黄河源高寒退化草地典型鼠丘土壤风蚀及养分流失规律研究

黄河源高寒草地啮齿动物活动区存在大量鼠丘,在干燥、大风等气候影响下极易产生土壤风蚀,为阐明鼠丘土壤风蚀侵蚀特征与规律,本研究以黄河源流域不同海拔与植被覆盖度下14个试验区的高原鼠兔和高原鼢鼠鼠丘为研究对象,采用野外模拟风力侵蚀试验装置,对不同风速下各区域鼠丘土壤流失量及其养分流失规律进行分析和讨论。结果表明:(1)鼠丘土壤风蚀量在各区域之间存在显著性差异(P<0.05),风速较小时,2种不同鼠丘土壤流失差异不显著,当风速增加到12 m·s^(-1)时,高原鼠兔鼠丘土壤流失量>高原鼢鼠鼠丘土壤流失量(P<0.05);风速从3 m·s^(-1)增大到12 m·s^(-1),2种鼠丘土壤流失的平均增幅分别为238.16%和146.31%。(2)各试验区鼠丘土壤风蚀率总体呈现先快后慢的递减趋势,植被盖度是低风速下影响鼠丘土壤流失的显著因子,且与海拔高度有关。(3)随草地退化程度加剧,土壤全氮含量、碱解氮、速效钾、有机质含量都有明显下降,而全磷、全钾、速效磷呈现上升的趋势。本研究表明黄河源不同区域鼠丘土壤风蚀作用的差异性与土壤含水率、颗粒大小、风速等密切相关。

高寒区不同植被恢复年限矿山排土场边坡产流产沙特征

[目的]分析高寒金属矿山不同植被恢复年限排土场边坡坡面产流产沙特征,为排土场人工植被恢复和水土保持工作高效合理地开展提供科学依据。[方法]以青海省果洛藏族自治州德尔尼铜矿恢复期为2~15 a范围内的7个矿山排土场边坡为研究对象,通过模拟降雨试验获取不同恢复年限排土场坡面产流产沙和径流水动力学特征指标,并进一步分析坡面产流产沙特征和径流水动力学特征的影响因素。[结果]研究区排土场坡面产流产沙过程相对复杂,随机性强,不同恢复年限排土场坡面单位面积产流率和产沙率随降雨历时的变化规律存在较大的差异。排土场边坡坡面单位面积累积产流量与恢复年限之间不存在显著性关系;单位面积累积产沙量和侵蚀泥沙平均体积直径随着恢复年限的增大均呈逐渐降低趋势,且侵蚀泥沙平均体积直径与恢复年限呈显著性幂函数关系(p<0.05);随着恢复年限的增大产流时间呈线性函数增大趋势(p<0.05)。各恢复年限排土场边坡径流流态以层流为主,且均属于缓流。随着恢复年限的逐渐增大,坡面径流雷诺数和径流剪切力呈显著性的指数函数降低和线性函数降低趋势(p<0.05);而径流流速和弗劳德数与恢复年限未体现出显著性的函数关系。总体而言,随着恢复年限的增长,排土场坡面径流冲蚀和挟沙能力降低。不同恢复年限排土场边坡坡面单位面积累积产沙量、径流速度和雷诺数与坡度呈显著性高度正相关关系(p<0.05)。[结论]高寒矿区排土场经人工植被恢复后,坡面抗侵蚀能力随恢复年限的增长呈向好趋势;植被未完全返青的情况下,坡度对坡面产流产沙特征和径流水动力学特征的影响程度高于植被覆盖度。

达尔乌拉铁矿尾矿库三维有限元静动力分析

尾矿库的生产安全事故不仅会造成资源流失、人民生命和财产受损,也会对库区周边环境造成重金属污染,破坏生态环境。以青海省都兰县达尔乌拉铁矿尾矿库为研究对象,运用三维非线性有限元法对该尾矿库进行三维有限元静动力分析,通过对尾矿库初期坝(坝顶标高为4010 m)和后期堆积坝(坝顶标高分别为4070 m和4100 m)在正常运行水位和地震作用工况下的位移变形和应力分布情况进行分析,探讨了该尾矿库变形和应力变化规律。结果表明:正常运行水位工况下,该尾矿库均能保持稳定;地震工况下,尾矿库仅在坝顶附近发生局部变形,地震液化区域较小,满足工程要求,不会对库区下游人民生命及财产安全和生态环境造成威胁。

人参皂苷Rg3对乳腺癌骨转移大鼠疼痛的缓解作用及机制研究

目的:研究人参皂苷Rg3缓解乳腺癌骨转移大鼠痛觉行为的作用及机制。方法:采用大鼠乳腺癌细胞注入胫骨骨髓腔内构建乳腺癌骨转移疼痛模型;随机分成假性手术组、模型组以及人参皂苷Rg3给药组;连续3天静脉注射人参皂苷Rg3;记录大鼠痛觉行为学变化;分子对接分析人参皂苷Rg3与蛋白质的结合;免疫荧光和免疫印迹法检测各组动物脊髓组织炎症相关蛋白表达变化。结果:乳腺癌骨转移可导致骨组织损伤,诱发大鼠机械痛敏、热痛敏及自发痛。同时脊髓胶质细胞和NLRP3炎症小体激活,促炎因子IL-1β表达上调,抗氧化因子Nrf2和GPX4表达下降,线粒体氧化损伤相关蛋白DHODH和细胞色素C表达增加。人参皂苷Rg3给药后,大鼠机械痛、热痛和自发痛缓解,脊髓炎症信号下降,抗氧化Nrf2/GPX4信号增加,线粒体过氧化物信号下降。分子对接显示人参皂苷Rg3可结合Nrf2。结论:人参皂苷Rg3激活Nrf2介导的抗氧化反应,降低脊髓炎症,从而缓解癌痛。

黄土区不同龄期灌木柠条锦鸡儿根系的分布特征及其固土护坡效果

为定量评价西宁盆地黄土区优势灌木柠条锦鸡儿根系固土护坡效果,该研究以区内生长期为幼龄期(<6 a)、中龄期(6~14 a)和老龄期(>14 a)3个龄期的柠条锦鸡儿为研究对象,通过原位挖掘法与原位拉拔试验相结合的方式,调查不同龄期柠条锦鸡儿根系形态学指标和根系分布特征,并通过单根拉伸试验获得单根抗拉强度。以此为基础,利用WWM模型对不同龄期柠条锦鸡儿根系附加黏聚力进行计算,评价不同龄期柠条锦鸡儿根系对土体抗剪强度的增强效果。结合有限元数值模拟分析,定量评价不同龄期柠条锦鸡儿根系加筋和锚固作用对黄土边坡稳定性的贡献。结果表明:随着龄期的增加,柠条锦鸡儿根系埋深、根系总根长、主根根径和主根根长均逐渐增加;各龄期柠条锦鸡儿根系主要分布在0~0.6 m土层深度范围内,随着土层深度增加,幼龄期和老龄期根系根长和根数呈逐渐减少趋势;中龄期根系则呈先增大后减小趋势,根长和根数的最大值出现在0.3~0.6 m的土层深度内。幼龄期和老龄期柠条锦鸡儿根面积比和根系附加黏聚力均随着土层深度增加而逐渐减少,中龄期柠条锦鸡儿则呈先增大后减小变化趋势,且该龄期根系增强土体抗剪强度的效果相对最为显著。不同龄期柠条锦鸡儿根系均能够降低边坡坡肩、坡体中间位置总位移和最大总位移,并提高边坡稳定系数,但提升幅度有限,在0.19%~0.93%之间。随着龄期的增大,柠条锦鸡儿根系固土护坡主导力学效应由加筋作用逐渐转变为锚固作用。研究可为西宁盆地及其周边地区生态恢复、植被护坡工程的实施提供理论指导。

贵阳市花溪区地名的社会记忆探析

贵阳市花溪区是黔中一个多民族聚居的区域,从其行政村、社区地名中音节的形式及用字特点反映出花溪区的地理风貌、对美好生活的向往、屯堡文化、少数民族文化等,总结花溪区地名的命名理论为以自然地理环境命名、以人文历史命名、以吉祥佳言命名。据此提出应深度挖掘当地少数民族语地名中蕴含的文化和该地人文历史的材料,为花溪区各民族间交往交流交融提供信息与文化交流的路径。

基于随机森林算法的薄煤层工作面开采效能预测研究

薄煤层开采环境恶劣,开采效能受井下多种因素影响。为研究各因素对开采效能的影响程度,预测薄煤层开采效能,首先,从130个已开采薄煤层工作面中提取了煤层厚度、工作面长度、煤层平均倾角、煤层硬度、煤层断层、煤层顶底板、煤层水文、煤层夹矸、瓦斯矿井类型、煤层自燃性、煤层稳定性、煤层层状起伏、采煤工艺、工作面月产量和工作面主要装备等15种开采效能影响因素,将其详细划分为20个影响因子;其次,筛选了37个数据较完整的工作面样本,并基于随机森林算法、网格搜索法和3折交叉验证法训练了薄煤层工作面开采效能最优预测模型,其测试集准确率约95.2%,R2为0.924;同时,最优模型绘制了开采效能影响权重图,月产量、采煤机装备、工作面长度和煤层厚度对开采效能影响较大,其他参数影响较小;最后,以双阳煤矿某薄煤层工作面为例,对其开采效能进行预测,并从工作面产量、工人工效和装备利用率三方面对预测值进行理论校验,校验结果在随机森林模型的预测范围内,验证了随机森林开采效能预测模型的可靠性,为薄煤层工作面开采设计提供了一种参考。

青藏高原东北部黄土区灌木柠条锦鸡儿单根抗拉力学特性研究

[目的]柠条锦鸡儿(Caragana korshinskii Kom.)是青藏高原东北部和黄土高原地区最为广泛的护坡和水土保持灌木之一,开展该种植物单根抗拉力学特性试验研究,为定量评价该种植物固土护坡效果提供理论依据。[方法]以根径为2.33~9.16 mm的中龄期柠条锦鸡儿根系为研究对象,通过单根拉伸试验对比分析了不同断裂模式和不同根径级别条件下,柠条锦鸡儿单根抗拉力学特性的差异性及其与根径之间的关系,并进一步探讨了单根断裂破坏模式及其应力—应变特征。[结果]柠条锦鸡儿单根存在周皮断裂和整体断裂2种断裂模式,2种断裂模式单根抗拉力和单根抗拉强度分别在(2,4],(4,6]和(6,8]mm以及(6,8]mm根径级别条件下存在显著性差异;相同断裂模式不同根径级别之间,4个单根抗拉力学特性指标差异程度各不相同。周皮断裂和整体断裂模式条件下,单根抗拉力随着根径的增大分别呈指数函数和幂函数增长趋势;单根抗拉强度、弹性模量和极限延伸率随着根径增大而降低。2种断裂模式的产生取决于单根受拉伸作用时,周皮、中柱鞘薄壁组织和次生维管组织的应力状态;对应的单根应力—应变曲线表现为弹性变形、弹塑性变形、应变硬化及周皮(断裂)破坏4个阶段。[结论]在采用单根拉伸试验来获取木本植物根系单根抗拉力学特性指标时,有必要考虑根径和断裂模式对单根抗拉力学特性的影响。

恢复年限对高寒金属矿山排土场植物多样性和土壤化学特性的影响

[目的]研究恢复年限对高寒金属矿山排土场植物多样性和土壤化学特性的影响,为深入探讨高寒矿山排土场植物演替趋势,优化高寒矿山排土场植物恢复工艺方法提供科学指导。[方法]以青海省果洛藏族自治州德尔尼铜矿恢复期为1~12 a范围内的10个矿山排土场边坡为研究对象,通过样方法调查排土场植物物种组成和多样性特性,并进一步调查土壤化学特性,明确了排土场Patrick丰富度指数等4个α植物多样性指数以及全氮等8个土壤化学特性指标与恢复年限的关系。[结果]随着恢复年限的增大,天然植物不断侵入,排土场植物的科、属、种数呈现出逐渐增加的趋势,各年限排土场物种组成和群落特征存在一定的差异性。排土场Patrick丰富度指数随着恢复年限的增大呈幂函数增长趋势;Shannon-Wiener多样性指数、Simpson多样性指数和Pielou均匀度指数随着恢复年限增大呈先增大后减小趋势,且均符合二次函数关系。随着排土场恢复年限的增大,土壤全氮、全磷、全钾、碱解氮和速效磷含量均呈先增大后减小趋势;速效钾和有机质含量呈幂函数增长趋势;pH值呈逐渐降低趋势。排土场植物4个多样性指数与土壤全氮、全磷、全钾、碱解氮、速效钾和有机质含量呈不同程度的正相关关系,而与速效磷和pH值呈负相关关系。[结论]恢复期为12 a时,试验区排土场植物仍处于演替发展阶段,未达到稳定状态;排土场植物演替和土壤养分之间存在明显的相互作用;建议矿区排土场植物恢复选用高氮高磷低钾型缓释复合肥。

黄河源高寒草甸退化秃斑地土壤基本特征及其风蚀规律

[目的]阐明高寒草甸不同类型退化秃斑地的土壤基本特征及其风蚀规律,揭示土壤物理力学特性与土壤风蚀之间的交互影响作用,进而为黄河源区生态植被的修复和保护提供理论依据。[方法]以黄河源7种草甸退化秃斑地及高原鼢鼠鼠丘为研究对象,结合野外调查和原位试验,对不同秃斑地土壤物理力学特征、土壤风蚀规律的差异性及土壤风蚀量与可蚀性因子间的关联度和相关性等进行了分析和讨论。[结果](1)不同退化秃斑地土壤基本物理力学特性指标差异较显著,7种秃斑地的平均土壤含水率、密度、紧实度和黏聚力分别是高原鼢鼠鼠丘的1.3倍、2.6倍、14.2倍和5.0倍,秃斑地中风毛菊的恢复生长对土壤的保水固土能力最强,香薷草和臭蒿相对较弱。(2)风蚀60 min后高原鼢鼠鼠丘土壤的总流失量是退化秃斑地的1.3~4.4倍;风蚀量的增加幅度随风蚀时间呈先增后减的趋势,风蚀作用的前5~10 min是土壤风蚀的敏感期;不同退化秃斑地土壤风蚀量与植被恢复类型有关,且与土壤物理力学指标值之间呈反比例关系。(3)退化秃斑地土壤风蚀量与植被覆盖度、土壤含水率和土壤紧实度之间均呈线性负相关关系,与土壤黏聚力间呈指数函数负相关关系;土壤风蚀量与覆盖度、含水率、紧实度和黏聚力间存在极显著负相关,与土壤密度和土壤平均粒径分别存在显著负相关和显著正相关。[结论]不同类型的退化秃斑地均可通过提升土壤基本物理力学特性,从而对土壤风蚀产生抑制效应,其中风毛菊抑制效果最佳、香薷草和臭蒿相对较弱。

青藏高原东北部黄土区灌木柠条锦鸡儿根—土界面剪切特性

[目的]分析不同因素对根—土界面抗剪强度指标和抗剪强度的影响,为深入探讨青藏高原东北部黄土区灌木根系固土护坡机制提供理论依据。[方法]以区内优势灌木植物柠条锦鸡儿(Caragana korshinskii)为研究对象,通过根—土界面直剪试验,分析根径级别为2.20±1.00~32.00±1.80 mm以及土体含水量、干密度和含盐量分别为6.00%~22.00%,1.20~1.60 g/cm^(3),0.59%~2.50%的条件下,各因素对柠条锦鸡儿根—土界面抗剪强度指标和抗剪强度的影响规律。[结果]在其他影响因素恒定的情况下,根径对根—土界面抗剪强度指标和抗剪强度无显著影响(p>0.05)。随着土体含水量由6.00%增大到22.00%,根—土界面黏聚力呈先增大后减小的趋势,当土体含水量达到14.00%时黏聚力达到峰值6.74 kPa;根—土界面摩擦角由21.40°降低至15.75°,呈线性函数降低趋势;根—土界面抗剪强度呈线性函数降低趋势。随着土体干密度由1.20 g/cm^(3)增长至1.60 g/cm^(3),根—土界面黏聚力由5.70 kPa增大至6.85 kPa,呈指数函数增长趋势;根—土界面摩擦角由20.67°增大至21.67°,呈线性函数增长趋势;根—土界面抗剪强度呈线性函数增大趋势。随着土体含盐量由0.59%增大至2.50%,根—土界面黏聚力由6.71 kPa增大至7.31 kPa,呈线性函数增长趋势;根—土界面摩擦角无显著变化(p>0.05);根—土界面抗剪强度呈线性函数增长趋势。通过灰色关联分析可知,土体干密度对根—土界面黏聚力、摩擦角和抗剪强度的影响程度最大。[结论]土体含水量、干密度和含盐量均能够影响根—土界面抗剪切特性,但影响程度存在差异;在评价植物根系对黄土斜(边)坡浅层土体的防护效果时,必须充分考虑降雨入渗对根—土界面剪切特性的影响。

冻融作用对黄河源区曲流河岸土体抗剪特性的影响

河岸带土体的抗剪性能直接影响河岸稳定性,冻融作用对高寒草甸土体的结构和抗剪力学特性的影响直接关系到黄河源区河岸的崩退频率和横向迁移。为探究冻融作用下,黄河源区曲流河岸带含根土体抗剪强度指标的变化规律及其产生机制,通过室内重塑土冻融直剪试验,开展不同含根量和冻融循环次数对土体抗剪强度指标的影响研究。结果表明:(1)植物根系能显著增强土体黏聚力,且随根系含量增加,黏聚力增幅可达2.7%~77.9%;内摩擦角随含根量变化不明显;(2)冻融循环具有削弱土体黏聚力的作用,尤其冻融循环初期。3次冻融循环条件下,黏聚力下降最大,下降幅度达19.0%;随着冻融循环次数增加,其变化基本趋于稳定,内摩擦角则随冻融循环次数增加呈现略微增大的趋势;冻融作用对含根土体抗剪强度指标的影响较素土小,在同等冻融次数条件下,含根试样黏聚力降低幅度较素土试样小。(3)草甸植物根系能够在一定程度阻隔土体温差变化,减缓土体黏聚力下降幅度,且随含根量增加而增强,含根量达到11%时,其对土体黏聚力的削弱作用较素土小4.2%~27.7%。因此,黄河源区河岸带应加强保护滨河草甸植被,最大限度发挥根系增强河岸稳定性作用,保护河流生态。

疼痛抑郁共病的研究进展

疼痛抑郁共病是一种常见且复杂的疾病状态,严重危害患者的身心健康。本文就目前国内外疼痛抑郁共病的研究,简述了相关动物的模型建立、行为学评价、发病机制和治疗方法,揭示了疼痛和抑郁症之间存在潜在的神经生物学关系,指出其治疗手段主要为药物治疗、心理治疗以及物理疗法。未来的研究方向可以包括深入探索疼痛和抑郁症之间的病理生理机制、发展更符合患者需求的诊断和治疗策略以及探索新的治疗方法等。

阿片类镇痛药物的研究进展

阿片类药物是目前应用最广泛的镇痛药,对于中度至重度剧烈疼痛的治疗仍不可替代。阿片类镇痛药是一种作用于中枢神经系统能解除或减轻疼痛并改变对疼痛的情绪反应的药物。医学界的研究中,阿片类镇痛药物一直是研究的热点并已取得了良好的进展。本文根据目前传统阿片类镇痛药物,对新型阿片类镇痛药物以及复方阿片类镇痛药物有关实验研究进行综述,为其临床应用提供理论依据。

葛根素靶向线粒体抗胶质瘤的机制

目的探讨葛根素对胶质瘤细胞增殖、迁移和凋亡的影响及机制。方法GEO数据库分析胶质瘤与线粒体疾病共相关差异性表达基因;CCK-8检测细胞活力;划痕和Transwell检测细胞迁移;EdU检测细胞增殖;TUNEL检测细胞凋亡;Mito-Tracker检测线粒体膜电位;ATP试剂盒分析ATP含量;免疫印迹分析蛋白质表达;皮下异种移植肿瘤模型分析葛根素抗肿瘤效果。结果胶质瘤和线粒体疾病共相关差异性表达基因178个;经GO和KEGG富集及相互作用网络分析,筛选出12个核心基因;其中泛素蛋白C(ubiquitin C,UBC)在胶质瘤患者组织中高表达。葛根素可与UBC结合,并在动物和细胞水平降低UBC表达。葛根素处理可缩小胶质瘤体积,降低胶质瘤细胞增殖和迁移,促进胶质瘤细胞凋亡;同时降低线粒体膜电位和ATP含量,并下调UBC通路蛋白表达水平。结论葛根素抑制胶质瘤细胞增殖和迁移并促进其凋亡,其机制与诱发线粒体功能紊乱有关。

草地覆盖度和鼠丘对高寒草地表层土壤颗粒特征的影响

[目的]揭示黄河源区高寒草地表土颗粒粒径组成的变化特征,阐明影响草地土壤退化的因素,并进而为黄河源区退化草地的综合治理提供一定的指导作用。[方法]以青海省河南县禁牧区自然条件下不同覆盖度(0%,5%,25%,50%,75%和100%)和2类鼠丘的新旧表层土壤作为研究对象,通过野外调查和室内试验,分析黄河源区不同盖度草地及鼠丘分布对草地表土颗粒粒径组成的影响。[结果](1)高寒草地表面土壤平均粒径随草盖度的降低而增加,其中粒径小于2μm的土壤粒径含量变化幅度最小,20~50μm和50~250μm的粒径含量变化幅度最大,粒径为20~50μm的土粒是土壤侵蚀相对敏感的颗粒。(2)黄河源区未退化草地表层土壤粒径组成主要以粉粒为主,黏粒、粉粒含量和盖度间呈线性正相关,砂粒含量与盖度间呈线性负相关。裸地砂粒含量较原生草地增加了21.96%,高原鼢鼠和高原鼠兔鼠丘分别增加了27.86%和33.14%。(3)形成时间相同的2类鼠丘土壤粒径组成特征差异性不明显,高原鼠兔和高原鼢鼠旧鼠丘的黏粒含量较新生鼠丘分别减少了5.85%,6.32%,粉粒分别减少了28.99%,23.01%,砂粒分别增加了34.84%,29.33%,土壤平均粒径增加了近2倍,鼠丘表层土壤呈现出明显的土壤粗粒化和沙化现象。[结论]提高草地覆盖度到50%以上时和降低新生鼠丘密度能有效防治高寒草地土壤粗粒化。

土壤结皮对高寒草甸鼠丘土壤基本特征及水力侵蚀的影响

[目的]阐明土壤结皮对高寒草甸鼠丘土壤基本特征及其水力侵蚀的影响,为高寒草甸鼠丘土壤的水力侵蚀特征评价及今后当地生态植被的修复和保护提供理论依据。[方法]以青海省河南县鼠害退化区高原鼢鼠鼠丘表面发育的物理结皮、地衣结皮和苔藓结皮为研究对象,并以原生草甸和未结皮的新鲜鼢鼠鼠丘作对照,结合野外调查和原位模拟降雨侵蚀试验,对不同类型鼠丘结皮土壤的物理力学特征、水力侵蚀规律及土壤侵蚀量与可蚀性因子间的关联度和相关性等进行了分析和讨论。[结果](1)鼠丘表层不同结皮土壤的含水率大小依次为:苔藓结皮>地衣结皮>物理结皮,并与原生草甸和新鲜鼢鼠鼠丘之间存在显著性差异(p<0.05);0—2 cm内土壤紧实度和黏聚力的排序依次为:原生草甸>物理结皮>苔藓结皮>地衣结皮>新鲜鼢鼠鼠丘;较未结皮的新鲜鼢鼠鼠丘相比,土壤结皮的发生可通过改造土壤基本特性进而提升鼠丘土壤的保水固土能力。(2)土壤总流失量由高到低依次为:新鲜鼢鼠鼠丘>物理结皮>地衣结皮>苔藓结皮>原生草甸,且与降雨强度具一定的正相关关系;降雨侵蚀的10~15 min是不同鼠丘结皮土壤降雨侵蚀的敏感期,土壤流失率均呈先增后减的变化趋势;较未结皮的新鲜鼢鼠鼠丘相比,不同类型鼠丘结皮土壤均会提高土壤的抗侵蚀能力,土壤抗侵蚀能力优异性排序为:原生草甸>苔藓结皮>地衣结皮>物理结皮>新鲜鼢鼠鼠丘。(3)基于关联度和相关性分析双重检验方法,土壤结皮主要通过改变鼠丘表层土壤的基本物理力学特性指标,从而导致土壤侵蚀状况出现了差异性,其中土壤含水率、密度和孔隙比是影响土壤侵蚀量的关键影响因子。[结论]土壤结皮通过促进土壤基本物理力学特性,从而可不同程度地抑制高寒草甸鼠丘土壤的水力侵蚀。

青藏公路五道梁-沱沱河段高寒草甸根系力学效应研究

本项研究以青藏公路五道梁-沱沱河段一处发育的高寒草甸热融滑塌灾害作为研究对象,采用野外原位测量与室内单根、群根抗拉试验以及草甸层原位拉裂试验,研究了区内草本植物单根和群根力学性能及其特征,进一步评价了植物根系增强高寒环境热融滑塌区土体抗拉强度和提高边坡浅层稳定性贡献。结果表明:草本单根抗拉力及单根抗拉强度与根径间均呈幂函数关系;草本植物根数与群根抗拉力及群根抗拉强度之间均符合线性函数关系;草甸层原位抗拉试验值总体小于理论计算值。区内草本根系显著增强土体抗拉强度,且其增强土体强度贡献与根径、含根量和土壤密实度之间表现出显著相关性。本研究结果为有效防治青藏公路沿线高寒草甸热融滑塌、水土流失等地质灾害,起到提供理论支撑和实际指导作用。

青藏高原东北部黄土区柠条锦鸡儿根系的锚固效应

柠条锦鸡儿是青藏高原东北部黄土区主要的护坡和水土保持灌木,然而对该灌木根系锚固作用机理及其固土护坡效应方面仍缺乏系统性认识。鉴于此,该项研究在阐明柠条锦鸡儿根系锚固机理的基础上,提出了根系对黄土斜(边)坡浅层土体稳定性贡献计算模型。在此基础上,以研究区内生长期为11 a的柠条锦鸡儿为主要研究对象,通过现场根系挖掘试验、原位拉拔试验和理论分析,明确了假定滑动面条件下根系锚固力取值,并进一步定量评价了柠条锦鸡儿根系对黄土浅层滑坡稳定性的增强作用。结果表明:由于根系在地表没有“锚头”结构,故在确定滑动面几何特征的情况下,柠条锦鸡儿根系所能提供的实际锚固力大小取滑动面以下锚固段根系最大抗拔出力和滑动面以上根系锚固反力之间的最小值较为合理;生长期为11 a的单株柠条锦鸡儿根系锚固于最大厚度为2 m的圆弧形滑动面不同条块上时,潜在滑动面稳定性系数增幅为0.018%~0.427%,当单株根系锚固力作用于潜在滑动面中上部条块时,潜在滑动面稳定性系数相对高于根系锚固力作用于最顶部和下部条块;当4株柠条锦鸡儿根系以2块条块的间距(约3 m)作用于潜在滑动面时,潜在滑动面稳定性系数可提高1.035%~1.111%,显著高于(P<0.05,ANOVA)单株根系作用时的稳定性系数。试验株根系锚固作用能够提高降雨入渗条件下黄土斜(边)坡浅层土体稳定性,但是作用效果有限。

青藏高原黄土区护坡灌木植物根系力学特性研究

为研究灌木根系固土护坡的力学机制,以西宁盆地为例,对青藏高原黄土区柠条锦鸡儿、白刺、霸王、四翅滨藜4种灌木进行室内单根拉伸、剪切试验,系统分析灌木根系材料的力学特性。试验与研究结果表明:根系抗拉力和抗剪力均与根径呈幂函数或指数函数关系,且随根径增大而增大,生长期为18个月的4种灌木的抗拉力与抗剪力大小依次为:四翅滨藜>柠条锦鸡儿>霸王>白刺;根系抗拉强度与根径间呈幂函数或指数函数的关系,随根径增大而减小。根系拉伸的应力–应变特征随不同灌木种的根系结构组成不同而不同,4种灌木种单根拉伸应力–应变曲线均表现出在根系受拉后的初期阶段,应力–应变呈直线关系,当荷载超过弹性极限,拉力继续增加时,应力–应变关系反映出非线性弹性特征,4种灌木种延伸率均可达13%以上,且根系最大延伸率随根径增大而降低。研究区根系密集且毛细根分布较多的0.3～0.8m的浅层土体具有较大的抗拉强度、抗剪强度和抗变形能力,对防治边坡表层水土流失、增强根–土复合体抗剪强度、减缓与防治边坡的滑移变形具有重要作用。根据4种供试灌木根系力学特性并结合根系形态特征,四翅滨藜和柠条锦鸡儿根系固土护坡作用较大。