半干旱土石山区香根草根系抗拉力学特性研究

通过室内拉伸试验,研究了半干旱土石山区(山西省太原市崛围山区)香根草根系抗拉力学特性,并分析了不同因素对根系抗拉力学特性的影响,结果表明:香根草根径以0.3~0.9 mm为主,根系平均抗拉力为21.94 N,平均抗拉强度为91.42 MPa,平均弹性模量为4.65 MPa;香根草根系极限抗拉力、抗拉强度和弹性模量均与根径成幂函数关系;随着根径增大,极限抗拉力增大,但抗拉强度和弹性模量却减小;相同根径下,根系的极限抗拉力、抗拉强度和弹性模量随着标距增大而减小;当根径较小时,不同标距间抗拉强度的差异明显,但随着根径的增大,这种差距逐渐减小。     

不同植被根系对河堤岸坡加固效果

为分析不同植被根系对土体抗剪强度参数的影响及对河堤岸坡加固效果的影响,本文对含香根草、百喜草、狗牙根、紫花苜蓿根系土体和裸地进行直接剪切试验,并基于FLAC3D建立河堤岸坡模型,研究了不同植被加固条件下岸坡安全系数。结果表明:4种植被均能显著增强土体抗剪强度,且香根草增强效果最明显,狗牙根增强效果最弱;植被根系对河堤岸坡加固效果明显,不同类型植被根系加固河堤安全系数为香根草百喜草紫花苜蓿狗牙根裸地。     

寒旱区4种草本根系力学特性试验研究

为研究青藏高原东北部地区草本植物根系力学特性及其根系固土护坡力学机制,以青海省刚察县三角城种羊场地区为研究区,将赖草、扁穗冰草、早熟禾和紫花针茅4种优势草本植物作为供试种,开展室内单根拉伸和剪切试验,系统分析了4种草本植物的单根力学特性。结果表明:4种草本植物平均单根抗拉力大小顺序为赖草(3.336 N)扁穗冰草(2.677 N)早熟禾(1.988 N)紫花针茅(1.588 N),单根抗拉力与根径之间成指数函数关系;平均单根抗拉强度大小顺序为早熟禾(68.166 MPa)扁穗冰草(67.049 MPa)赖草(39.411 MPa)紫花针茅(32.207 MPa),单根抗拉强度与根径之间成幂函数关系;平均单根抗剪力大小顺序为赖草(7.086 N)扁穗冰草(6.628 N)早熟禾(5.215 N)紫花针茅(3.938 N),单根抗剪力与根径之间成指数函数关系;平均单根抗剪强度大小顺序为扁穗冰草(67.217 MPa)早熟禾(56.051 MPa)紫花针茅(41.998 MPa)赖草(35.494 MPa),单根抗剪强度与根径之间成幂函数关系。     

植被根系河堤岸坡加固效果的评价研究

利用直接剪切试验,探讨了裸地、蒲草、狗牙根、白羊草和香根草等不同植被根系,对河堤岸坡加固效果及土体抗剪强度参数的影响,并对不同植被加固条件下的岸坡安全系数应用有限元模型模拟分析。研究表明:狗牙根增强土体抗剪强度的效果最弱,而香根草具有最显著的增强效果,4种植被均有一定的增强作用;堤岸加固效果受植被根系的影响较大,其中香根草具有最高的加固河堤安全系数,其次为白香草,裸地的加固系数最小,狗牙根和蒲草居中。     

护坡植物根系分布及抗拉力学特性

为了探讨草本植物根系固土的主要机制。以适宜的护坡植物白三叶、小冠花、黑麦草、早熟禾为研究对象,对它们的根系分布特征和抗拉特性进行研究。结果表明:随着土层深度的增加,禾本科植物的根长密度以指数函数形式逐渐减少,豆科植物的根长密度以多项式形式先增后减;随着距主茎距离的增加,禾本科植物根长密度逐渐减少,豆科植物根长密度先增后减;在根径0.1~3mm范围内,豆科植物平均抗拉力大于禾本科植物,豆科植物的抗拉力与根径呈幂函数关系,早熟禾和黑麦草的抗拉力与根径分别呈指数函数和对数函数关系;四种植物根系抗拉强度均表现为随根径的增加而减小;四种植物根系应力与应变关系表现为对数函数关系,表现为非线性弹性特征;根径相同时,不同植物的应力表现为:白三叶小冠花黑麦草早熟禾。运用主成分分析法综合分析其护坡特性,表现为豆科植物优于禾本科植物,其中白三叶的护坡效益最好。     

喀斯特地区灌木根系力学特性及WU模型适用性研究

植物根系力学特性(抗拉、抗剪)是决定水土保持的关键因素。为研究喀斯特地区灌木根系的护坡力学效应,以多花木蓝和双荚决明根系为研究对象,通过室内单根拉拔和根土复合体直剪试验,探讨单根拉伸特性与根土复合体剪切特性的关系,并探讨WU模型的适用性。结果表明:随根径的增加,抗拉强度总体呈下降趋势,因树种的不同,趋势不尽一致;单根抗拉强度和根土间的摩擦共同影响根土复合体抗剪特性,前者影响最大,后者的影响相对有限,以细根和粗根搭配使用较优;WU模型在喀斯特地区经修正可适用,但不同的植物具有不同的修正系数。研究结果将为喀斯特地区生态恢复、边坡绿化树种筛选及配置奠定良好的基础。     

一年野生草本植物根系力学性能动态变化特征

土壤-根系复合体力学性能与根系力学性能密切相关。通过野外小区随机取样,测定了一年野生草本植物—狗尾巴草和稗草的根系参数和力学性能。结果显示:研究期间,狗尾巴草根系直径和根系密度参数随生长历时先增大后减小,稗草根系直径和根重密度随生长历时持续减小,而其含根量则随之先增大后减小;狗尾巴草根系直径小于稗草,但其含根量、根重密度、根长密度以及草根抗拉力和抗拉强度均大于稗草;两种植物单根抗拉力和抗拉强度分别与根系直径呈极显著幂函数正相关和对数负相关(P≤0.001),除较粗根系(0.6 mm)外,单根抗拉力和抗拉强度均随生长历时先增大后减小。试验结果有助于进一步了解土壤-根系复合体力学性能的动态变化特性征,以为固土护坡野生草本植物的选择提供一定理论依据。     

一种新型护岸材料——尼纶编织布枕垫

湖南省长江七弓岭防洪工程.采用尼纶编织布枕垫护岸,即先用尼纶编织布垫覆盖岸坡。再抛投装有土料的尼纶布袋压在尼纶布垫上。保护岸坡土免受冲刷,使河岸稳定,效果良好。尼纶编织布是一种抗拉能力强、防冲效果好的柔软材料。我国目前生产的尼纶编织布.     

振冲法在内蒙河套地区排水沟塌坡治理中的应用

应用振冲法治理排水沟塌坡，具有机械化程度高，施工速度快，不受地质和沟水位影响，且季节适应性强等优点，其原理为砂砾石桩与挤密的桩间土形成复合地基，改变了土体本身的力学性质，提高了岸坡的抗剪强度和抗压强度．而砂砾石桩本身又具有良好的排水作用，反滤性能和抗剪性．再用粗砂将各砂砾石排水桩连通，形成了水平方向与竖直方向的排水通道，使边坡孔陈水压力及时消散，降低了边坡逸出带高度，起到了排水固坡作用．     

黄河源草甸型弯曲河流的悬臂式崩岸机制

弯曲河流的滨河草甸对抑制河岸崩塌和维持河湾蜿蜒具有重要作用。2011—2014年,在黄河源区兰木错曲的弯曲河段对河岸植被根系、崩塌块几何尺寸、根土复合体物理和力学特性等开展野外调查,并通过原位拉拔试验测定河岸崩塌面植被根系抗拉强度,进而分析草甸型弯曲河道的崩岸机制。草甸型弯曲河流的滨河植被根系网络具有较强缠绕和固结土体作用,河岸根系的力学特性是抑制凹岸崩岸的关键因子。近岸水流淘刷作用集中于根系作用范围以下的砂卵石层,当砂卵石层被淘刷至上部悬空,在自重作用下达到临界状况,河岸沿纵深方向出现贯穿性裂缝,最后崩塌块垮塌贴住河岸。崩块的破坏形式以悬臂式张拉破坏为主。崩塌块的植被根系长度与崩塌块厚度呈明显对数函数关系,其体积也随根系长度增大而增加。分析草甸型弯曲河流的新崩岸模式,建立了近岸根土复合体崩岸的临界力矩平衡方程,并简化得到崩塌块的临界宽度表达式。崩塌块体的临界宽度是崩塌块根系长度和根系产生的抗拉强度增量的函数,临界宽度的计算值与实测值较为符合。     

红柳根系对塔里木河岸坡土体起动规律影响研究

为了研究红柳根系对塔里木河岸坡土体起动的影响规律,对不同植被根系体积密度及不同的根系分布方式下的根-土复合体进行起动特性试验,并分析植被根系影响下起动切应力变化规律,得到了根系影响下河岸土体起动切应力与植被根系体积密度及土体干密度的定量关系式。试验结果表明:不同根系放置形式土体抗水流冲刷的由大到小分别为相交放置,竖直放置,倾斜放置。当有红柳根系覆盖河岸土体时,土体的起动切应力得到了明显提高。     

长江中下游人工护坡坡面植被演替研究

基于2019年汛期前后在长江中下游9处已经建成3至8年的生态友好型人工护坡进行的植被调查取样分析工作,初步揭示了生态友好型人工护坡的坡面植被年内更替规律。汛前护坡坡面植被均较茂盛,优势植物种类有救荒野豌豆等一年生草本,以及双穗雀稗、狗牙根等多年生草本,坡面中下部区域一年生草本占明显优势;汛后坡面植物群落分布的变化以一年生草本大幅减少、坡面中下部长淹没期区域生物量大幅减少为主要特征。研究成果表明,即使是强耐淹、强固土的多年生草本植物,亦难适应坡底的长期淹没与强水流淘刷,而多见于坡面中上部;但是一年生草本植物主要通过在淹没前留存、散播种子的形式应对汛期淹没,对坡底环境适应性较强,适宜在整个护坡坡面大面积生长发育。     

典型荒漠植被根系对塔里木河岸坡冲刷过程影响试验研究

为探讨植被根系对河岸冲刷过程的影响作用,取新疆塔里木河岸坡原状土,选取当地优势灌木红柳、乔木胡杨根系,通过室内水槽试验,分析不同植被根系对河岸冲刷起防护作用的贡献率。结果表明:①无根系河岸水下淘刷形式主要为圆弧状,下部抗冲能力差;有根系河岸的淘刷形式主要为三角形,下部抗冲能力强,上部悬空层的稳定性好。②根系的网络固土作用使河岸的抗冲能力提高12%~42%;相同植被根系河岸,根系的布置方式对河岸的固土能力有显著差异,V型根系的固土作用优于竖直型;不同植被根系河岸,红柳根系的固土能力大于胡杨根系,平均提高27%。③根土胶结崩塌体堆积形式主要为三角形,且堆积体的占比大于无根系崩塌体;红柳根系胶结崩塌体的分解速率最慢;根系牵拉系数可作为反应根系对河床防护作用贡献的参数,实际计算中可按1.15~2.52进行估算。研究结果可为塔里木河河道岸坡防护提供理论参考。     

河流冲刷作用下堤岸稳定性研究进展

分析河流冲刷作用下堤岸土体起动时的受力特点和冲刷破坏机理,概括国内外近岸水流冲刷力的分布与计算、堤岸土体抗冲力确定、河岸土体横向冲刷计算方法等研究成果,分析和评价河流冲刷作用下堤岸边坡稳定性研究进展。指出进一步研究的问题和研究方法:必须将堤岸边坡稳定分析与河流冲刷作用同时考虑,建立包含河流冲刷力的堤岸稳定分析力学模型;开展堤岸稳定分析的三维数值模拟;利用有限元法预测堤岸边坡破坏发展过程,分析变形与稳定的内在联系;将水上岸坡、水下岸坡以及坡脚和河床作为一个整体,进行堤防稳定的渗流场与应力场耦合分析。     

三维排水柔性生态边坡系统在水利工程中的应用

该文介绍了三维排水柔性生态边坡系统的材料组件、结构原理、优势特点及其在水利工程中的应用情况,说明这种生态边坡在水土保持、岸坡加固方面具有良好的应用前景。     

考虑劣化效应的三峡库区某岸坡抗震性能分析

三峡库区蓄水之后,在库水位大幅度升降变化、降雨、高频中低强度地震等因素作用下,库岸边坡岩土体物理力学特性不可避免地存在逐渐劣化的趋势,这将直接影响库岸边坡的变形稳定。基于此,以三峡库区某库岸边坡为研究对象,考虑岩土体抗剪强度参数的劣化效应,对其抗震性能进行了分析评价。结果表明:对于该库岸边坡,①在各特征水位情况下,随着库水位的上升,岸坡的整体安全系数略有增加,随着地震加速度的增加,岸坡安全系数降低趋势明显;②在各级地震作用下,考虑岩土体抗剪强度参数劣化效应之后,岸坡的抗震能力逐渐降低,岸坡堆积体中下部可能出现局部失稳破坏,随着库水位的上升,岸坡不稳定区域的后缘逐渐上升。研究思路和成果可为库岸边坡长期稳定性评价和加固提供较好的参考。     

植物对土壤加强作用及其生态护坡研究综述

在分析国内外学者关于植物对土壤加强作用力学效应研究现状基础上,分别从植物根系分布特征、植物根径与强度关系、单根拉伸与剪切试验、根-土复合体强度试验、根系加强边坡土体力学模型等方面介绍了主要研究成果.探讨了植物对土壤加强作用力学效应的研究趋势:定量研究根系地下部分形态特征、根系力学性能指标等,研究不同属种植物根系在稳定边坡、控制水土流失等方面的贡献,根系的弹性模量、泊松比等工程参数的获取,建立不同根-土复合体相互作用的力学模型等.     

荆江河段崩岸机理及多尺度模拟方法

三峡工程运用后,进入荆江河段的水沙条件大幅度改变,导致近期崩岸频繁发生,影响局部河段的河势稳定及河道防洪安全。荆江段河岸组成一般为上层黏性土、下层沙土的二元结构,在近岸水流冲刷及河道水位涨落过程中受多种因素作用而发生崩塌。以往崩岸模拟考虑因素少,且相关参数难以量化确定。将河流动力学与土力学结合,提出了荆江段河岸土体物理特性与抗剪、抗冲及抗拉强度三大力学特性的量化指标,建立了上、下荆江二元结构河岸稳定性的计算方法,揭示了坡脚冲刷、潜水位变化等因素对岸坡稳定性的影响;提出了河岸崩退过程的多尺度模拟方法,将崩岸力学模型与水沙数学模型耦合,不仅能模拟河道内水沙输移及床面冲淤过程,而且还能模拟不同二元结构河岸的崩退过程。将建立的模型应用于荆江河段典型断面、长河段及局部河段的崩岸过程模拟,计算结果与实测值总体符合较好。提出的多尺度模拟方法为荆江崩岸预测提供了理论与技术基础。     

三峡库区滑坡稳定问题实验方法与应用

长江三峡自古多发地质灾害，三峡水库形成后，对岸坡产生巨大影响。因此用实验方法研究滑坡稳定问题是必不可少的方法之一。阐明了地质力学模型试验研究滑坡稳定问题的方法，其方法由于有其综合性，直观性，真实可靠性等优势，对大中型水利工程中的岩石力学问题、边坡稳定问题的研究起着重要的积极作用。针对岸坡滑体的不同结构组成的不同特点，提出了相应的试验方法，并举出了成功的试验实例。     

小流域治理中现浇绿化混凝土的植物生长研究

选取湖南省岳阳市汨罗江和湘江的现浇绿化混凝土护坡为研究对象,通过对比现浇绿化混凝土上不同播种方式下植物根系特征和抗冲刷状况,分析不同播种方式对植物生长的影响;比较马尼拉和狗牙根两种草本根系长度的差异,探讨现浇绿化混凝土上植物的筛选。研究结果为后续绿化混凝土的应用和植物的种植奠定基础。