生物屈服應(yīng)力

《力學(xué)名詞》第一版。

1993年，經(jīng)全國科學(xué)技術(shù)名詞審定委員會審定發(fā)布。

泥石流的屈服應(yīng)力是反映泥石流，特別是黏性泥石流在流動過程中的內(nèi)部應(yīng)力特征的重要參數(shù)：

τ=ρghsinθ

式中：τ為泥石流體屈服應(yīng)力（Pa）；

ρ為泥石流容重（kg·m－3）；

g為重力加速度（9.81m·s－2）；

h為泥石流的最大堆積厚度（m）。

1.泥石流的最大淤積厚度h物理意義：該泥石流在所處位置的坡度下的有一個最大淤積厚度，泥石流在淤積過程中，如果淤積厚度超過最大淤積厚度后泥石流會再次運動，但淤積厚度也可以小于最大淤積厚度。盡管實際泥石流的淤積厚度可能會小于最大淤積厚度，但用最大淤積厚度作為泥石流的淤積厚度對于泥石流的評估和防治會更安全。

2. 泥石流體屈服應(yīng)力τ物理意義：流體具有一定的粘性阻力，在受剪切力時，流體趨于運動狀態(tài)，當(dāng)作用剪切力小于某一臨界粘性阻力時，流體不會發(fā)生運動；當(dāng)作用剪切力大于某一臨界粘性阻力時，流體會發(fā)生運動；稱這一臨界粘性阻力為泥石流體屈服應(yīng)力。泥石流體屈服應(yīng)力大小可以代表泥石流的粘性強(qiáng)弱,是描述泥石流特征的重要參數(shù)。泥石流的屈服應(yīng)力與泥石流體的容重、粘粒特性和粘粒含量有關(guān),而受泥石流固體顆粒體積濃度的影響最大,且具有較好的指數(shù)相關(guān)性 。

對于粘性泥石流，τ值計算結(jié)果一般在1000~10000Pa之間，而稀性泥石流τ值一般較小。

泥石流體是由細(xì)顆粒、粗顆粒和水組成，所以泥石流體的賓漢屈服應(yīng)力的形成原因一部分來自于粘性顆粒的絮凝結(jié)構(gòu)，另一部分則來源于泥沙顆粒間的摩擦阻力。泥石流體屈服應(yīng)力的影響因子很多，除固體顆粒成份和固體顆粒濃度外，還有顆粒大小，顆粒形狀。離子種類和濃度等等。

1.固體體積濃度的影響

泥石流體中的細(xì)顆粒和砂石是泥石流體的主要固體物質(zhì)組成部分，而固體濃度直接影響著泥石流體的容重。一方面當(dāng)固體顆粒濃度增高時，粘粒之間形成聚團(tuán)。顆粒與顆粒、顆粒與聚團(tuán)之間形成網(wǎng)狀集合體，此時水被禁閉在顆粒的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)中，隨著固體濃度的進(jìn)一步提高，聚團(tuán)與聚團(tuán)之間會組成聚團(tuán)集合體，從而形成緊密的蜂窩狀結(jié)構(gòu)。此時每一個凝膠的顆粒都有不清楚的界面，說明顆粒表面存在一個吸附層。另一方面，由于粗顆粒表面形成一層泥膜。固體顆粒之間的接觸，由于物理吸附、機(jī)械咬合、和化學(xué)鍵的作用，顯的更為密接。各種類型的泥石流體屈服應(yīng)力隨固體顆粒體積濃度的變化也各不相同，但呈正相變化。

2.粘粒的影響

泥石流體中的粘土礦物，以蒙脫石、綠泥石、伊利石和高嶺土為主，由于他們本身的巨大比表面積、雙電層、親水性、高膨脹性、高分散性以及陽離子吸附的表面狀態(tài)和表面吸附現(xiàn)象等屬性，致使粘土和極性水分子有著極其復(fù)雜的物理化學(xué)變化。因此粘土礦物是賦予泥石流體以結(jié)構(gòu)體和較大的選復(fù)興而具有穩(wěn)定性和極少沉淀的重要原因。

粘粒礦物的結(jié)構(gòu)形態(tài)各異，因此對泥石流體的性質(zhì)形象也不盡相同。王裕宜認(rèn)為蒙脫石屬2：1層硅酸鹽，在完全脫水時體積可以增大8-10倍；伊利石和蒙脫石結(jié)構(gòu)相似，僅缺少一個鉛硅八面體，故膨脹性差于蒙脫石；綠泥石與伊利石和蒙脫石性質(zhì)也相似。在充水時膨脹性介于伊利石和蒙脫石之間；高嶺土屬1：1硅酸鹽，晶格內(nèi)缺少同型置換，水化性、吸附性和膨脹性都最弱。而吳積善認(rèn)為不同的粘土礦物具有不同的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，當(dāng)泥石流的固體顆粒體積濃度和粘土百分含量相同時，蒙脫石形成的結(jié)構(gòu)要比伊利土和高嶺土形成的結(jié)構(gòu)要緊密，強(qiáng)度要大的多，而高嶺土形成的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)最稀疏，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度最小，綠泥石的性質(zhì)介于伊利土和蒙脫石之間。

3.石塊的影響

泥石流體中的石塊存在有兩種作用，一是石塊在流體中形成骨架結(jié)構(gòu)，石塊彼此接觸鑲嵌，抗剪強(qiáng)度可為其相應(yīng)泥石流漿體的十余倍；另一種是擾動效應(yīng)，出于泥石流流速場中的石塊，由于上下壓力差，石塊發(fā)生轉(zhuǎn)動、碰撞。因此粗顆粒的增加對泥石流體屈服應(yīng)力特征值發(fā)生著重大的影響。

4.化學(xué)成份的影響

泥石流體在特定的條件下，才具有一定的絮凝穩(wěn)定性，是粘粒能保持獨立的分散狀態(tài)。在增大電解質(zhì)濃度后，由于離子交換和壓縮作用，因此電動電位降低，水化膜變薄，使粘度增至極值。所以電動電位和薄膜層的厚度、離子濃度等有關(guān)，又由于高價陽離子置換低價陽離子，促進(jìn)凝聚作用。2100433B

土壤微生物生物量氮占土壤全氮的2%～6%。與微生物生物量碳相似，不同土壤類型及生態(tài)環(huán)境下微生物生物量氮的變異很大，草地為40～496kg/hm²(平均225kg/hm²)，耕地40～385kg/hm²(平均195kg/hm²)，林地130～216kg/hm²(平均170kg/hm²)，總的趨勢是草地大于耕地大于林地。土壤微生物生物量氮在土壤中的絕對數(shù)量不大，但生物通過微生物轉(zhuǎn)化的氮素遠(yuǎn)大于施入土壤中的氮素，也大于植物帶走的氮素，表明土壤微生物生物量是土壤養(yǎng)分的源與庫。