試樣的裂隙發(fā)育過程與環(huán)境溫度密切相關(guān)，此外，氣—液界面張力（表面張力）因素也會(huì)對裂隙發(fā)育有制約作用。從細(xì)觀角度來看，土樣基質(zhì)吸力是導(dǎo)致裂隙產(chǎn)生、發(fā)育的重要因素之一，初始試樣表層土體隨著蒸發(fā)的開始，從飽和狀態(tài)變?yōu)榉秋柡蜖顟B(tài)，從而產(chǎn)生基質(zhì)吸力，并在表層土體中形成張力應(yīng)力。當(dāng)土壤顆粒間的張拉應(yīng)力高于土壤顆粒間的抗拉強(qiáng)度時(shí)，就會(huì)有裂隙出現(xiàn)。土體裂隙產(chǎn)生、發(fā)育是一種基質(zhì)吸力的內(nèi)力作用結(jié)果，是一種張拉應(yīng)力破壞的形式。在干濕循環(huán)條件下，基質(zhì)吸力隨干濕循環(huán)而產(chǎn)生周期性變化，從而導(dǎo)致土體張拉應(yīng)力等產(chǎn)生周期性變化，促進(jìn)了裂隙發(fā)育。因此，基質(zhì)吸力是制約裂隙產(chǎn)生和發(fā)育的關(guān)鍵力學(xué)參數(shù)。而表面張力和基質(zhì)吸力之間的關(guān)系滿足毛細(xì)定理：

式中，（ua-uw）為基質(zhì)吸力，Pa；Ts為水—?dú)夥纸缑娴谋砻鎻埩?，N m-1；Rs為曲率半徑，m；α為接觸角，°。

圖1基底表面三種液滴的幾何形態(tài)

由上式可以看出，基質(zhì)吸力的大小與表面張力、接觸角和曲率半徑有關(guān)。其中，基質(zhì)吸力的大小與表面張力成正比，與彎液面曲率半徑成反比。因此，表面張力和曲率半徑的變化均會(huì)導(dǎo)致基質(zhì)吸力的改變。在環(huán)境溫度為25℃時(shí)，通過JC2000型接觸角測量儀對三種試樣的孔隙液體進(jìn)行接觸角測量。得到三種不同表面張力液滴的幾何形態(tài)圖如圖1所示，測量可得純水、酒精溶液和肥皂水對應(yīng)的接觸角分別為85°、65°和42°，而在25℃環(huán)境下，純水、20%酒精溶液、2 g L-1肥皂水的表面張力系數(shù)分別為:7.1×10-2N m-1、4.1×10-2N m-1、2.9×10-2N m-1。表面張力是決定彎液面形狀的主要因素之一，會(huì)影響曲率半徑和接觸角的大小。很顯然，表面張力大的液體接觸角變大，曲率半徑變小。圖1中水滴表面張力大于酒精溶液，但形成的彎液面半徑卻要小于酒精溶液，同樣的，酒精溶液形成的彎液面半徑又小于肥皂水。曲率半徑越小，土體中的基質(zhì)吸力越大?？紫端砻鎻埩?huì)對彎液面的曲率半徑產(chǎn)生改變從而對基質(zhì)吸力產(chǎn)生影響，最終影響土壤的收縮開裂。

由式2可以得到不同接觸角下基質(zhì)吸力隨表面張力變化的曲線以及不同接觸角下基質(zhì)吸力隨曲率半徑變化的曲線（圖2）。從圖2可知，當(dāng)表面張力變化時(shí)，接觸角為85°、65°和42°的基質(zhì)吸力變化幅度分別為0.009 Pa、0.014 Pa和0.016 Pa，顯然表面張力變化幅度很大，基質(zhì)吸力變化很小。從圖2也可看出，在25℃時(shí)，三種不同表面張力液體對應(yīng)的基質(zhì)吸力大小順序?yàn)椋杭兯揪凭芤海痉试硭?。圖2可以明顯看出，當(dāng)曲率半徑變化時(shí)，雖然曲率半徑僅從0.01 m到0.001 m一個(gè)量級的變化，但基質(zhì)吸力變化幅度大約為20 Pa，影響遠(yuǎn)較表面張力帶來的基質(zhì)吸力變化大?？傻玫浇Y(jié)論：表面張力的變化間接影響基質(zhì)吸力產(chǎn)生改變，首先，表面張力影響了彎液面的曲率半徑，繼而影響基質(zhì)吸力，最終對土壤的收縮開裂造成了影響。

事實(shí)上，溫度越高，表面張力越小，但表面張力Ts隨溫度變化幅度很小。就純水而言，溫度從25℃增加至60℃時(shí)，表面張力從72 mN m-1變化為65 mN m-1，變化甚微。因此，基質(zhì)吸力大小主要取決于曲率半徑Rs，表面張力越大，曲率半徑越小，基質(zhì)吸力越大。從圖2可知，三種液體曲率半徑Rs大小為：純水＞酒精溶液＜肥皂水，基質(zhì)吸力（ua-uw）和裂隙度δ的大小順序則相反為：純水＞酒精溶液＞肥皂水。

圖2基質(zhì)吸力隨表面張力和曲率半徑的變化曲線