土地平整是建设稳产高产农田不可缺少的重要措施,搞好土地平整,对合理灌排,节约用水,提高劳动生产率,发挥机械作业效率,以及改良土壤、保水、保土、保肥等方面,都有着重要的作用。坡改梯作为丘陵山区土地平整的主要形式,其主要包括降坡处理和土石坎修筑。但是,随着土地整理等农田整治项目的大面积展开,已实施土地整理项目部分暴露出严重问题,尤其是丘陵山区修建的土坎、石坎屡见垮塌。土石坎的修筑需要考虑到诸多因素,其中土壤力学性质、坡度以及降雨等都是主要的影响因素。现在在土石坎设计时,其设计参数主要采用土地开发整理项目工程设计标准提供的范围值,而不是针对具体环境条件下的参照值。因此,本文采用全自动三轴仪对广泛分布于重庆丘陵山区的黄壤、钙质紫色土、中性紫色土三种土壤在不同含水率、干密度以及干湿循环下其土壤抗剪强度进行了研究,在此基础上根据土石坎稳定性的需求,结合土力学理论确定不同土壤类型在不同环境条件的土坎边坡稳定角,并通过VB编程计算出石坎最优断面,实现土地整理工程土石坎设计优化,以期为重庆丘陵山区土地开发整理工程中土石坎设计提供科学依据。主要结果如下：1.土壤干密度、含水率和干湿循环对抗剪强度的影响在相同干密度情况下土壤粘聚力c随着含水率增加呈先增加后减小的趋势；在相同土壤含水率水平下,土壤粘聚力c总体随干密度增大而增大。土壤内摩擦角(?)在各干密度条件下均随着含水率增加呈明显减小的趋势。含水率和干密度的交互作用对粘聚力c有显著影响,粘聚力c在1.3g/cm3～1.7 g/cm3范围内随着干密度的增大而增大,且每一个干密度都有一个含水率与之对应,在这样一个交互作用下粘聚力c达到最大。含水率和干密度的交互作用对内摩擦角(?)影响相对较小,同一干密度下,其(?)值差异不大,随干密度的增大缓慢增大,相对而言,含水率对内摩擦角(?)的影响非常明显。粘土相对砂土而言表现出了聚力c及内摩擦角(?)均较大的特点,即黄壤和钙质紫色土粘聚力c及内摩擦角(?)显著大于中性紫色土。三种土壤类型的粘聚力c值均随干湿循环次数的增加均呈减小趋势,且前两次循环c衰减幅度都很大。从第三次干湿循环到第五次干湿循环粘聚力c值衰减幅度很小,趋于稳定。第五次干湿循环结束后黄壤力粘聚力c略大于钙质紫色土,两者均大于中性紫色十。三种不同类型土壤在几次干湿循环后内摩擦角(?)总体呈减小趋势,但不同土壤类型间存在差异。第五次循环结束后,黄壤内摩擦角为24.6°,为最大；其次为中性紫色土,内摩擦角衰减为22.6°；钙质紫色十在第五次干湿循环结束后内摩擦角最小,为19.3°。2.基于抗剪强度差异的土地整理工程土坎优化设计对于砂土而言,如果土坎未经过干湿循环作用,其外边坡坡度角θ允许值最大,达到34°,第一干湿循环对允许坡度角基本上没有影响,第二次到第四次外边坡坡度角允许值开始减小,第五次干湿循环结束后外边坡坡度角允许值达到最小。一般第五次干湿循环以后,十壤内摩擦角基本不再随干湿循环次数在快速减少,而是趋于平稳,因此,对于中性紫色土如修建土坎,其外边坡坡度角可设计为21°。无粘性土土坎稳定安全系数K,只与内摩擦角(?)和坡角θ有关,与坡高无关,也与土壤重度无关。对于粘土而言,在其他条件相同的情况下,土坎外边坡稳定坡度角随着坎高的增加呈递减趋势。高度在1.5m以内时,黄壤和钙质紫色土其外边坡稳定坡度角一致,当高度大于1.5m时,钙质紫色土允许外边坡稳定坡度角较黄壤而言允许值更小,换而言之,土坎外边坡需更平缓才能满足稳定性需要。从占地和稳定性考虑,黄壤在坎高3m以内可以按设计外边坡稳定坡度角修建土坎,而对于在遂宁组发育的钙质紫色土区,土坎修筑高度宜控制在2.5m以内。3.基于抗剪强度差异的土地整理工程石坎挡土墙优化设计有排水设施和无排水设施对挡土墙所受土压力影响很大,以黄壤为例,随着挡土墙高度的增加,挡土墙所受主动土压力呈增大趋势,其中有排水设施的挡土墙所受土压力在各挡土墙高度下均比无排水设施所受土压力小,两者差值达17%。随着挡土墙高度增加挡土墙所受主动土压力呈抛物线上升,高度从0.5m增加到2m时,土压力增加相对较快,墙高2m所受主动土压力是墙高5m所受主动土压力的16倍左右;高度从2m增加到5m时,土压力增大较慢,墙高5m所受主动土压力是墙高2m所受主动土压力的6倍左右。另一方面,当墙后表面填土坡度角β一定,其他条件相同时,土压力俯斜(ε>0)较仰斜的大(ε<0),土压力随着墙背倾角￡减小而减小。三种土壤类型区优化设计结果显示,由于墙背倾角ε均为负值,因此挡土墙结构形式都设计为仰斜式。另一方面,当高度相同,墙背表面填土坡角β也相同的情况下,钙质紫色土土壤类型区挡土墙断面尺寸总体大于黄壤土壤类型区挡土墙断面尺寸,三者比较而言中性紫色土壤类型区挡十墙断面尺寸最小。综上所述,在环境条件复杂的丘陵山区,抗剪强度的差异主要表现为土壤干密度、含水率和干湿循环等外部条件的共同作用。目前土地整理工程设计标准提供的范围值缺乏针对性,未考虑到环境差异对设计参数的具体影响,既难以节省投资,更谈不上优化设计。土坎设计参数的确定很大程度上取决于干湿循环作用下土壤抗剪强度迅速衰减之后的稳定值。土壤物理性质、墙后填土坡度角在不同环境条件下不尽相同,这些因素共同决定了石坎挡土墙断面设计参数。土石坎设计是一项系统工程,就土坎而言,还可以在修建土坎过程中添加石灰等材料改善土壤物理性质和力学性质,获得更大的抗剪强度,减小干湿循环对抗剪强度的削弱作用；对于石坎挡土墙而言,在今后的研究中可以根据工程实践需要对其他结构形式和材料等方面进行研究。这些方面的研究有待进一步深入,以进一步完善重庆丘陵山区土地整理土石坎工程设计体系。