季节性冻土地区根-土复合体土质边坡稳定性分析

为了研究季节性冻土地区根-土复合体土质边坡稳定性,通过分析土体强度参数、融化层深度、融化层重度及坡度对根-土复合体土质边坡稳定性的影响,模拟了春融期土坡温度场及水分场的变化特征,运用强度折减法计算了春融期素土及根-土复合体边坡的安全系数。结果表明:春融期,素土及根-土复合体边坡在冻融界面处剪切塑性应变集中,呈条带状分布,沿着冻融界面发生平面状热融滑塌;相比素土边坡,根-土复合体边坡安全稳定系数明显增大。由此可得,植物根系穿过冻融界面处时,增加了根系周围土体强度,提高了边坡安全稳定,为季节性冻土边坡工程的设计、施工和维护提供有效的科学依据及必要的数据参考。

复合盐侵-冻融环境下混凝土的应力-应变关系试验研究

对混凝土在3.5%、10.5%、17.5%复合盐(NaCl、Na_2SO_4、NaHCO_3、Na_2CO_3)溶液的侵蚀作用下,研究了在复合盐侵蚀和冻融循环作用下C30混凝土的应力-应变关系的变化规律,对6组42个尺寸为100 mm×100 mm×100 mm的混凝土立方体试件进行了冻融循环,并利用SEM扫描电镜观察冻融作用后混凝土内部显微结构的变化。试验结果表明:(1)复合盐溶液侵蚀作用下,浸泡冻融的冻融循环次数相同时,混凝土的峰值应力随溶液浓度的增加而有所增大,峰值应变随之左移,应力-应变曲线逐渐趋于平缓;相对于养护冻融,浸泡冻融条件下,随着侵蚀溶液浓度的增加,试件的峰值应力降低的少;(2)进行150次冻融循环试验后,随着复合盐侵蚀溶液浓度的增加,经浸泡冻融试验的混凝土试件的抗压强度分别降低了36.1%、35.9%、34.3%,而经养护冻融试验的混凝土试件的抗压强度分别降低了55.6%、59.9%、57.6%;(3)经扫描电镜(SEM)分析,随着复合盐侵蚀溶液浓度的增加,混凝土损伤程度减弱。

黄河源河岸带植物根-土复合体抗蚀特性研究

为研究黄河源区河岸在冻融作用下土体抗蚀指数的变化特征,选择黄河源区河岸带3种不同覆被条件的高寒草甸植物群落及裸露地作为研究对象,通过野外原位取样,对其根-土复合体和素土试样进行室内冻融循环试验及抗水蚀试验,结果表明:未经冻融情况下,裸露地表层0~5 cm土体抗蚀指数最小(为2.22%),覆盖度为90%的金露梅+杂草地表层0~5 cm土体抗蚀指数最大(为83.33%),土体抗蚀指数随着植被覆盖度的提高而增大,相同植被覆盖度下土体中根系、有机质含量随着土层深度增加而降低,土体抗蚀指数相应减小;在冻融循环作用下,土体抗蚀指数随着冻融次数的增加总体呈减小的趋势,覆盖度为90%的华扁穗草地土体抗蚀指数下降幅度小于覆盖度为60%的华扁穗草地与覆盖度为90%的金露梅+杂草地的,不同覆盖度土体抗蚀指数在冻融循环9次后减小趋势变缓并有缓慢增大趋势;高覆盖度的华扁穗草和金露梅+杂草地具有较强的抗水蚀作用,对减缓河岸崩塌有一定的作用。

寒旱环境灌木根系增强春融期边坡稳定性影响

春融期边坡极易发生热融滑塌现象,为研究植被根系与边坡冻融界面呈不同夹角α条件下边坡的潜在滑移面破坏形式、位移特征以及稳定性影响。结果表明:随融化深度的增加,春融期素土及根-土复合体边坡的等效塑性应变贯通带越明显,易沿着冻融界面发生平面状滑塌;相比于素土边坡,春融期(3月份)根-土复合体边坡最大位移量减小约69.65%,春融期(4月份)根-土复合体边坡最大位移量减小约71.88%,且根-土复合体边坡位移的减少量随着α角的增大而呈增大趋势,表现出根系伸入冻融界面处时具有较强的固土能力;当根系与冻融界面夹角α由45°增大至90°时,根-土复合体边坡的安全系数呈增长趋势,且根系与边坡冻融界面垂直时,根系具有相对最大限度地增强春融期边坡固土护坡作用,可有效提高春融期边坡的稳定性。研究成果为探讨冻融界面处植物根系对春融期边坡稳定性具有理论研究价值和实际指导意义。

砒砂岩区典型小流域复合侵蚀动力特征分析

以鄂尔多斯高原砒砂岩区水力、风力、冻融交错侵蚀作用为研究对象,选择准格尔旗二老虎沟小流域作为研究流域,对侵蚀环境参数进行定位观测,统计分析水力、风力、冻融作用的年内变化过程。采用数据标准化后的层次分析法,揭示水力-风力-冻融交错作用过程,辨识高侵蚀风险发生的时阈及动力交错模式。研究表明:砒砂岩区复合侵蚀作用可分为风冻交错、风水交错和风水冻交错三个典型动力组合模式,风水交错侵蚀是该地区的主要侵蚀模式;砒砂岩区年内存在三个高侵蚀风险期,即风-冻融交错侵蚀期(2月上旬至3月中下旬),风-水交错侵蚀期(6月中上旬至8月中下旬),水-风-冻融交错侵蚀期(10月中旬至11月中下旬)。

砒砂岩原状坡面不同季节复合侵蚀动力的贡献研究

为揭示黄河中游砒砂岩区多动力复合侵蚀的季节变化特征,该研究融合野外原位观测、三维激光扫描仪技术和GIS等多研究手段,基于2018年3月-2019年4月砒砂岩裸坡上3个试验小区的各4期地形点云数据、坡面实测侵蚀量以及研究区气候数据,分析了砒砂岩水蚀、冻融侵蚀、风蚀的季节交互特征,并分离了各侵蚀动力对原状坡面的侵蚀贡献。3个试验小区为水力+冻融+风力复合侵蚀原状小区、水力+冻融复合侵蚀小区和冻融小区,尺寸均为12.5 m×2.5 m。结果表明,3月-6月、11月-翌年4月砒砂岩坡面侵蚀动力以冻融+风力为主,7-10月坡面侵蚀动力以水力为主。在3月-6月、7月-10月、11月-翌年4月3个时段中,水力+冻融+风力原状小区内侵蚀量比例分别为10.58%、76.61%和12.81%,水力+冻融复合侵蚀小区内侵蚀量比例分别为10.43%、78.57%和11%,冻融小区内侵蚀量比例分别为31.90%、28.65%和39.45%。3个时段中,对原状坡面而言,水力侵蚀的贡献率分别为21.85%、71.42%和11.12%,冻融侵蚀的贡献率分别为53.09%、6.58%和54.20%,风力侵蚀的贡献率分别为25.06%、21.99%和34.69%。在3月-6月、11月-翌年4月,冻融侵蚀量最大,水力侵蚀量最小;7月-10月,水力侵蚀量最大,冻融侵蚀量最小。在整个研究期,原状坡面侵蚀量中水蚀占58.45%、冻融和风蚀共占41.55%。2018年各侵蚀动力对坡面的影响程度由大到小依次为水力侵蚀、冻融侵蚀、风力侵蚀。研究结果可为砒砂岩区复合侵蚀综合治理提供理论依据。

草原区煤电基地土壤风-水复合侵蚀研究

针对研究区域的气候条件、植被状况、土壤性质、地形地貌等因素,建立了土壤侵蚀风-水复合模型,通过遥感反演、数据融合、空间插值、统计分析等方法获取了土壤侵蚀因子,估算了2000,2005,2010和2015年的土壤侵蚀模数,并进行了分级统计和时空演变分析.结果表明:1)随着煤电基地开发规模的不断扩大,土壤侵蚀不断恶化,2000—2015年土壤平均侵蚀模数由74.24 t/(hm^2·a)增加到222.77 t/(hm^2·a),增加了200.07%;土壤总侵蚀量由16 682.22万t/a上升至50 048.49万t/a,增加了33 366.27万t/a;2)强烈侵蚀、极强烈侵蚀和剧烈侵蚀主要分布在坡度较大、植被覆盖度较低的区域,露天开采使露天采坑、剥离区与排土场形成了内低外高的鲜明地形,植被破坏严重,成为极强烈侵蚀和剧烈侵蚀的聚集区;3)土壤侵蚀模数与坡度呈显著正相关,与植被覆盖度呈显著负相关.

木塑复合材料老化性能研究进展

对木塑复合材料(WPC)在耐紫外线老化性能、耐潮湿及冰冻性能和耐真菌腐蚀性能方面的研究成果进行介绍,希望有助于正确评价和使用木塑复合材料,同时为新产品开发提供借鉴。WPC在紫外线作用下产生褪色现象,力学性能降低,而且喷水与紫外光的共同作用会加剧破坏程度;木粉含量高、颗粒大的WPC更易遭受真菌腐朽威胁,目前已研制出硼酸锌等多种专用防腐剂;WPC吸水速度慢,但绝大部分集中在表层,吸水与冻融循环都会降低力学性能。不同方式生产的WPC其性能有所差异。目前,对老化降解的机理问题仅进行了初步解释。

黄河流域砒砂岩区多动力侵蚀交互叠加效应研究

识别砒砂岩区多动力侵蚀的叠加效应,对于深化认识砒砂岩区土壤侵蚀与产沙机理,为黄河粗泥沙来源区水土流失治理及砒砂岩区生态恢复等实践提供科学依据具有重要意义。通过室内人工降雨-风洞-冻融循环实体模型试验研究了砒砂岩区多动力侵蚀交互叠加效应。试验结果表明:单一的冻融、风蚀作用不会导致坡面产沙量的明显增加,而是增加了水力侵蚀的物质来源,只有在水力、重力等驱动因子的复合作用下才能对侵蚀产沙过程发生显著影响;砒砂岩表面风化层的存在是影响风蚀产沙的一个重要因素;复合侵蚀过程存在着显著的叠加放大效应,"冻-水"叠加效应约放大到127%,"冻-风-水"叠加效应放大至164%;砒砂岩区多动力交互作用产生的侵蚀叠加放大效应,是使其成为黄河粗泥沙核心来源区的重要原因之一。因此,复合侵蚀不是多类单相侵蚀的线性叠加,而是具有显著的非线性叠加放大效应。