黄河源区河岸带高寒草甸植物根-土复合体抗拉特性研究

植物根系作为一种特殊的河岸物质组成材料,对改变土体力学特性具有重要作用。采用现场挖空法,在黄河源区二元结构河岸的3个点位开展2种植被群落类型的根-土复合体抗拉特性原位试验,分析滨河草甸植被根系对增强河岸物质抗拉特性的作用。高寒草甸河岸崩塌宽度为0.52~0.70m,明显大于一般黏性土河岸的崩塌宽度,而且原生草甸河岸的崩岸宽度大于中度退化草甸河岸。原位试验结果表明原生高寒草甸植物群落优势植物的华扁穗草的单根平均抗拉强度为31.67 MPa,比中度退化的优势植物垂穗披碱草高15.52 MPa,且其根面积比相比中度退化的植物群落高2~3倍。可见,植物根系的存在对抑制河岸崩塌速率具有一定的作用。应用河岸崩塌临界平衡公式,计算研究区3个点位的根-土复合体的抗拉强度值分别为66.86,21.29和22.63 kPa,这说明单根抗拉强度及根面积比对提高根-土复合体抗拉强度具有重要的作用。通过用修正系数后的Wu-Waldron根系增强模型公式验证,2种计算方法得出的根-土复合体抗拉强度值符合较好,相对误差在2.12%~9.21%。试验方法可为原位测量含根河岸土体的抗拉强度提供参考,同时为揭示黄河源区弯曲河流河岸崩退机制提供数据支撑。     

柴达木盆地盐湖区盐生植物根–土复合体物理力学性质指标概率统计分析EI北大核心CSCD

根–土复合体抗剪强度值是评价土壤抗侵蚀能力的重要指标,受植物生长期、植物种类等因素影响,植物根–土复合体抗剪强度值往往表现出较大程度的变异性。为有效降低这种变异性,在实际研究过程中需开展一定数量的复合体剪切试验,以便合理地确定根–土复合体抗剪强度值大小,以及复合体抗剪强度影响因素的作用程度。为此,开展定量分析不同植物根–土复合体抗剪强度、影响复合体抗剪强度的主要因素,以及复合体抗剪强度指标与各影响因素之间的关系,是亟待解决的关键问题。基于此,本文以生长于柴达木盆地大柴旦盐湖湖滨区的5种盐生植物根–土复合体为研究对象,通过室内直剪试验对上述根–土复合体原状试样进行直剪试验,获得其抗剪强度指标黏聚力c值和内摩擦角j值;通过烘干称重法获得复合体含水率、通过洗根称重法获得其含根量、采用游标卡尺测定法获得其根径。在此基础上,以黏聚力c值、内摩擦角j值、含水率、根径和含根量5项试验值为指标,进一步分析了含水率、含根量和根径3种因素与复合体黏聚力c值和内摩擦角j值的相关性,并采用正态分布、伽马分布、瑞利分布和威布尔分布函数对上述5项指标进行拟合分析,获得了相应分布函数的分布参数;最后采用柯尔莫哥洛夫–斯米洛夫检验(KS test)对上述指标进行分布检验。研究结果表明:复合体5项物理力学性质指标中,含水率与黏聚力c值存在负相关性,含根量与黏聚力c值呈正相关性,其余2项指标(根径、含水率)与黏聚力c值间相关性不显著,且含水率、含根量、根径与内摩擦角φ值间相关性亦不显著;此外,内摩擦角j值服从正态分布和伽马分布,其余4项指标均服从正态分布、伽马分布和威布尔分布;其中,内摩擦角j值最优分布函数为正态分布,黏聚力和含根量最优分布函数为威布尔分布,根径和含水率最优分布函数均为伽马分布。该项研究成果对于合理分析根–土复合体抗剪强度指标的影响因素,进一步深入探讨复合体抗剪强度影响因素之间的相互作用关系具有理论参考价值和实际指导意义,且为合理评价研究区及其与研究区自然条件相类似地区的不同盐生植物增强土体强度,防治盐湖区草原荒漠化现象的发生提供理论支撑,同时对于实现区域生态环境的可持续发展具有重要的现实意义。     

寒旱环境灌木植物根–土相互作用 及其护坡力学效应

 通过在试验区将4种护坡灌木植物种植在PVC管内,分别对土体、4种灌木根–土复合体试样做直接剪切试验,对比非含根土体与4种灌木含根系土体抗剪强度指标,评价试验区生长时间为1 a灌木根系的护坡力学效应;通过对比4种灌木根–土复合体抗剪强度,评价生长时间为1 a的4种灌木根–土复合体的护坡力学强度增强效应。试验结果表明：(1) 4种灌木根–土复合体当其含根量、含水量一定时,抗剪强度随垂直压力的增大而呈线性增大,表明试验区灌木根–土复合体抗剪强度与剪切面上的法向压力成正比,且符合库仑定律;(2) 4种灌木根–土复合体的黏聚力显著大于素土的黏聚力,而内摩擦角 的变化不显著;(3) 四翅滨藜、柠条锦鸡儿、霸王、白刺灌木根–土复合体的黏聚力与素土相比,其增长幅度分别是76.3%,62.7%,45.8%,22.0%。试验区灌木根–土复合体剪应力与剪切位移关系反映出灌木根–土复合体受剪力作用开始段近似线性,接近剪破时呈圆滑曲线,达到剪破后近似为水平线,灌木根–土复合体剪应力随着垂直压力的增大而呈显著增加趋势;剪应力的增大开始阶段基本呈线性,接近剪破时呈非线性。根据试验区4种灌木植物根–土复合体强度,它们的护坡贡献按由大至小分别是：四翅滨藜、柠条锦鸡儿、霸王、白刺。     

低地应力区地下洞室围岩变形破坏有限元数值模拟研究

低地应力状态对相关工程岩体变形破坏和稳定性有重要影响,以西安市黑河水利地下工程泄洪洞为例,采用弹塑性二维有限元法通过对低地应力区地下洞室开挖后围岩变形破坏进行了数值模拟研究。模拟结果表明:低地应力区洞室围岩变形破坏主要发生在垂直方向,水平方向的规模和程度均不及前者,同时总结分析了低地应力区地下洞室开挖后围岩变形破坏规律及其特征。该项研究工作将有利于进一步研究低地应力区地下洞室围岩变形破坏机理与稳定性,它对保障地下洞室工程的顺利进行起到积极促进作用,具有重要的理论研究价值和现实意义。     

低地应力区地下洞室开挖后围岩位移二维离散元数值模拟

以西北某水利工程地下洞室为例，对低地应力状态下洞室开挖后围岩位移变化及其相应特征，采用了二维离散元法进行数值模拟研究，结果表明：低地应力区地下洞室开挖后围岩位移主要发生在拱顶位置，而发生在侧壁水平位置上的围岩位移量则明显不及前者，这说明低地应力区地下洞室开挖后围岩变形破坏主要发生在洞顶垂直方向，侧壁水平方向围岩变形破坏规模和强度均不及前者。     

寒旱环境灌木植物根-土相互作用及其护坡力学效应

通过在试验区将4种护坡灌木植物种植在PVC管内,分别对土体、4种灌木根-土复合体试样做直接剪切试验,对比非含根土体与4种灌木含根系土体抗剪强度指标,评价试验区生长时间为1a灌木根系的护坡力学效应;通过对比4种灌木根-土复合体抗剪强度,评价生长时间为1a的4种灌木根-土复合体的护坡力学强度增强效应.试验结果表明:(1)4种灌木根-土复合体当其含根量、含水量一定时,抗剪强度随垂直压力的增大而呈线性增大,表明试验区灌木根-土复合体抗剪强度与剪切面上的法向压力成正比,且符合库仑定律;(2)4种灌木根-土复合体的黏聚力显著大于素土的黏聚力,而内摩擦角的变化不显著;(3)四翅滨藜、柠条锦鸡儿、霸王、白刺灌木根-土复合体的黏聚力与素土相比,其增长幅度分别是76.3%,62.7%,45.8%,22.0%.试验区灌木根-土复合体剪应力与剪切位移关系反映出灌木根-土复合体受剪力作用开始段近似线性,接近剪破时呈圆滑曲线,达到剪破后近似为水平线,灌木根-土复合体剪应力随着垂直压力的增大而呈显著增加趋势;剪应力的增大开始阶段基本呈线性,接近剪破时呈非线性.根据试验区4种灌木植物根-土复合体强度,它们的护坡贡献按由大至小分别是:四翅滨藜、柠条锦鸡儿、霸王、白刺.     

运用层序地层学划分工程地质岩组新方法探讨

首先简述了层序地层学的基本概念及其研究内容，介绍了运用该方法划分岩组的基本原则，在此基础上，尝试性地运用层序地层学方法对黑河工程引水洞进口段边坡岩体进行了岩组划分，最后，对该方法同目前已有的划分岩组的方法进行了对比和总结。     

西北地区某水库坝址工程区地应力特征研究

位于西北地区某市附近的水库坝址工程在建期间,笔者曾对该区段地应力状态做过详细的现场勘察与研究工作。文中系统回顾和总结了当前国内、外对地应力状态的划分方法,然后,在研究过程中结合本研究区的实际情况,采用了定量判别与定性划分两种方案对该水库大坝坝址工程区的地应力状态进行了系统评价与划分研究。研究结果表明:研究区水库坝址工程区为低地应力状态。     

块体理论在低地应力区地下洞室围岩稳定性评价中的应用

以西北某市水利工程地下洞室泄洪洞为例 ,采用块体理论推导出了低地应力区地下洞室顶部和侧壁两位置处楔形体块体稳定性判别式。通过实例分析与计算 ,说明本文得到的围岩稳定性判别式正确且实用 ,这对进一步研究低地应力区地下洞室围岩稳定性具有重要的理论价值和实际意义。