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。     

根系参数对根土复合体抗剪力学特性的影响

河岸带土体的抗剪力学特性是评判河岸稳定的关键因素。为了研究黄河源区河岸带的根系参数对土体抗剪力学特性的影响,以华扁穗草为试验材料,通过开展不同根长和含根量的重塑根-土复合体直剪试验,分析根长和含根量对抗剪强度指标的影响。试验结果表明:植被根系能够显著提高土体的抗剪强度,当含根量从3%增至24%时,根长为2、4、6 cm的根-土复合体分别在含根量为15%、18%和21%时达到抗剪强度峰值,分别为23.78、21.44、21.75 kPa;根土复合体的黏聚力值较素土分别增加了19.2、16.9、17.2 kPa;根-土复合体内摩擦角的最大值对应的含根量分别为15%、12%和15%;当根-土复合体中含根量小于9%时,根长越长,根系增强土体黏聚力的效应越强。     

不同水分处理对玉米根系分布及产量的影响研究

为了从机理上揭示土壤水分对玉米生长及产量的影响,文中采用了室内盆栽的形式,在玉米三叶期后开始控制灌溉的含水量下限,对其进行不同水分处理。试验对玉米的根长密度、总根长、根系干重、产量构成因子、产量及灌溉水利用系数进行了系统的分析。结果表明:不同水分处理不改变玉米根系随土层增加所呈现的对数递减的分布形式,却改变了其在不同土层的分配比例;水分处理W1玉米总根长及根系干重均大于W2,但差别不显著;W3玉米总根长及根系干重较W1、W2均显著减小;相对于其他处理,W1水分充足,其玉米产量最高,穗粒数最多,且玉米籽粒最饱满;W2较W1玉米产量、穗粒数及百粒重均有所降低,但降低的程度不显著;W3和W4玉米均严重减产,且籽粒干瘪不饱满。各水分处理灌溉水分利用效率排序为W2>W1>W3>W4。综合考虑玉米生长指标及灌溉水利用效率,确定在玉米生育期内以田间持水量的70%作为灌溉下限较为合理。     

番茄地下滴灌施药对根系分布的调控效应试验研究

通过日光温室内的盆栽试验,研究了地下滴灌施药(氟乐灵)对番茄根系分布的影响及其对滴灌灌水器周围根系的控制效应。试验共设置了2个施药处理和1个不施药的对照。2个施药处理的施药量相同 (均为50ppm的氟乐灵溶液300ml),施药日期取2个水平：处理1在定植后的第3d施药,处理2在定植后的第24d施药。收获后取根样,用WinRHIZ0软件对各处理的整根特征参数和根密度分布进行分析。结果表明：施药处理1的整根特征参数(包括总根长、总表面、总体积、总根干重)与不施药的对照的各相应参数均无显著差别,而施药处理2的各整根特征参数均明显小于不施药对照。同时,2个施药处理滴头附近的根密度均明显小于不施药的对照,说明施药可以对灌水器周围的根系进行一定的调控,缓解灌水器的根系堵塞问题;2个施药处理的果实中均无农药残留,且各处理与对照的地上部分的生物量无显著差异。     

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。     

植物根系固土护坡力学机理研究现状与进展

在对国内外主要相关研究成果进行系统介绍的基础上,详细论述了根系固坡机理的力学模型、根系和土壤-根系复合体的力学性能、边坡稳定的有限元数值模拟以及根系的分布特征,并探讨了植被护坡研究的发展趋势。     

重力坝坝踵主拉应力区分布规律的探讨

本文应用有限元方法，计算了多种情况下的重力坝的应力。以坝踵主拉应力区相对宽度为变量，探讨了重力坝坝踵主拉应力区的范围和应力分布规律。     

软砂岩细观及力学特性试验研究

为了更好地探究软砂岩的工程特性,通过实验研究了软砂岩的细观结构、裂隙分布和矿物成分;同时研究了其在压缩条件下的应力应变响应。首先通过X衍射实验得到矿物成分频谱并对其计算得到矿物成分及部分矿物的相对含量;其次通过对岩样薄片的电镜扫描照片观测了岩样破坏前后的微观结构;最后通过压缩试验研究了不同围压下软砂岩的应力-应变特征及破坏形式,分析了应力-应变变化规律。     

草本植物根系类型和分布对根土复合体无侧限抗压强度的影响

为了探究草本植物根系类型和分布对根土复合体无侧限抗压强度的影响，采用图片像素转换法确定轴根型紫花地丁、根蘖型苦荬菜和根茎型水麦冬在不同土壤深度的根系分布特征；并利用无侧限抗压试验获取3种草本植物根土复合体的应力-应变曲线，量化根土复合体的抗压强度，探究根土复合体破坏面根系参数与黏聚力增量的关系。研究结果表明，在0～8 cm土壤深度范围内，随土壤深度的增加，轴根型紫花地丁和根茎型水麦冬的根长密度RLD、根表面积密度RASD、根面积比RAR逐渐减小，而根蘖型苦荬菜的RLD、RASD、RAR出现了先增大后减小的趋势。3种草本植物根系分布特征参数的量化结果均表现为紫花地丁>水麦冬>苦荬菜。根茎型水麦冬提升土体抗压强度的能力最优，其根土复合体黏聚力增量分别是紫花地丁和苦荬菜黏聚力增量的1.42、2.6倍。3种草本植物破坏面的RLD、RASD和RAR均表现为水麦冬最大，苦荬菜最小，紫花地丁居中。苦荬菜破坏面根系参数与黏聚力增量无相关性。对于轴根型和根茎型草本植物，根土复合体破坏面的3个根系分布参数中，RAR与黏聚力增量的相关性明显高于RLD和RASD。因此，RAR可以作为预测根茎型和轴...     

冬小麦地下滴灌氟乐灵注入制度对根系生长及作物产量影响的试验研究

通过田问试验,研究了地下滴灌施加氟乐灵对滴头根系入侵堵塞的控制效应及其对冬小麦产量、品质和根系分布的影响.试验选取施药日期和施药浓度2因素.施药日期取返青末期和抽穗初期2个水平,施药浓度取0,50,75mg/1和150mg/1共4个水平.冬小麦收获后,采用土钻法在滴头附近沿垂直方向分层取样,测定各土层的根长密度和氟乐灵含量,并统计各小区的产量.同时,在每个小区内随机抽取25个滴头,观测滴头流道内是否有根系残留.从而判断滴头是否发生根系入侵堵塞.试验结果表明,施药可以有效地削减滴头附近区域的根密度,从而减小根系入侵堵塞的发生.在对照小区内(0mg/1)抽取的25个滴头中有4个出现了根系堵塞现象(堵塞率16%),而在施药的各个处理中均未发现根系堵塞的滴头(堵塞率0).施药浓度对根系分布及作物的产量、品质均无显著影响.而施药日期对冬小麦根系的垂直分布影响较为显著,晚期施药导致滴头埋设深度处小范围内(15～30cm深度)的根系有所减少,而早期施药则使滴头下方较大区域内(15～40cm深度)的根长密度显著减小.     

两种植物根分布特征及其对露天矿边坡表层的加固效果

为研究露天矿排土场边坡植物根的分布特征及加固效果,以海州露天矿西排土场为研究地点,以杠柳(灌木植物)和小蓬草(草本植物)为研究对象,每种植物选择5个样本,采用图片像素换算,确定不同深度(2、4、6、8、10、12和14 cm)土壤剖面上根面积比(RAR)分布;并采用拉力计测量两种植物根的抗拉力学特性;进一步通过纤维束模型计算,量化不同深度土壤剖面上根的附加黏聚力;并建立排土场理想边坡模型,研究两种植物根对边坡浅层稳定性的影响。研究结果表明,两种植物的RAR均值随着土壤剖面深度的增加而减小,每一个物种的RAR在不同深度土壤剖面存在显著性差异;两种植物根的抗拉力与根直径呈现幂律函数关系,且根直径相同时,小蓬草根的抗拉力高于杠柳;两种植物根附加黏聚力随深度的增加而减小,每一种植物根附加黏聚力在不同深度上存在显著性差异;RAR与根附加黏聚力随着根深度的增加,其数据离散性减小;两种植物根系对边坡起到明显的加固效果,杠柳和小蓬草根系加固后,安全系数分别提升了5.4%和9.0%。     

植物根系吸水对边坡稳定性的影响

植物蒸腾作用导致根系吸水对边坡稳定性起着至关重要的作用。为了量化根系吸水的影响效果,采用有限元方法模拟了均布形、三角形、指数形、抛物线形4种植物根系的吸水作用,同时分析了根系形态、深度对于孔隙水压力分布的影响,并对边坡稳定性进行了定量计算。研究结果表明:随着根系吸水的不断进行,浅层孔隙水压力逐渐减小,基质吸力增大,非饱和土体剪切强度增加,边坡安全性逐渐提高;4种形态植物根系的孔隙水压力及安全系数比的包络线与根系分布形函数基本相同;指数形根系的地表孔隙水压力最小,安全系数比最大,对于边坡加固效果最明显;在根系总量一定时,植物根系深度越大,其影响范围(深度)相应增大,而对于地表根系土剪切强度增量的作用越小,相应边坡安全系数增量也越小。     

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。     

滑坡区毛竹根系生长分布及其护坡效果研究

为研究护坡毛竹根(茎)系的生长、分布及其护坡效果,于2012—2016年对七星关区(原毕节市)何官屯镇北部大渔洞村某处毛竹生态护坡措施进行了为期5 a的调查监测研究。通过实地挖根及动态监测技术方法对研究区毛竹根(茎)系的生长、分布及其护坡效果等进行了调查研究。结果表明:毛竹种植后,毛竹根(茎)系的生物量逐年增加,根状茎的生物量增加速度高于根系的生物量增加速度;毛竹根(茎)系长度在水平方向上逐年增加,但增加幅度逐年递减,在2015—2016年研究区毛竹根(茎)系达到郁闭;研究区毛竹根(茎)系长度在垂直水平方向上逐年增加,但幅度逐年递减;研究区种植当年的护坡效果不明显,之后滑坡体沿坡面向下的平均位移量逐年递减,且在2015—2016年有趋于稳定的趋势。综合分析认为:研究区毛竹护坡随着种植年限增加,根系生长,其护坡能力大大增强,滑坡体在2015—2016年趋于稳定,毛竹护坡达到了预期的护坡效果,能够为今后同类地区滑坡的治理提供参考和借鉴作用。     

渤海湾浮游细菌分布特征及环境影响因素

于2011年5月、2012年5月和2012年11月分别对渤海湾33个站位表层水体中的浮游细菌及环境因子进行了调查,探讨渤海湾浮游细菌生态分布特征及其与环境影响因子的关系。结果表明:在渤海湾表层水体中,2011年5月的海洋浮游细菌丰度为(2. 51~28. 39)×108L-1,2012年5月的浮游细菌丰度为(2. 62~87. 26)×108L-1,2012年11月浮游细菌丰度为(2. 18~18. 15)×108L-1;浮游细菌数量在空间上都是近岸站位高于远岸站位; 2011年5月和2012年5月,浮游细菌生长所需有机碳分别来源于浮游植物胞外分泌的溶解有机碳和陆源输入有机碳,浮游细菌与氨氮都有极显著相关性关系,与磷酸盐均呈显著负相关关系; 2012年11月,浮游细菌除了与亚硝酸盐氮、水温呈正相关外,与其他环境因子都呈负相关关系。     

有侧压混凝土动态劈拉力学性能试验研究

为模拟混凝土结构在地震等动态荷载作用下的真实应力状态,进行不同侧压力下的混凝土动态劈拉试验。对混凝土劈拉强度、峰值应变、弹性模量等力学性能与应变速率、侧压力之间的变化规律展开深入的分析,并基于统计分布理论改进了Mazars劈拉本构模型。研究结果表明,侧压力作用下混凝土劈拉受荷的力学性能仍具有率效应,应变速率和侧压力的增大均会引起混凝土劈拉强度与劈拉弹性模量的提高,混凝土动态峰值应变会随侧压力增大呈现出先减小后增大的变化规律。改进后的本构模型对不同侧压力下的混凝土动态劈拉应力-应变曲线拟合效果都很好,其中上升段拟合参数c值受应变速率与侧压力的双重影响,而下降段拟合参数A_T和B_T值则主要由试验条件决定。与其他学者的数据进行拟合比较,可以发现该模型具有很好的适用性。     

地震作用下节理岩体的抗震稳定性分析

基于统一强度理论和极限平衡原理,结合节理岩体的特点,提出一个能考虑岩体拉裂破坏及岩体种类等因素的边坡安全系数和永久位移的计算方法。初步分析了地震荷载作用下坡度、节理面倾角、拉裂深度、地震荷载及强度参数对抗震稳定性的影响。研究结果表明：随着中间主应力的发挥,边坡的安全系数相应增加,而永久变形明显地减小。在实际工程中,合理考虑中主应力效应的影响,能使岩土类材料的潜在强度得到充分发挥,也可间接地产生巨大的经济效益。     

基于组合赋权的岩质边坡安全稳定性综合评价模型

针对岩质边坡安全稳定性评价的层次性与模糊性等不确定性问题,将岩质边坡安全稳定性评价作为一个模糊系统,充分考虑地质现状、工程现状、环境条件及监测表现4个方面及其影响因素,构建了包括目标层、准则层、指标层多个层次的岩质边坡安全稳定性评价指标体系;将主成分分析法与改进层次分析法相结合,提出了一种能同时顾及主、客观权重的赋权方法,可提高指标权重的合理性与准确性;运用模糊理论构造隶属度函数,进而建立岩质边坡安全稳定性的多层次模糊综合评价模型。实例应用表明,该模型可行,操作简便,结果符合实际,为岩质边坡安全稳定性评价提供了一条新途径。     

Characteristics of structural loess strength and preliminary framework for joint strength formula

The strength of structural loess consists of the shear strength and tensile strength. In this study, the stress path, the failure envelope of principal stress （ Kf line）, and the strength failure envelope of structurally intact loess and remolded loess were analyzed through three kinds of tests： the tensile strength test, the uniaxial compressive strength test, and the conventional triaxial shear strength test. Then, in order to describe the tensile strength and shear strength of structural loess comprehensively and reasonably, a joint strength formula for structural loess was established. This formula comprehensively considers tensile and shear properties. Studies have shown that the tensile strength exhibits a decreasing trend with increasing water content. When the water content is constant, the tensile strength of the structurally intact soil is greater than that ofremolded soil. In the studies, no loss of the originally cured cohesion in the structurally intact soil samples was observed, given that the soil samples did not experience loading disturbance during the uniaxial compressive strength test, meaning there is a high initial structural strength. The results of the conventional triaxial shear strength test show that the water content is correlated with the strength of the structural loess. When the water content is low, the structural properties are strong, and when the water content is high, the structural properties are weak, which means that the water content and the ambient pressure have significant effects on the stress-strain relationship of structural loess. The established joint strength formula of structural loess effectively avoids overestimating the role of soil tensile strength in the traditional theory of Mohr-Coulomb strength.     

基于主元分析的关联规则挖掘及在电厂中的应用

针对目前火电厂厂级监控信息系统（SIS）的海量数据没有得到充分开发和利用的现状,提出了基于主元分析（PCA）的相似关联规则数据挖掘方法,并讨论了其在电厂中参数相关性分析和异常数据检验等方面的应用。通过.NET平台,读取火电厂SIS中实时数据库PI的历史数据,然后将数据在MATLAB环境下进行主元分析,寻找相似关联测点。通过对某600 MW机组数据进行挖掘,表明了该挖掘方法能针对某具体机组运行状况,准确快速地寻找具有较高相似关联规则的参数,从而利用这些关联参数进行多方面的实际应用,并取得很好的效果。