坡度对紫红色砒砂岩击溅侵蚀的影响

分析击溅侵蚀机理对建立砒砂岩降雨侵蚀模型具有重要意义。为研究鄂尔多斯准格尔旗裸露砒砂岩溅蚀机理,采用人工模拟降雨进行溅蚀试验,研究在不同降雨动能(7. 15、9. 14、10. 21、14. 24、16. 22 J/(m2·mm))和不同坡度(5°～30°)条件下,上、下坡溅蚀量以及总溅蚀量、净溅蚀量随坡度的变化规律,结合力学、几何学理论分析坡度对溅蚀量产生影响的原因。结果表明:1)上坡方位溅蚀量与坡度之间变化呈负相关,下坡方位溅蚀量随坡度增大呈现先增大后减小的变化规律,并在25°附近存在下坡方位溅蚀量临界坡度; 2)上、下坡方位溅蚀量随降雨动能均呈指数函数变化,且该函数的系数项是关于坡度的三角函数; 3)坡度的变化会导致不同方向迁移颗粒的最大迁移距离发生改变; 4)降雨动能沿垂直、平行坡面2个方向的能量分量随坡度的变化是引起临界坡度产生的重要原因;5)总溅蚀量随坡度的变化未呈现明显的规律性,净溅蚀量随坡度的变化与下坡方位溅蚀量随坡度变化规律相似。该研究结果为进一步研究砒砂岩水力侵蚀机制提供了理论依据。

降雨击溅下鄂尔多斯松散砒砂岩粒径分选特性及其敏感性分析

为揭示降雨初期鄂尔多斯砒砂岩区松散砒砂岩的溅蚀机理,在室内开展人工降雨击溅侵蚀试验,研究降雨强度、坡度对松散砒砂岩溅蚀的影响。结果表明:1)利用变动率指标反映各粒级区间颗粒数量的变动幅度,能够更清晰直观反映溅蚀土样中各粒级颗粒数量受坡度、降雨强度的影响程度;2)坡度、降雨强度是砒砂岩发生溅蚀的主要影响因子,坡度在<30°时,降雨强度是影响降雨溅蚀的最敏感因子,随着坡度的不断增大,坡度对砒砂岩溅蚀的敏感性增强;3)松散砒砂岩表土颗粒在20°坡面上最易发生降雨溅蚀;4)溅蚀对砒砂岩散土颗粒中的细砂分选作用最为显著,其次是中砂、极细砂、粉砂。松散砒砂岩发生溅蚀的严重程度是降雨强度、坡度、土壤颗粒大小等多因素共同耦合作用的结果。深入分析溅蚀对松散砒砂岩粒径的分选规律,可为后续深入研究砒砂岩区的水力侵蚀机理提供参考。

红色砒砂岩水泥土干湿循环下力学性能试验研究

为有效利用砒砂岩资源,通过简单加工降低治理成本,获得利用价值,在红色砒砂岩中加入不同掺量的硅酸盐水泥制成砒砂岩水泥土,在不同龄期下进行干湿循环、无侧限抗压强度试验和超景深微观结构观测.结果表明:掺量仅为5%砒砂岩水泥土就可以有效改善砒砂岩遇水溃散的特性;干湿循环5次砒砂岩水泥土抗压强度达到最大,然后趋于平缓,可见干湿循环对无掺水泥砒砂岩有破坏作用,对砒砂岩水泥土却提供了有效养护;不论是早期还是后期,掺量为5%的抗压强度最低,然后逐渐增加,掺量20%及以上的强度几乎相等且最大,可见水泥最优掺量为20%;通过微观结构观察,随着龄期的增加,掺量小的砒砂岩水泥土表面凹凸起伏程度大、孔洞多,最优掺量为20%的砒砂岩水泥土结构整体性紧密,表面平整、孔洞少,密实性更好,且抗压强度可以满足砖和砌块的强度要求.

不同密度砒砂岩风化物坡面水蚀机理试验研究

为研究砒砂岩风化物坡面水蚀机理,以期对鄂尔多斯水土流失治理提供数据参考,采用降雨模拟系统进行不同雨强、不同密度下降雨侵蚀试验,用直剪仪测得密度为1.7 g/cm^3砒砂岩风化物的黏聚力和内摩擦角,揭示了各密度坡面入渗产流及侵蚀特点的成因.结果表明:密度为1.7 g/cm^3的坡面稳渗率随雨强的增大而增大;对于1.5 g/cm^3的坡面侵蚀量对入渗速率的敏感率最高,1.6 g/cm^3的坡面侵蚀量对累积入渗深度的敏感率最高,而1.7 g/cm^3的坡面侵蚀量对产流量的敏感率最高;抗剪强度和侵蚀量的时程曲线呈负相关并有一定的对应性.从直剪试验和敏感度分析的角度均表明造成1.7 g/cm^3坡面侵蚀的主因是水流冲刷.

砒砂岩风化物坡面水力侵蚀影响因素探究

深入理解降雨产生的坡面流的水动力学特性与砒砂岩侵蚀的关系是研究鄂尔多斯红色砒砂岩侵蚀机理的基础。采用降雨模拟系统进行不同雨强和坡度下降雨侵蚀试验,研究了水动力学参数与砒砂岩风化物侵蚀量的关系。结果表明:侵蚀量随坡度和雨强的增大均呈指数型增大;灰色关联分析下各水动力学参数与侵蚀量的关联度值在0.685~0.733之间,其中水流功率的关联度最高;以水动力学参数为变量,利用赤池信息量准则编程得到侵蚀量预测模型。综合灰色关联分析和赤池信息量准则都表明水流功率是影响鄂尔多斯砒砂岩风化物侵蚀产沙的重要参数。