岩崩坡面撞击碎裂特征离散元模拟

岩崩坡面撞击破碎是运动轨迹难以预测的重要原因,其中坡体几何特征是影响破碎块体运动变化特征的关键因素。为了研究岩崩撞击破碎过程及坡体几何特征对岩崩块体运动特征的影响,利用离散单元法(PFC^(2D))模拟技术,通过统计典型岩崩灾害点岩体结构与坡体几何特征,建立了岩崩自由落体-撞击破碎-运动堆积模型,剖析了在不同坠落高度、撞击角度条件下岩崩坡面撞击碎裂过程,获得了块体运动速度、裂纹数量和冲击力变化曲线,同时采用双参数Weibull分布对碎裂块体破碎程度进行了描述。实验结果表明:破裂过程分为接触-解体、挤压-碎裂及独立运动3个阶段;岩体碎裂由撞击点开始,沿结构面先出现解体,再产生新断裂面的岩石破碎;块体速度、裂纹数量和冲击力的骤变均发生在接触-解体与挤压-碎裂阶段,块体速度骤降,呈现出“阶梯效应”,冲击力骤升,表现为“双峰现象”,同时随着坠落高度增加或撞击角度减小,“阶梯效应”与“双峰现象”更为明显;同一撞击角度条件下,坠落高度的增加使得撞击动能增加,进而增大了破碎程度,导致粒径分布范围与特征粒径尺寸的减小;同一坠落高度下,撞击角度的增加,意味着接触面积的减小,进而降低了破碎程度,导致粒径分布范围与特征粒径尺寸的增大。研究成果对揭示岩崩坡面撞击碎裂机理及预测块体运动轨迹提供了技术支撑。

宁夏黄土区典型坡面表层土壤有机碳含量的空间变化特征及尺度效应

【目的】定量认识土壤有机碳(SOC)含量在坡面上的空间异质性及尺度效应,探索“由点及面”估算坡面平均SOC含量的精确便捷途径,为细致刻画坡面土壤资源状况、全面理解生态系统碳循环、制定土壤高质量管理方案提供科学基础。【方法】在宁夏半干旱黄土丘陵区,选择3个相邻的由退耕还林工程形成的典型坡面,从坡顶向坡脚设置连续样点,调查各样点的土地利用、植被特征、立地条件及表层(0^20 cm)SOC含量,分析其坡向差异、坡位变化;以“离坡顶的水平距离或相对距离”为自变量,以表层SOC含量的顺坡滑动平均值为因变量,定量描述坡面尺度效应;再以坡面上任一样点表层SOC含量与坡面平均值的比值为因变量,实现由“点”到“面”的尺度上推。【结果】研究区表层SOC含量存在明显的坡向差异、坡位变化、尺度效应。表层SOC含量的坡面平均值在南坡(7.60 g·kg^(-1))最高,东坡(6.42 g·kg^(-1))次之,西坡(5.65 g·kg^(-1))最低,其坡位间变幅在东坡(15.95 g·kg^(-1))最大,其次为西坡(11.34 g·kg^(-1)),最小为南坡(9.72 g·kg^(-1)),说明东坡的坡面效应最强,其次为西坡,南坡最弱。东坡、西坡、南坡表层SOC含量的坡位变化大致相同,均由坡顶向下逐渐减小,至离坡顶水平距离200、150、280 m(相对距离0.73、0.45、0.76)后趋于稳定,主要与坡面“上部为自然状态的坡地+林草植被+恢复年限长、下部为人工梯田+林农植被+扰动频繁”的空间格局有关。在东坡、西坡、南坡上,距坡顶水平距离每增加100 m,SOC含量的滑动平均值分别变化-3.40、-2.50、-1.51 g·kg^(-1);距坡顶相对距离每增加0.1,SOC含量的滑动平均值分别变化-0.96、-0.75、-0.55 g·kg^(-1)。构建3个坡向不同坡位样点表层SOC含量与坡面平均值的比值随离坡顶水平距离或相对距离增加而变化的数量关系(R^(2)>0.7,P<0.001),籍此可由坡面上任一样点表层SOC含量精确便捷地估算坡面平均值。将所有位点数据融合得出,离坡顶相对距离0.4的位点表层SOC含量最接近坡面平均值。【结论】半干旱黄土丘陵区坡面表层SOC含量沿坡从上至下基本呈先减小后稳定的变化,与土地利用类型、植被类型、恢复年限的坡面分布格局有关。以顺坡(相对)水平坡长增加为尺度变量可较好地定量刻画表层SOC含量的坡面变化特征及尺度效应,藉此可实现坡面表层SOC含量平均值的精确便捷推算。

不同施肥措施对岩质坡面覆土平台区葛(Pueraria lobata)生长影响的综合评价

为获得一种有利于石灰岩矿岩质坡面覆土平台区葛[Pueraria lobata(Willd.)Ohwi]快速生长的土壤基质改良措施,以无为杨家岭石灰岩矿东采区第三阶平台区已实施表层覆土的岩质坡面作为试验区,评价不同施肥措施对葛在重构土壤上的生长状况。试验小区设置:A(100%复合肥)、B(75%复合肥+25%有机肥)、C(50%复合肥+50%有机肥)、D(25%复合肥+75%有机肥)、E(100%有机肥)、CK(对照,不施肥)。2022年8月,对葛的生理生化指标进行分析,并用熵权法对葛的生长状况进行综合评价。结果表明:与CK相比,施肥措施均增加了葛的株长及其叶片的干重,提高了含水率、叶绿素含量、氮磷钾含量、可溶性蛋白质含量以及3种抗氧化酶(POD、CAT、SOD)活性,同时均降低了叶片的MDA含量。综合评价结果表明,25%复合肥+75%有机肥的处理最利于葛的生长,可用于该岩质坡面植被重建的生产实践。

变坡面浅埋偏压小净距隧道围岩压力计算方法

为研究在考虑黏聚力和内摩擦角作用下对变坡面浅埋偏压小净距隧道围岩压力的影响,本文利用极限平衡法来求解变坡面浅埋偏压小净距隧道深、浅埋侧侧压力系数、围岩拱顶垂直压力和围岩两侧水平压力,推导出考虑黏聚力和内摩擦角的围岩压力计算方法,通过简单算例与已有规范公式和既有文献进行对比,验证本文公式的合理性,并探讨了深埋侧隧道水平侧压力系数影响因素。结果表明:水平侧压力系数随坡角的增加而逐渐增大,随夹角的增加而呈现不同的变化趋势,随黏聚力和内摩擦角的增加而逐渐减小,随埋深的增加而逐渐增加。在考虑黏聚力和内摩擦角的作用下,本文公式有利于考虑降雨等环境因素引起的岩土体力学参数的变化带来的对围岩不利影响,可为类似变坡面浅埋偏压小净距隧道结构设计和支护参数优化提供理论依据。

RUSLE模型对黄土高原退耕植被恢复坡面土壤侵蚀的模拟效果分析

[目的]为了探究RUSLE模型对黄土高原退耕植被恢复坡面土壤侵蚀模拟的效果。[方法]基于陕北安塞区坊塌小流域内10个径流小区2016-2022年的降雨产流产沙监测资料,通过RUSLE模型中各因子在黄土高原的不同常用算法之间的变换组合,模拟144种因子组合下各退耕植被恢复坡面的土壤侵蚀量,采用纳什效率系数(NSE)和均方根误差(RMSE)评价模型模拟结果的有效性。[结果]利用RUSLE模型144种因子组合模拟的退耕植被恢复坡面土壤侵蚀量,NSE范围为-38.47~0.19,RMSE范围为1.92~12.65 t/(hm 2·a),模拟效果较差,所选各因子算法难以适应退耕植被恢复坡面上的土壤流失量的评估,还需要对RUSLE模型各因子进一步改进。运用RUSLE模型对黄土高原退耕植被恢复坡面土壤侵蚀模拟时,建议尽可能采用时间分辨率高的数据减小对R因子的计算误差,综合考虑土壤有机质含量、土壤粒径与团粒结构组成和容重等土壤理化性质对K因子的影响,以及植被覆盖度、植被高度、枯落物、生物结皮等对C因子的影响,充分考虑10°以上的坡度,细化其LS因子的算法。[结论]RUSLE模型无法很好地适用于黄土高原退耕植被恢复坡面土壤侵蚀的模拟。研究结果为土壤侵蚀模型的研发及RUSLE模型在黄土高原植被恢复坡面的应用提供一定参考依据。

太行山南麓鱼鳞坑坡面产流特征及其影响因素

[目的]通过研究太行山南麓鱼鳞坑坡面土壤产流特征,探讨其影响因素,为该区水土流失治理及生态环境保护提供科学依据。[方法]以太行山南麓鱼鳞坑坡和自然荒坡为研究对象,测定草本、灌木、乔木群落下坡面产流特征并分析其影响因素,运用地理探测器统计学方法量化各因素单独和交互作用对坡面产流的影响力。[结果]①鱼鳞坑坡草本、灌木、乔木群落的平均径流深之间没有显著性差异,自然荒坡灌木群落和草本群落的平均径流深显著大于乔木;与自然荒坡相比,鱼鳞坑坡草本群落、灌木群落、乔木群落的平均径流深分别减少了56.61%,72.80%,39.58%;平均径流深随着砾石含量的增加呈减少趋势;砾石覆盖度对坡面产流的控制作用有一个阈值,当砾石覆盖度为6%~9%时,坡面径流深最小。②太行山南麓鱼鳞坑坡面产流单因子影响力最大的是砾石覆盖度(0.31),其次是植被盖度(0.29)。③坡面产流影响因子交互作用后大多表现为非线性增强和双因子增强作用;降雨因子与非降雨因子交互后均表现为非线性增强作用。[结论]大量砾石的存在导致了太行山南麓坡面产流过程的复杂性,增加植被盖度是减少该地区鱼鳞坑坡面产流的重要措施。

砒砂岩区坡面产流产沙对土地利用方式的响应

[目的]研究坡面产流产沙过程对不同土地利用方式的响应于砒砂岩区生态保护与高质量发展具有重要意义。[方法]以十大孔兑罕台川流域的合同沟小流域为研究区,选取该区2016—2021年降雨产流产沙监测数据,应用聚类分析、双因素方差分析等,开展连续性动态监测研究,进而揭示砒砂岩区坡面产流产沙与不同土地利用方式的时空动态变化关系。[结果](1)次降雨按历时、雨强和雨量可分为3类,包括A类(历时短、雨量集中、高强度),B类(雨量较多、历时较短、中强度),C类(历时长、小雨强、雨量分散),C类导致水土流失能力最弱;(2)A,B类降雨产流产沙,排列顺序为乔木林地<灌草地<人工草地<天然草地<农作物地<裸地;C类降雨产流,排列顺序为乔木林地<天然草地<灌草地<人工草地<农作物地<裸地,产沙,排列顺序为人工草地<乔木林地<天然草地<灌草地<农作物地<裸地,且相同土地利用方式径流深和土壤流失量排序为C<B<A;(3)不同土地利用方式的径流深或土壤流失量对雨型响应的坡度效应略有差异,主要存在于裸地、农作物地与其他土地利用方式。[结论]砒砂岩区坡面水土流失的治理和生态恢复,应考虑雨型和坡度对不同土地利用方式产生的复合作用。

基于DA-TCN-BiGRU的坡面泥石流预测研究

为解决当前坡面泥石流预测中存在的多因素数建模问题,并提高预测的精确度,提出一种融合双注意力机制、时间卷积神经网络和双向门控循环单元(DA-TCN-BiGRU)的坡面泥石流风险预测方法。通过模拟平台进行坡面泥石流模拟实验,采集多类传感器数据得到风险度大小,并以此表征所处的风险阶段。实验结果表明,所提模型短期预测的均方根误差、平均百分比误差和平均绝对百分比误差分别为0.013 59、0.010 407和1.182 64,中期预测的均方根误差、平均百分比误差和平均绝对百分比误差分别为0.019 01、0.015 17和1.729 46,优于其他比较模型。

混凝土护栏坡面参数对防护车辆撞击作用的影响

为研究混凝土护栏坡面参数对其防护车辆撞击作用的影响,建立车辆与护栏仿真模型,并利用实车试验数据验证模型有效性,采用经过验证的仿真模型,分别对不同坡度单坡面混凝土护栏、不同坡面参数组合改进型混凝土护栏以及加强型混凝土护栏阻爬坎功能进行碰撞分析,结果表明:坡度是影响单坡面护栏防护性能的关键参数,坡度偏小或者偏大均不能为车辆提供有效保护,在标准值80°参数条件下护栏综合防护性能相对较优;改进型护栏的斜面倾斜角度(α与β)、竖直方向高度(a、b及c)以及倾斜面宽度s是影响其防护性能的关键参数,在标准改进型坡面参数条件下,即α=84°、β=55°、s=12.5 cm、b=18 cm及c=7.5 cm时,护栏的综合防护性能相对较优;阻爬坎对于改进型护栏防护性能的提升作用不大,但与新泽西护栏组合后,护栏对于防车辆侧翻效果明显。

路基坡面防护数字化设计方法研究

本文提出了一种路基坡面防护数字化设计方法,该方法参考多条高速公路与国省干道的设计经验构建了坡面防护知识库,融合了路线、地形及地质等多源设计数据,通过智能分析手段实现了坡面防护设计与工程数量计算,形成了规范的设计成果。经验证,该方法可以有效地减少设计人员的重复性工作,提高设计效率和设计质量,对路基工程设计的数字化、智能化具有较强的参考价值。

弹簧-坡面变摩擦阻尼器参数研究

本文是针对变摩擦阻尼器无系统研究方法及具体规范的支撑。通过理论推导得出单自由度体系在谐振激励下结构位移、耗能比计算公式并确定摩擦系数、坡面长度、坡度和碟簧刚度等为影响弹簧-坡面变摩擦阻尼器力学性能的重要参数,采用自编程序对弹簧-坡面变摩擦阻尼器进行参数分析,研究结果发现:(1)弹簧-坡面变摩擦阻尼器摩擦系数宜取0.5以上;(2)宜适当增加坡面长度且平面段长度宜小于结构屈服位移;(3)当弹簧-坡面变摩擦阻尼器耗能不足时,宜优先考虑增大坡度;(4)当增大坡度仍无法满足弹簧-坡面变摩擦阻尼器耗能需求时,可考虑增大碟簧刚度。研究结果为实际工程应用中弹簧-坡面变摩擦阻尼器参数确定提供参考。

沿海滩涂地区不同措施坡面产流特性研究

我国沿海地区海涂资源丰富,但由于沿海降雨较多且海涂坡面土质松散,坡面极易产生降雨径流侵蚀,这导致海涂沟渠等工程坡面水土流失严重、淋洗困难。通过室内模拟降雨试验,研究在不同雨强下不同措施坡面的产流特性。结果表明:(1)不同措施坡面的初始产流时间均与降雨强度显著负相关,在50 mm/h雨强下,延缓坡面产流的效果依次为淋洗坑>淋洗沟>耐盐草被覆盖,在100、150 mm/h雨强下,延缓坡面产流的效果依次为淋洗沟>淋洗坑>耐盐草被覆盖。(2)不同措施坡面的产流过程具有同步性,在未发生坍塌时产流强度随细沟的发育而增加,待细沟发育成熟后产流趋于稳定,当坡面发生坍塌时产流强度短时间内激增后回落。试验对比发现,耐盐草被覆盖可以明显改善海涂坡面的稳定性。

废弃矿山大坡度坡面生态修复实践——以常州市金坛区为例

金坛区隶属于江苏省常州市,近年来,为了改善矿区生态环境,实现高质量发展,金坛区有序推进废弃矿山大坡度坡面的生态修复。本文以常州市金坛区矿山坡面修复治理试点项目为例,分析废弃矿山大坡度坡面生态修复的可行性,提出修复工程实施的关键点,以期为废弃矿山大坡度坡面生态修复提供参考。结果表明,金坛区通过试点项目的实施,既可减少建设用地,为经济社会高质量发展腾出空间,又可新增生态用地,提升区域绿化水平,助力全区生态文明建设。

贵州岩溶区不同土地利用方式对坡面水土流失的影响

大规模开垦、不合理耕种是导致喀斯特地区水土流失和石漠化的直接原因。不同的土地利用方式对水土流失的影响具有明显差异。毕节市七星关区丁家寨水土保持监测站位于贵州省岩溶区,通过在丁家寨水土保持监测站设立林地、果园、耕地、裸地4种不同土地利用方式的径流小区,开展2019—2022年降水量、土壤含水率和产流产沙量监测,分析岩溶区不同土地利用方式对坡面水土流失的影响。结果表明:2019—2022年4个径流小区的土壤含水率总体表现为林地>果园>耕地>裸地,径流深和径流系数总体表现为裸地>耕地>果园>林地,土壤流失量总体表现为裸地>耕地>果园>林地。林地、果园通过增加地表覆盖,减缓降雨径流,增加降雨入渗,可以有效控制水土流失;岩溶区的水土保持工作应高度重视植被建设和保护,推动经果林产业发展,合理安排耕作措施,以减少水土流失的发生。

窄板沟坡面泥石流形成机理与演化过程分析

坡面泥石流爆发突然、破坏力强、预测困难,在暴雨或特大暴雨的激发下常成群发生,危害极大。基于窄板沟坡面泥石流现场调查与分析,结合发生泥石流的3个基本条件进行了该泥石流形成机理及演化过程的探讨。初步分析该坡面泥石流形成机理及演化过程为:在强降雨的作用下首先局部饱和,逐步孕育滑动,再到加速滑流,直至堆积的一个过程,共分为6个阶段,并给出了相应的防治措施建议,为今后类似区域防灾减灾积累一定的经验。

坡面绿化施工技术在市政园林工程中的应用

坡面绿化在构建城市绿色生态环境的工程中占有重要地位。对这种绿化施工技术的深度探讨,有助于提升城市的生态质量,净化空气,并美化城市景观。以人才公园市政园林工程中的坡面绿化施工技术为例,进行详尽且深入的研究,旨在提升我国整体的坡面绿化施工技术水平,并为未来的同类项目提供有益的指导和借鉴。

坡面绿化施工技术在市政园林工程中的应用

坡面绿化是城市生态环境绿化施工项目中的关键构成部分,通过对坡面绿化施工工艺展开调研,对于促进城市的生态环境、提高区域内的空气质量、改善市容市貌具有一定的促进作用。以人才公园市政园林工程中的坡面绿化施工技术作为核心点,对其进行全面、深入的研究分析,期望通过此次研究提高我国的坡面绿化施工水平,同时为后续类似工程项目施工提供一定的参考。

园林绿化废弃物在城市绿地裸露坡面生态防护中的应用——以西山国家森林公园裸露坡面生态防护示范项目为例

园林绿化废弃物富含有机质和植物纤维,成分单一且不含重金属等有害物质,经过筛选处理的枝干修剪物具备一定的材料强度与稳定性,将其设计组合成形式多样的坡面生态防护措施,应用于城市绿地裸露坡面的生态修复中,既是对坡面生态修复的有益尝试,又能实现园林废弃物就地资源化处理利用。北京市西山国家森林公园裸露坡面生态修复示范项目根据园区不同部位坡面的稳定程度、坡度、质地、坡向等因子,因地制宜选择横木拦挡、木桩围护、柴捆拦挡、木排桩分级拦挡等对应的技术模式,将措施设计与园林绿化废弃物资源化利用相结合,探索多种生态防护措施的组合运用,项目实施1 a后经跟踪监测,坡面生态防护措施对坡体表面土壤及松散物质拦挡固定效果显著,相应坡面植被覆盖率恢复至80%以上,减少了坡面表层土壤流失,增加了生物多样性,改善了植物立地条件,实现了与城市绿地景观的有机融合。

WSJL-01型自动监测系统在坡面径流场分水源监测中的应用

天然坡面径流场,是指布设在地形、土壤、植被等有代表性的天然坡地上,用于观测径流的自然集流区。为研究方便,便于建立运算模型,通常在野外设置观测场进行定量研究,面积因研究尺度不同大小不一,从几十平方米到几千平方米,场地周围应设有围堰,保证集水面积固定,场地内外没有水分交换,同时也保证计算单元的独立性和完整性。传统的径流量通常用量水堰或径流池进行径流过程或总量的监测,而实时在线监测系统进行自动监测和实时记录数据,根据径流形成原理和当地河槽切割河流深度确定三个出流通道,分别监测地表径流、壤中流和地下径流,在计算各分水源的径流量的基础上计算径流总量和径流过程。径流场监测项目主要是降水、蒸发和径流等。

大型斜坡坡面混凝土浇筑工艺优化研究

为提高斜坡坡面混凝土浇筑工程的质量和施工进度,必须依靠先进的科学技术和设备。本文以某矿井水蓄水池为例,通过本工艺与常规工艺的对比,详细阐述了影响混凝土质量和进度的各种因素,并提出了采用先进的科学技术和设备来提升施工速度、确保质量和安全、预防混凝土裂缝及处理质量缺陷的具体措施,从而为工程的安全性和质量提供了有力的保障。同时,运用先进新型的施工设备大幅提高了施工效率,确保了工程进度及人员安全,并实现企业成本降低与效益增加。