤的力学性质及其在工程中的应用。
它涉及到一系列的知识点，包括土壤力学、地基基础、岩土工程等。
在本文中，我将对土力学的一些重要知识点进行总结和概述。
一、土壤的物理性质土壤是工程建设中最常见的材料之一，了解土壤的物理性质对于设计和施工至关重要。
土壤的物理性质包括颗粒形状、大小、密度、孔隙度等。
颗粒形状对土壤的组织结构和机械性质具有重要影响。
土壤颗粒之间的间隙称为孔隙，孔隙度是指孔隙体积与全体积的比值，它可以影响土壤的自由排水、渗透性等性质。
二、土壤的力学性质土壤力学是土力学的核心内容之一。
土壤的力学性质主要包括固结、压缩、塑性、强度等。
固结是指土壤体积随着应力的增大而减小的现象，它直接影响土壤的压缩性质和承载力。
压缩是指土壤在受到应力作用下体积发生减少的现象，它是由于土壤颗粒重排和孔隙变形引起的。
塑性是土壤特有的性质之一，它是指土壤能够在一定条件下发生塑性变形而不破裂的能力。
强度是指土壤抵抗外部应力破坏的能力，即土壤抗剪强度。
三、地基基础工程地基基础工程是土力学在工程领域中的应用之一，它涉及到土体的承载能力、变形特性以及稳定性等问题。
地基基础工程包括测定地基土的物理性质和力学性质，评估地基承载力和变形性能，设计地基基础结构以及施工过程中的监测和控制等。
地基的选择和设计对于工程的安全和稳定性具有至关重要的作用，因此地基基础工程在土木工程中占据着重要的地位。
四、岩土工程岩土工程是土力学的一个分支学科，它研究土壤和岩石在工程中的应用。
岩土工程涉及到土壤与岩石的工程性质、地下水对工程的影响、岩土体的稳定性以及地下工程等问题。
在岩土工程中，我们需要了解土壤和岩石的物理性质、力学性质以及岩土体的工作状态，从而进行设计和施工。
土力学作为土木工程的重要学科，它不仅关注土壤的力学性质，还涉及到土壤的物理性质、地基基础工程以及岩土工程等内容。
理解和掌握土力学的知识点对于工程的设计、施工和安全至关重要。
土壤的物理性质
土壤的物理性质
1.2土壤孔隙性
(4)计算土壤储水量及灌水（或排水）定额
设土层厚度1m，土壤含水量25%，容重为1.3 t/m3。
公 式
1hm2的1m土层储水量 =10000m2×1m×1.3 t/m3×25% =3250m3/hm2= 325mm
1.1土壤质地与土壤结构
土壤质地
物理性粘粒 （＜0.01mm）%
物理性沙粒 （＞0.01mm）%
组别
名称
灰化土类
草原土及 红黄壤土
碱土及 强碱化土
灰化土 类
草原土及 红黄壤土
碱土及 强碱化土
砂土
松砂土 紧砂土
壤土
砂壤土 轻壤土 中壤土 重壤土
粘土
轻粘土 中粘土 重粘土
0–5 5 – 10
10 – 20 20 – 30 30 – 40 40 – 50
90 – 80 80 – 70 70 – 60 60 – 50
90 – 80 80 – 70 70 – 55 55 – 40
40 –50
50 – 60 ＞65
50 –35
35 – 20 ＜20
40 –25
25 – 15 ＜15
100 – 95 95 – 90
90 – 85 85 – 80 80 – 70 70 – 60
土壤的物理性质
1.3土壤物理机械性质与耕性
土壤物理机械性质
土壤粘结性
土壤粘着性
土壤可塑性
土壤的物理性质
1.3土壤物理机械性质与耕性 土壤黏结性：土粒与土粒之间相互黏结在一起，抵抗机械破碎 的性能
土壤的物理特性
土壤的物理特性
土壤的物理性质主要指土壤固、液、气三相体系中所产生的各种物理现象和过程。
主要包括土壤的颜色、质地、孔隙、结构、水分、热量（热性质）和空气状况，以及土壤的机械物理性质和电磁性质等方面。
土壤颜色：
土壤颜色在物理性质中最为直观，在一定程度上反映了土壤的主要化学组分和土壤的水热状况，可作为鉴别土壤肥沃程度的指标，如菜农朋友熟悉的深色土壤常较浅色土壤肥沃、腐殖质含量高的土壤往往呈暗黑色等等；
土壤质地;
指土壤中不同大小、直径的矿物颗粒的组合状况，与土壤通气、保肥、保水状况及耕作的难易有密切关系，菜农比较熟悉的土壤质地有砂土、壤土、粘土、沙壤土等等；
土壤孔隙:
土壤固体颗粒间的空隙，是容纳水分和空气的场所。
土壤中孔隙的大小、形状及其稳定程度与土壤结构有关，通常适合植株生长的土壤孔隙状况为“上松下紧”的孔隙构形；
土壤结构；
指土壤颗粒(包括团聚体)的排列形式，如团粒和粒状结构、块状和核状结构、柱状和棱柱状结构、片状结构等，其中团粒结构是蔬菜获得高产高效的最佳结构体；
土壤水分：
指固液气三相存在于土壤颗粒表面和颗粒间孔隙中的水分，来源于降水、灌溉水以及随毛细管上升的地下水和凝结水；
土壤热性质：
指影响热量在土壤剖面中的保持、传导和分布状况，是决定土壤热状况的内在因素，也是设施蔬菜上控制土壤热状况，使其有利于植株生长发育的重要物理因素；
土壤空气;
指存在于土壤颗粒表面、未被水分占据的孔隙中和溶于土壤水中(溶液中)的空气，主要来源于近地表的大气，也有部分是土壤呼吸过程和有机质分解过程的产物。
土壤力学基础知识
土壤力学基础知识土壤力学是研究土壤在不同载荷下的力学性质和相应行为的学科。
它是土木工程和地质工程等领域中重要的基础学科，也是建筑和地下工程设计中必备的知识。
本文将介绍土壤力学的基础知识，包括土壤颗粒、土壤分类、土壤物理力学性质和土壤强度。
一、土壤颗粒土壤是由不同颗粒组成的，这些颗粒的大小和形状决定了土壤的物理性质和工程行为。
根据颗粒大小的不同，土壤颗粒可以分为粘粒、细粒和砂粒三种。
粘粒是直径小于0.002毫米的颗粒，细粒是直径在0.002毫米到0.05毫米之间的颗粒，而砂粒则是直径大于0.05毫米的颗粒。
二、土壤分类土壤可以根据其成因、颗粒组成、工程性质等因素进行分类。
根据成因，土壤可以分为残积土、沉积土和背景土。
残积土是指在原地形上形成的土壤，沉积土是指由水或风搬运而来的土壤，背景土则是指在地下和地表中广泛分布的天然土壤。
三、土壤物理力学性质土壤的物理力学性质包括容重、孔隙比、含水量等。
容重是指单位体积土壤的质量，通常以克/立方厘米或千克/立方米表示。
孔隙比是指土壤中的孔隙空间与总体积之间的比值，通常以百分比表示。
含水量是指土壤中含有的水分的质量与干土质量之间的比值。
四、土壤强度土壤的强度是指土壤抵抗外部应力作用下发生变形和破坏的能力。
常见的土壤强度指标包括黏聚力和内摩擦角。
黏聚力是指土壤颗粒之间由于吸附力而产生的抗剪强度，它与土壤颗粒的粘粒含量有关。
内摩擦角是指土壤颗粒之间相对于主应力方向发生滑动所能够承受的最大角度，它与土壤颗粒的粗粒含量和颗粒排列方式有关。
总结：土壤力学是土木工程和地质工程中必备的基础学科，掌握土壤力学的基础知识对于工程设计和施工至关重要。
本文介绍了土壤颗粒、土壤分类、土壤物理力学性质和土壤强度等基础知识。
希望读者通过学习本文，能对土壤力学有一个初步的了解，并在工程实践中运用这些知识，更好地进行土木工程和地质工程的设计和施工。
高一上学期地理土壤知识点
高一上学期地理土壤知识点土壤是地球表层的一种重要自然资源，是植物的重要生长基质，也是生物圈中最活跃的部分之一。
它是由岩石经长时间风化和生物作用形成的一种复杂的物质体系，由无机物、有机物、水分、空气和微生物等组成。
土壤的形成、性质和分类对于地理学的学习非常重要，下面我们来详细了解一下高一地理上学期的土壤知识点。
一、土壤的形成1. 岩石风化和物理变异：地球上的岩石经过日晒、雨淋、冻融等自然力作用，破碎并形成碎屑岩，然后逐渐分解成粉砂、粘土和砾石等颗粒。
2. 土壤的化学变化：岩石中含有各种矿物质成分，经由水、空气等的化学作用，矿物质发生分解和转化，形成新的化合物。
3. 有机质的堆积和分解：植物残体、动物尸体等有机物质经分解、腐殖、矿化等过程形成胶体稳定的有机物质，成为土壤有机质的重要组成部分。
二、土壤的性质1. 颜色：土壤的颜色与土壤中的有机质、矿物质成分、水分和微生物等有关。
通常有红色、黄色、褐色、黑色等不同颜色的土壤，不同颜色的土壤具有不同的性质和肥力。
2. 质地：土壤的质地主要由颗粒大小决定，包括沙质土壤、粉砂质土壤、粘土质土壤等。
不同质地的土壤具有不同的通气性、水分保持能力和肥力。
3. 含水量：土壤中的土壤含水量影响着植物的生长。
土壤水分过多或过少，都会对植物的生长产生不利影响。
4. 土壤通气性：土壤通气性的好坏对根系呼吸有重要影响，也影响着土壤中微生物的活动和养分的释放。
5. 肥力：土壤的肥力与土壤中有机质、矿质和微生物等相关。
良好肥力的土壤可以提供植物生长所需的养分。
三、土壤的分类1. 按照起源分类：土壤可以分为母质土壤、演化土壤和沉积土壤。
母质土壤是直接由岩石经物理、化学和生物作用形成的，演化土壤是在母质土壤基础上形成的经过长期演化和发育的土壤，沉积土壤是河流、湖泊、海洋等沉积物堆积形成的土壤。
2. 按照土壤的物理特征分类：土壤可以分为沙质土壤、粉砂土壤、粘土土壤和壤土。
沙质土壤中颗粒较大，通气性好，但保水能力差；粉砂土壤与沙质土壤相比有更多的细颗粒，保水能力较沙质土壤更强；粘土土壤颗粒更细，保水能力较强，但通气性较差；壤土是由沙、粉砂和粘土按一定比例混合而成的土壤。
任务二土壤的基本性质
微团粒 微团粒 微团粒
团 粒 结 构
（2）块状结构 结构体呈不规则形状,长、宽、高大 致相近,边面不明显,内部较紧实,俗称“ 坷垃”。 在有机质含量较低或黏重的土壤中， 由于土壤过干、过湿耕作，易在表层 形成块状结构；另外由于受到土体的 压力，在心土、底土中也会出现。 （3）核状结构 外形与块状结构体相似，但棱角、边、 面比较明显，内部紧实坚硬，泡水不散， 俗称“蒜瓣土”，多出现在黏土而缺乏 有机质的心土和底土层中。
孔隙类型 当量孔径 土壤水吸 力 通气孔隙 >0.02mm <15kPa 毛管孔隙 0.02～0.002mm 15～150kPa 无效孔隙（非活性孔隙） <0.002mm >150kPa
此孔隙内水分受 此孔隙起通 毛管力影响，能够 此孔隙内水分移动困 主要作用 气透水作用， 移动，可被植物吸 难，不能被植物吸收利用 常被空气占据 收利用，起到保水 ，空气及根系不能进入 蓄水作用
土壤孔隙性
3.土壤孔隙性与植物生长
生产实践表明，适宜于植物生长 发育的耕作层土壤孔隙状况为： （１）总孔隙度为50%～56%,通气 孔隙度在10%以上,如能达到15%～20% 更好 （２）对于含有机质多而结构好 的耕作层土壤容重宜在1.1～ 1.3g/cm3 之间;水田土壤的容重（称为 浸水容重）宜在0.5～0.6g/cm3之间。
土壤耕性
（3）土壤塑性
土壤塑性指在一定含水量范围内可以被塑造成任 意形状,并且在干燥或者外力解除后仍能保持所获 得形状的能力。 干燥的土壤不具有塑性。
影响土壤塑性的因素：土壤 质地、有机质含水量、交换 性阳离子组成、含盐量等。 塑性强的土壤耕性往往不好
土壤耕性
（4）土壤胀缩性
土壤胀缩性是指土壤含水量发生变化而引起的、 或者在含有水分情况下因温度变化而发生的土壤体 积变化 影响胀缩性的主要因素: 土壤质地、黏土矿物类型、 有机质含量、交换性阳离子 种类及土壤结构等。一般具 有胀缩性的土壤均是黏重而 贫瘠的土壤
第三节 土壤的物理性质分析
农业生产中，常采用排水晒田、晒垄、冻 垄等措施，提高土壤溶液电解质的浓度，促进 土壤胶粒凝聚。 (2) 水膜(water film)的粘结作用
土粒在水膜的作用下，在土粒接触处形成
弯月面，由于弯月面内侧的负压，把相邻的土
粒团聚在一起，形成土团。
(3)
胶结作用(cementa soil mineral colloid)
土壤中单粒、复粒在有机或无机胶体的作用
下胶结在一起，具有一定排列、组合形式的土壤 结构体。
（一）土壤结构的类型
1、片状、板状结构
形 状：横轴远大于纵轴，呈扁平状结构体。
产生条件：雨后土壤表面结壳或老耕作土壤犁底层。
大小划分：>3mm者为板状， <3mm者为片状。 性状：土粒排列紧实，透水性和通气性差。
质地名称
松砂土 紧砂土 砂壤土 sandy loam 轻壤土 light loam 中壤土 medium loam 重壤土 heavy loam 轻粘土 light clay 中粘土 medium clay 重粘土 heavy clay
壤 土 loam
粘 土 clay
(4) 我国土壤质地分类
由中科院南京土壤所与西北水土保持所拟定
土壤中Fe2O3· xH20、Al2O3· y H2O、SiO2· z H2S等，常以胶
膜形态包被在一起，形成的结构体。 往往是致密紧实的结构体，如核状结构，对协调水肥的 能力极差。
b、粘粒(clay) 粘粒具有巨大的表面积，粘结力很强，并可 通过带正电和带负电边面的静电引力使其团聚。 c、有机质(organic matter) 土壤中的腐殖质、多醣类、蛋白质、木质素
粘盖砂 不良组合(bad
combination)
土壤物理机械性质
The Plow A plow is a wedge that is dragged through the soil by a draft animal or a tractor. It cuts away the top layer of soil. The plow lifts and turns over the soil layer. In this way, the soil is broken up for planting crops. The plow is one of mankind’s oldest machines. Wooden plows have been in use for about 5000 years. Metal plows date back less than 200 years.
第一节 土壤物理机械性质
土壤物理机械性质：当土壤受到外力作用（如耕作）时发生 的形变、显示出一系列动力学特性（dynamic property)叫做土 壤物理机械性质。它是多项土壤动力学性质的统称，包括了一 下性质： 一.土壤粘结性（soil cohesion）
（一）概念： 指土壤颗粒之间被此粘结在一起的性质。又称 为“土壤内聚力”。它使土壤具有抵抗外力（机械破坏和根系 穿插时）而不被破坏的能力。
原因：粘粒成薄片状，在有水存在的条件下，粘粒表面被包一层水膜，外力 揉搓时，片状的粘粒重新排列且粘结固定，由于粘结力的存在，失水后能保持原 状。粘结性关系到土壤耕作质量。
土壤表现塑性的含水量范围是土粒间的水膜 已厚到允许土粒滑动变形，但又没有丧失其 粘结性的范围 （二）影响可塑性的因素 凡影响粘结性的因素都影响可塑性 （1）下塑限（塑限）（lower plastic limit）： 土壤呈现塑性的最小含水量 （2）上塑限（upper plastic limit): 土壤因含
土壤的基本性质ppt课件
一是冷：开沟排水，增加排水沟密度和沟深，以降低 地下水位。
二废水毒害：在排水的基础上，加大灌 溉量，以对盐碱、工业废水毒害进行冲洗。
四是酸度改良：主要是对一些土壤酸度过大的水稻土 适用石灰
土壤可 塑性
土壤胀 缩性
眼看
犁试
手感
一是因土选种适宜的作物
• 南方酸性很强的土壤—茶； • 盐碱地--甜菜、向日葵、紫苜蓿、棉花 • 北方大面积石灰性土壤可不治理
二是化学改良
• 酸性土壤施用石灰质肥料 • 碱性土壤施用石膏、磷石膏、明矾
一是交换性阳离子的缓冲作用 二是弱酸及其盐类的缓冲作用 三是两性物质的的缓冲作用
土壤 孔隙 体积
土壤 总体
积
通常是通过测定土壤密度、土壤容重后计算出来的
土壤容重
土壤密度
土壤孔隙度（%）=
土壤容重 1 — ————— ×100
土壤密度
土团或土块
土壤结构体
团粒结构 粒状结构
块状结构
核状结构
良
柱状结构
好
棱柱状结构
不 良
片状结构
俗称蚂蚁蛋、米糁子； 近似球形且直径大小1~10mm，是农业生产最理想的结构体； 有机质含量较高，质地适中。
土壤物理性质 土壤的基本性质
土壤化学性质
土壤孔隙性 土壤结构性
土壤耕性 土壤酸碱性 土壤缓冲性 土壤吸收性
结构 颜色
质地 水分
土壤 空气
孔隙
机械 物理 性
热性 质
无效孔隙 毛管孔隙
通气孔隙 土壤中通气孔隙和毛管孔隙适宜，有利于土壤的通气和保水蓄水
土壤 孔隙
数 量
大 小
土壤孔 隙性
比 例
性 质
第5章 土壤物理机械性质
5.3 土壤黏着力和黏结力
5.3.1 土壤黏着力的测定
土壤黏着力是指土壤在湿润状态下黏附的外物（农具、车轮 等）上的性质，实际是土壤颗粒—水—外物相互吸引的性质。
土壤黏着力的大小与土壤颗粒组成、结构、有机质含量和土壤 湿度有密切关系。黏土及无结构的土壤具有较大的黏着力，质地 较砂以及有良好结构的土壤黏着力较小。
5.2 土壤塑性
土壤塑性是指土壤在一定含水量的条件下，由外力作用，可 以改变形状，并在外力消失后仍能保持其形状的性质。
土壤具有可塑性是因为土壤的片状黏粒间因水膜的连接，使 土粒间可以相互滑动，但不断裂的。
土壤塑性与土壤含水量有关，由含水量的多少可定出可塑性 上限和可塑性下限，其差值为土壤可塑性（塑性指数）。土壤可 塑性越大，说明土壤具有可塑性的含水量范围约宽，土壤可塑性 越强。
用木棒粉碎风干土，并过0.5或1.0mm土筛，土样作为待测定土样。 称过筛土样30～50g放于玻璃缸中加水搅拌至土样呈稠状，接近流限（可塑上 限），盖好盛稠状土样的容器，静置24小时，使容器内土样达到最大膨胀值。将膨胀 值达最大值的土样置入矩形金属或有机玻璃缸（5×3×2cm）中（缸内壁于装土样前 抹底层凡士林），称重，如没有特制容器，可用大铝盒做为盛膨胀土样容器。将容器 中土样表面抹平，并在土样表面刻入不太深的对角线沟。然后置于空气中风干。土样 收缩，并与容器壁离开形成缝隙，测量干缩的土样长度及厚度，小心取出土样，用滤 纸擦掉土表凡士林油。随之再将土样置于烘箱中（105℃）烘至恒重。 测量容器中土样干、湿前后容积：干缩容积按对角线长度与厚度计算）、对角线 长度以及含水量变化值（差值），分别计算土样的线性收缩系数、体积收缩系数及湿 度收缩系数。
土块压碎后，分别放入铝盒中，测定其土样含水量（于105℃烘箱中，烘 至恒重）。
土壤的物理机械性质及其对车辆行驶性能的影响
土壤的物理机械性质及其对车辆行驶性能的影响1.土壤的物理机械性质土壤是工程机械的作业对象，又是其支承基础。
土壤的物理机械性质直接影响工程机械的作业阻力、运行阻力，牵引性能及运行通过性。
1.1土壤的粒度组成工程中所研究的土壤系指各种大小的土壤颗粒任意组合而构成的堆积物。
土壤通常由土壤颗粒、水和空气三相物质构成。
若土粒间的空隙全部被水充满，形成饱和土，即为两相土壤。
土壤各相的相对含量决定了土壤的状态与性质。
［1］实际土壤是不同粒度土粒的混合物。
不同粒度土粒的相对含量直接影响土壤的性质。
为了研究土壤的性质，常常要确定土壤的粒度组成.即进行颗粒分析试验。
工程中实用的颗粒分析试验方法有筛分法和比重计法。
筛分法适用于粒径大于0.1 mm以上的土壤;比重汁法适用于粒径小于0.1mm的土壤。
如果土壤中同时含有大于和小于0.1 mm的土粒时，两种方法并用。
［2］土壤中各级粒度分组搭配情况，用其含量《以重量计》的百分数表示，称为土壤的颗粒级配。
颗粒不均匀，称为级配良好;颗粒较均匀，则级配不好。
颗粒分布均匀程度用不均匀系数K表示:K=K60K10 d60--限定粒径，土壤中小于该粒径的颗粒占总土重的60%d10--有效粒径，土壤中小于该粒径的颗粒占总土重的10%K值愈大，说明颗粒愈不均匀。
当K>5时称为不均匀土壤。
1.2土壤的含水量与塑性土壤的含水量ω是土壤中所含水的质量m2与土壤颗粒的质量m1之比：ω=m2m1×100%土壤在外力作用下变形。
当外力解除后，土壤保持其变形形状的能力称为它的塑性。
粘性土是可塑性土壤，而砂和砾石则为非塑性土壤。
［3］含水量对土壤的塑性有重要影响。
当含水量大于一定界限时，粘性土会呈现某种流动状态。
这一极限含水量称为粘性土的流动界限(液限)或称为塑性上限二当含水量小于某一界限时，则粘性土壤会失去压延性而变成硬性的固体状态，这一极限含水量称为粘性土的压延界限(塑限)或称为塑性下限。
土壤物理性质(四)
土壤物理性质（四）(五)土壤力学性质与耕性土壤受外力作用(如耕作)时，显示出一系列动力学特性．统称土壤力学性质(又称物理机械性)。
主要包括黏结性、黏着性和塑性等。
耕性是上壤在耕作时所表现的综合性状，如耕作的难易，耕作质量的好坏，宜耕期的长短等。
土壤耕性是土壤力学性质的综合反映。
1．土壤黏结性和黏着性 (1)概念土壤黏结性是土粒与土粒之间因为分子引力而互相黏结在一起的性质。
这种性质使土壤具有反抗外力破裂的能力，是耕作阻力产生的主要缘由。
干燥土壤中，黏结性主要由土粒本身的分子引力引起。
而在潮湿时，因为土壤中含有水分，土粒与土粒的黏结经常是通过水膜为媒介的，所以事实上它是土粒-水膜-土粒之间的黏结作用。
同时，粗土粒可以通过细土粒(黏粒和胶粒)为媒介而黏结在一起，甚至通过各种化学胶结剂为媒介而黏结。
土壤黏结性的强弱，可用单位面积上的黏结力(g/cm2)来表示。
土壤的黏结力，包括不同来源和土粒本身的内在力。
有范德华力、库仑力以及水膜的表面张力等物理引力，有氢键的作用，还往往有如化学胶结剂(腐殖质、多糖胶和等)的胶结作用等化学键能的参加。
土壤黏着性是土壤在一定含水量范围内，土粒黏附在外物(农具)上的性质，即土粒-水-外物互相吸引的性能。
上壤黏着力大小仍以g/cm2等表示。
土壤开头展现豁着性时的最小含水量称为黏着点；上壤丧失黏着性时的最大含水量，称为脱黏点。
(2)结性与瓤着性的影响因素土壤赫结性和载着性均发生于土粒表面，同属表面现象，其影响因素相同，主要有土壤比表面大小和含水量凹凸两个方面。
1)土壤比表面及其影响因素土壤质地、黍占粒矿物种类和交换性阳离子组成，以及土壤团圆化程度等。
都是影响土壤黏结性和黏着性离子大小的因素。
土壤质地愈黏重，黏粒含量愈高，尤其是2:1型黏粒矿物含量高，交换性钠在交换性阳离子中占的比例大，而使土粒高度簇拥等，则黏结性与黏着性增加；反之，土粒团圆化降低了彼此间的接触面，所以有团粒结构的土壤就整体来说黏结力与黏着性削弱。
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粘着性大小，以粘着强度（ N/cm2 ）表示。
第一节
土壤的结持性
1．影响土壤粘着性大小的因素
（1）土壤含水量：含水少时，粘着性小，含水增多，粘着 性增大。随土壤水分进一步增加，水膜加厚，吸水力减小， 粘着强度降低。当含水量增多至土壤成流体状态时，粘着性 消失。 （2）土壤质地：土粒越细，粘着性越强。 （3）农机具材料的性质：农机具所用材料的亲水性，直接 影响土壤的粘着强度。亲水性强，易粘着，反之不易粘着。 （木料易粘着，塑料不易粘着） （4）土壤有机质含量、结构性：有机质多、结构性好的土 壤，粘着性低。
力。
第一节
土壤的结持性
3．土壤粘结性与土壤耕作的关系
粘结力大，耕作时易形成大土块，即使经 耙耱也会形成小于0.25mm的团聚体，破 坏土壤结构。 粘结力增加农机具对土壤作用的阻力和附 着力。
第一节
土壤的结持性
二、土壤的粘着性
土壤的粘着性：土壤粘附于其它物体的性质称土壤
的粘着性。 粘着性是土粒－水－外物分子间相互作用的结果。
第一节
土壤的结持性
三、土壤的可塑性
土壤在外力作用下，能塑造成任意形状而不破裂，并 在去掉外力以后仍能保持新形状的性质，称土壤塑性。
塑性仅在一定含水量范围才能表现出来。
干土无塑性，随土壤含水量增加 至土粒表面 形成一薄层水膜时 因水膜张力作用使土粒粘结在 一起 当外力大于水膜的张力时 土粒相互滑动 使土体变形。外力消失时，土粒仍被水膜粘结力保持 在土体变形后的位置上 土壤就表现出塑性。
第一节
土壤的结持性
塑性下限（塑限） ：土壤开始出现塑性时的最 小含水量。
塑性上限（液限或流限）：土壤能够保持塑性 的最大含水量。 塑性指数：塑性上限与塑性下限之差。它反映 土壤塑性的强弱。
第一节
土壤的结持性
1．影响土壤塑性的因素
土壤质地和矿物种类：粘粒含量小于15％的土壤无塑 性，随粘粒增多，塑性下限增加较少，上限增加较多， 故塑性指数增加，塑性增强。2：1型膨胀型矿物（蒙 脱石类）塑性最大，2：1型非膨胀型（水云母类）次 之，1：1型矿物（高岭石类）最小。
提出控制土壤粘着农具的因素：
土壤的粘结性要大—干燥土壤粘结性最大，脱土最好；
土壤内摩擦系数要大—有结构的土壤内摩擦系数大，有利脱土； 土壤与金属的外摩擦系数要小—要利用摩擦系数低的材料，或提 高金属表面的光洁度；
土壤对金属的粘着性要小，土壤含水量少，土粒和金属之间不足 以形成水膜；土壤含水量超出一定范围，水膜厚度增加，土壤水 吸力减小，粘着性降低。 农具与前进方向所成的角度应保持最小。
土壤抗剪切的力包括：摩擦力和粘结力。
S=C＋P· tgφ
S―抗剪强度； C―粘结强度； P―正压应力； φ―内摩擦角
当农机具作用于土壤时，对土壤施 加剪力，土壤会发生形变，随作用力增 加，土壤发生形变达到最高值时，作用 力再增加，土壤则破碎，抗剪阻力迅速 下降。
第三节
土壤的抗剪强度
（二）影响土壤抗剪强度的因素
第四节
土壤的压缩和压实
（二）压实对土壤和作物生长的影响
①压实的土壤空气少，通气差，蓄水少，好气性微生物活动受抑， 有效态养料少。
②压实土壤的渗水性差，遇大雨易产生径流，引起土壤冲刷。
③压实土壤的结构被破坏，土粒紧密结合，易板结。 ④压实土壤的粘结力、抗剪强度等增加，从而增大耕作阻力。
⑤压实土壤上作物出苗缓慢，不整齐，植株生长慢，矮小，根系浅
第四章
土壤的物理机械性质
第一节 第二节 第三节
土壤的结持性 土壤的抗剪强度 土壤的压缩和压实
土壤的物理机械性质：土壤对外力的反作用 力和变形的特性称为～。
主要受土壤的结持性以及对外力作用时而产生 的摩擦性、抗剪强度、压缩特性等影响。
研究了解土壤的物理机械性质，对提高土壤的 耕作质量、节约动力十分重要。
而目前拖拉机轮胎的接地压力为8-16 N/cm2，播种机轮子 为12-19 N/cm2，收获机（康拜因）为18-23 N/cm2。
第四节
土壤的压缩和压实
（四）防止土壤压实的方法
采用适当的排水措施，平整地面，减少局部积 水或土壤过湿时耕作； 避免在塑性范围内耕作土壤； 改进农机具设计，减少接地压力；
饱和 0 流动 无
耕作性质
阻力大，形成土 阻力小，形成团 块，破坏结构 聚体，最适耕作
第二节 土壤的摩擦性质
外摩擦力—土壤与农机具的金属部件或轮胎 之间的摩擦称为外摩擦力。
内摩擦力—土壤颗粒与颗粒之间产生的摩擦 力称为内摩擦力。
第二节 土壤的摩擦性质
一、土壤的外摩擦性质
外摩擦力的产生有三个阶段：
推广适合的少耕法、免耕法，尽量减少耕作次
数。
土壤的物理机械性质复习思考题
1、什么叫土壤的结持性？结持性包括哪三种类型，影响结持 性的因素如何？
2、土壤粘结性、粘着性、可塑性对土壤耕作有何影响？ 3、土壤的摩擦力有哪几种？影响土壤摩擦力的因素是什么？ 4、什么是土壤的抗剪强度？其影响因素有哪些？ 5、什么是土壤压缩与压实？简述产生土壤压实的原因及土壤 压实对土壤耕作和作物生长的影响。 6、防止土壤压实的主要方法有哪些？
第三节
土壤的抗剪强度
(三) 土壤抗剪强度与土壤耕作的关系
1．土壤水分低时 （1）结构良好的土壤：整体抗剪强度低，而土块、团聚体抗剪强度 高，此时耕作，虽然土块不易破碎，但也不易破坏土壤结构。 （2）结构不良土壤：土块和整体土壤的抗剪强度相仿，此时耕作， 不但原有土块不易散，并且会形成新的土块。 2．土壤水分增加时
含水量多时，水膜弯月面力影响大，粘结力减小；
含水减少时，内聚力增加，弯月面力也增加，粘 结力迅增。
土壤粘结力随含水量的减少而迅速增加。
第一节
土壤的结持性
（2）土壤质地
土壤质地越细，土粒间分子引力越大，水膜越 多，粘结性越强。
（3）阳离子种类、有机质含量
Na＋使土粒分散，增加粘结性；Ca2+使胶粒 凝聚，减少土粒接触面积，降低粘结力。土壤 腐殖质可增加砂土粘结力，而减少粘土的粘结
土壤干燥阶段，摩擦系数较小； 土壤水分增加，土壤出现粘着性时，摩擦系数 增大，水分增至接近液限时，摩擦系数最大；
水分超过液限时，水膜起润滑作用，摩擦系数 减小成一常数。
第二节 土壤的摩擦性质
影响土壤外摩擦力大小的因素：
所受的正压力； 金属表面的粗糙特性； 土壤水分； 土壤质地。土粒越细，土粒与金属的接触面积 越大，摩擦越强；反之，则小。
有机质含量：增加土壤有机质，可使土壤塑性上、下 限都增加，但对塑性指数无大的影响，这有利于土壤 耕作（因为提高土壤塑性下限，就扩大了适于耕作的 土壤含水量范围）。
第一节
土壤的结持性
2．土壤塑性对土壤耕作的影响
在土壤塑性范围内耕作，土粒滑动使土壤粘闭， 易形成大的垡条，干后形成大的土块，降低耕 作质量，不利作物生长。 另外，在土壤塑性范围内耕作，因机械压力而
另一种是水膜的弯月面力。（土壤含水量低时，弯月面力很大）
第一节
土壤的结持性
2．影响土壤粘结性的因素 （1）水分：
a 非粘闭土壤：即疏松土壤（如结构好的土壤、 沙性土壤、疏松土壤）。 粘结力：主要受水膜弯月面力决定。（曲线C） b 粘闭土壤：即土粒紧密排列的土壤（压实土壤、 大土块等）。 粘结力：主要受分子内聚力和水膜弯月面力的 双重作用。（曲线A、B）
3．压力增加，最适压实含水量（指土壤压实
至最大密度的含水量）降低。因为较大压力下，
土壤孔隙度降低，土粒表面形成水膜需要的水
分减少。 4．在压应力和剪应力同时起作用情况下，压 应力是土壤压实的主要原因，在含水量高时， 剪应力的压实作用增加。
第四节
土壤的压缩和压实
二、耕作栽培中的土壤压实问题
（一）土壤压实的概念 土壤压实：指在农机具作用下，土壤压缩、容 重加大，孔隙减少至影响作物生长时，称为～。
产生塑流，易陷车。同时，土壤的粘结力、内
摩擦力很小，机械易打滑。 避免在土壤的塑性范围内耕作。
第一节
土壤的结持性
土壤的结持状态
水分 土壤吸水 力（105Pa） 结持状态 作用力
干 10000～31 坚硬 粘结力
湿润 31～0.6 酥松 很弱的粘结力
湿 ＜0.6 粘着、可塑 粘结力、粘着力 阻力从大小，粘 闭、下陷、打滑
第一节
土壤的结持性
土壤的结持性：指在不同含水量条件下，土 壤抵抗破碎、变形以及粘着在其它物体上的 性质。 土壤结持性包括：粘结性、粘着性、塑性。
第一节
土壤的结持性
一、土壤粘结性
指土壤抵抗机械破碎的性质。是土粒－水－土粒之间不同力相 互作用的结果。 土壤的粘结性大小以压碎或拉断单位断面土柱所需的力表示 （N/cm2）. 1．土壤粘结力：是产生土壤粘结性的根本原因。 一种是分子内聚力（范德华力和静电引力等）
第一节
土壤的结持性
2．土壤粘着性对土壤耕作的影响
粘着性强时，增加耕作阻力，降低耕作质量。
生产中采用表面光滑、摩擦系数小、亲水性差 的农机具材料，或者降低土壤含水量都有利于 提高耕作质量。
第一节
土壤的结持性
Fountaine和Payne研究指出:土壤粘着在农具上的主 要原因是土壤的粘结强度＜土壤的粘着强度。
1. 土壤质地：土壤越粘重，抗剪强度越大。 2. 土壤容重：容重越大，土壤越紧密，土粒咬 合越大，抗剪强度越大。
第三节
土壤的抗剪强度
3. 土壤水分：
a 土块抗剪强度：土块、团粒结构和团聚 体被剪切时，土壤抗剪强度主要由分子内聚 力形成的粘结力起作用。 故含水少，抗剪强度大。含水量增加， 抗剪强度下降（曲线A）。 b 整体抗剪强度（指耕层土壤被剪切时 的抗剪强度）：耕层土壤较疏松，主要由水 膜张力形成的粘结力起作用。 土壤含水量在塑限以下时，土壤抗剪强 度随水分增加而增加，至塑性下限时达最大 值，然后迅速下降，含水量达塑性上限时， 抗剪强度很小（曲线B）。