顺坡渗流条件下土质边坡浅层稳定分析

从斜坡土体应力状态出发,结合Mohr–Coulomb破坏理论,开展了降雨入渗形成顺坡渗流条件下的无限长土质斜坡浅层稳定分析,提出了边坡浅层失稳呈现上缘张拉区、中段主滑区和下缘挤压区三段滑动区域组成的"顺坡曲线"破坏模式;基于定积分元素法,论证了上下缘滑动区域土体的破裂面具有对数螺旋线形态特征,建立了考虑渗透力作用、采用有效应力表达、能较好反映入渗深度wz和主滑区长度L2等因素影响的"顺坡曲线"组合滑面浅层稳定分析方法。研究表明:边坡浅层土体稳定性随L2增大逐渐降低,最终趋近于无限长斜坡稳定分析结果;随wz增加直到最大入渗深度fz,处于极限平衡状态下的滑体L2逐渐减小至零,浅层局部失稳的"顺坡曲线"破坏模式将退化为深层整体失稳的对数螺旋线型曲面破坏模式;wz<fz时,对边坡浅层稳定性若采用整体曲面滑动法进行分析将得到偏于危险的结果。

黑土区宽垄和窄垄耕作的顺坡坡面土壤侵蚀对比

宽垄耕作具有明显的增产效应,但顺坡宽垄耕作的坡面土壤侵蚀研究鲜见报道。该文基于野外大型坡面径流场观测和室内模拟降雨试验,对比分析了中国黑土区顺坡宽垄和窄垄耕作的坡面土壤侵蚀差异。结果表明,野外观测和室内模拟条件下顺坡宽垄坡面侵蚀量较之于顺坡窄垄坡面分别减少64.4%~90.4%和33.2%~57.9%,同时2种垄作方式下坡面侵蚀量与径流量均呈现出良好的线性关系(R^2≥0.81),但顺坡宽垄处理下的坡面侵蚀量随径流量的增加幅度小于顺坡窄垄处理。野外观测结果还表明,2种垄作方式的坡面侵蚀量皆与降雨侵蚀力PI30和径流量呈显著正相关关系,顺坡宽垄较之于顺坡窄垄减少的坡面侵蚀量随着PI30的增大而呈降低趋势,当PI30为430~605时,顺坡宽垄较顺坡窄垄的坡面土壤侵蚀量减少74.8%~90.4%,当PI30为1520~1708时,顺坡宽垄较顺坡窄垄的坡面土壤侵蚀量减少64.4%和66.5%。无论是野外观测还是室内模拟试验均表明,与传统的顺坡窄垄相比,顺坡宽垄具有较好防治坡面土壤侵蚀效果。因此,在东北黑土区推广宽垄耕作对保护黑土资源有重要意义。

雨型对东北典型黑土区顺坡垄作坡面土壤侵蚀的影响

基于人工模拟降雨试验,研究了雨型对东北黑土区顺坡垄作坡面土壤侵蚀的影响。根据典型黑土区侵蚀性降雨标准及雨型特征,试验设计了总降雨量相同(降雨量为87.5 mm)的5种不同雨型,即增强型(降雨过程中降雨强度分布为50-75-100-125 mm/h)、减弱型(降雨过程中降雨强度分布为125-100-75-50 mm/h)、峰值型(降雨过程中降雨强度分布为50-75-100-125-100-75-50 mm/h)、谷值型(降雨过程中降雨强度分布为100-75-50-75-100 mm/h)和均匀型(降雨过程中降雨强度保持75 mm/h不变),以及1个坡度(即顺坡垄作改横坡垄作的临界坡度5°)。结果表明,受前期预降雨的影响,各雨型处理的顺坡垄作坡面径流量差异较小,但坡面侵蚀量存在明显差异,其中峰值型雨型引起的坡面侵蚀量最大,分别是谷值型、减弱型、均匀型和增强型雨型处理下的1.20、1.63、1.78、1.80倍。引起侵蚀量较大的雨型(峰值型、谷值型和减弱型)在典型黑土区天然降雨中出现频次超过70%,这可能是该区夏季顺坡垄作坡面侵蚀作用强烈的重要原因之一。同一降雨强度在不同雨型中出现的时序不同,其产生的径流量和侵蚀量对总径流量和总侵蚀量的贡献率也不相同。除125 mm/h外,同一降雨强度出现在起始阶段产生的侵蚀量对坡面总侵蚀量的贡献率显著大于其出现在其他阶段对坡面总侵蚀量的贡献率。

横坡和顺坡耕作对紫色土土壤团聚体稳定性的影响

通过径流小区试验，分析探讨了紫色土横坡和顺坡两种耕作模式下表层（0～20cm）土壤水稳性团聚体及有机碳含量的特征，为紫色土区坡耕地的有效改造和综合利用提供科学依据。试验结果表明，横坡耕作下土壤水稳性指数K值比顺坡耕作高38．99％，而土壤分散性D值为顺坡耕作的1．64倍，横坡耕作抗蚀性大于顺坡耕作。横坡耕作〉0．25mm水稳性团聚体含量比顺坡耕作增加3．62％，〉5mm、5～3mm、3～2mm水稳性团聚体含量横坡耕作均高于顺坡耕作，横坡耕作显著提高〉2mm水稳性团聚体含量。横坡耕作下团聚体结构体破坏率较顺坡耕作减少3．05％，团聚体平均重量直径为顺坡耕作的1．39倍。2种耕作模式下O．5～2mm团聚体有机碳含量均最高，〉0．25mm不同粒级团聚体有机碳含量百分数均随粒径的减小而减小，均在0．5、0．25mm粒级下达到最小。横坡和顺坡耕作模式下2～1mm团聚体有机碳含量无显著差异。横坡耕作较顺坡耕作能够显著增加紫色土〉2mm水稳性团聚体含量，且对有机碳的固持作用更好，有利于土壤结构的改善。

东北黑土区顺坡垄作和无垄作坡面侵蚀过程对比

[目的]以无垄作坡面侵蚀过程为对照,研究顺坡垄作坡面土壤侵蚀过程及机理,为东北黑土区坡耕地土壤侵蚀防治提供科学依据。[方法]基于人工模拟降雨试验,设计了3个降雨强度（50,75和100mm/h）以及1个坡度（即顺坡垄作改横坡垄作的临界坡度5°）,进行顺坡垄作和无垄作坡面侵蚀过程的对比研究。[结果]顺坡垄作坡面径流量和侵蚀量分别较无垄作坡面增加了1.2~1.7和1.3~2.1倍,径流和侵蚀过程也发生了变化。与无垄作坡面相比,顺坡垄沟的集中汇流作用使坡面水流流速增加了1.0~2.3倍,径流剪切力增加了0.7~1.2倍,其坡面侵蚀方式也由片蚀为主转变为以细沟侵蚀为主,细沟侵蚀量可占总侵蚀量的55.3%~65.6%。[结论]坡面水流流速增加和细沟侵蚀发生是导致顺坡垄作坡面土壤侵蚀增加的主要原因。

弓长岭露天矿顺坡断层影响的数值分析

对弓长岭露天铁矿北帮岩体边坡建立了FLAC计算简化模型,采用弱化法和Interface法对走向顺坡断层进行了模拟分析。数值模拟采用摩尔-库仑模型并分10步进行开采,分析了受断层影响产生的岩体内应力与位移的不连续性,确定了边坡表面岩体、断层破碎带充填物及断层附近岩体的塑性流动区、塑性卸载区和拉伸破坏区的产生与发展的演变规律,并对比分析了弱化法和Interface法模拟断层力学行为的适应性与优缺点。

横坡垄与顺坡垄的水土流失对比研究

在缓坡坡耕地农业生产中存在着应选择横坡垄还是应选择顺坡垄问题。重点分析了它们对农业经营的利弊和它们在生产过程中的演变。调查表明二者水土流失均较严重,只是侵蚀方式不同。提出了既适合横坡垄又适合顺坡垄水土保持的措施———垄向区田及其配套农具———1QD型垄向区田筑挡机。

三峡库区坡耕地有限顺坡耕作模式及减蚀效应

有限顺坡耕作坡耕地地块坡长因坡度而异,可依据细沟侵蚀发生临界确定,在野外调查和实验基础上提出了有限顺坡耕作地块坡长推荐值。研究表明,较无措施坡耕地而言,采取水平沟、埂坎和地埂植物篱等措施的坡耕地减蚀效益分别达到63%、77%和94%,具有显著的理水保土作用。同时,有限顺坡耕作模式具有成本低,高效实用,操作简单方便,农民易于接受等优点,适合在三峡库区推广。

顺坡向外倾优势裂隙连通率对高边坡稳定性影响分析

顺坡向外倾优势裂隙控制的岩质高边坡,其连通率对边坡整体稳定性起到重要作用,但目前关于裂隙连通率对边坡稳定性影响敏感程度研究尚较少。为此,针对金沙江乌东德水电站高达180 m的进水口岩质边坡,采用定性与定量相结合的分析方法,通过对顺坡向外倾裂隙连通率统计,及其与岩桥组合的"底滑面"参数加权平均,采取刚体极限平衡法计算边坡稳定系数。通过连通率敏感性分析计算,论证了裂隙连通率对该类边坡稳定性的影响程度以及在统计线连通率带宽投影法中,带宽的选取对连通率和稳定系数的影响程度。

“大横坡+小顺坡”耕作模式对氮及径流流失的影响

以重庆市忠县水土保持试验站为研究平台,对小区尺度下"大横坡+小顺坡"耕作模式对氮及径流流失的影响进行研究,结果表明:与全顺坡模式比较,6m顺坡+2m横坡模式,5m顺坡+3m横坡模式和4m顺坡+4m横坡模式径流量分别减少了41.74%,45.84%和59.63%;在总氮流失上,在降雨历时为6.62～16.32h,3种"大横坡+小顺坡"耕作模式之间无显著差异,当降雨历时小于5.12h时,4m顺坡+4m横坡模式与其他3种模式差异性显著,以4m顺坡+4m横坡模式保持总氮效果最好,其中当降雨历时为2.51h和3.22h时,4种耕作模式之间彼此均存在显著差异;径流中氮的流失以可溶性氮为主,可溶性氮占总氮的比例受降雨强度和降雨历时的共同制约;"大横坡+小顺坡"耕作模式总氮以及可溶性氮单位面积流失总量显著小于全顺坡耕作模式.

三峡库区有限顺坡耕作坡耕地表土颗粒分形特征

在三峡库区忠县境内选择水平沟模式、埂坎模式、地埂植物篱模式以及无措施的4种典型坡耕地采集了48个表土（0 ～ 20 cm）样本,利用分形维数研究不同模式有限顺坡耕作坡耕地的表土颗粒组成、分形特征及相互关系.结果表明：4种模式坡耕地土壤颗粒黏粒体积分数均较低（均值8.03％～11.47％）,粉粒较高（均值62.39％～83.24％）.无措施、水平沟模式、埂坎模式坡耕地的砂粒体积分数为22.95％ ～29.58％,而地埂植物篱模式坡耕地的砂粒均值仅5.29％.4种模式坡耕地表土的粒径体积分形维数分别为无措施2.579 ～ 2.708、水平沟模式2.603～2.706、埂坎模式2.581 ～2.701、地埂植物篱模式2.610～2.827.粒径分形维数均值表现为地埂植物篱模式（2.737）＞水平沟模式（2.674）＞埂坎模式（2.659）＞无措施坡耕地（2.654）.4种模式坡耕地表土的粒径分形维数与黏粒（＜0.002 mm）体积分数呈显著的线性正相关关系,与砂粒（＞0.05 mm）体积分数呈显著的线性负相关关系;但与粉粒（0.002 ～0.05 mm）体积分数线性关系差异较大.其中,无措施、水平沟模式、埂坎模式呈显著的线性正相关关系,而地埂植物篱模式二者相关性不显著.

顺坡渗流下矩形骨架护坡浅层稳定性

基于顺坡渗流条件下土质边坡浅层顺坡平面滑动简化计算模型,以骨架防护单元为研究对象,分析骨架与土体相互作用关系以及低应力水平下土体抗剪强度非线性特点,提出矩形骨架框内土体沿骨架底部直接剪切滑动(模式Ⅰ)、被动土压力破坏(模式Ⅱ)两种模式及以竖向净距为表征参数的模式间转换阈值l_(sp),建立考虑渗透力影响的矩形骨架防护土质边坡浅层稳定安全系数表达式,初步构建了以边坡浅层稳定和矩形骨架结构强度为双控目标的防护工程检算方法。分析表明,阈值l_(sp)主要受骨架厚度h影响,并随h增加逐渐增大;受骨架竖向净距l_v影响的两种模式中,模式Ⅱ下的l_v对安全系数影响更为显著,模式判别不当将会因高估骨架抗滑作用而得出偏于危险的结果;在满足边坡浅层安全系数和骨架材料强度下截面深嵌的横窗型较截面平展的竖窗型骨架结构能更节省圬工用量。

某水电站坝肩顺坡向变倾角岩质边坡变形破坏机制研究

受岩层倾角变化的影响,某电站右坝肩变倾角岩质边坡在工程开挖后,上部和下部岩体均出现不同程度变形破坏迹象,并且其特征存在较大差异。作者在大量现场调查的基础上,从边坡工程地质条件、岩体结构特征着手分析了边坡变形和破坏特征产生差异的内在原因;并结合有限元数值模拟方法,研究了边坡产生变形和破坏的力学机制。在此基础上提出了这类边坡变形破坏特征及其成因机制的概念性模型。

紫色土陡坡耕地顺坡垄作条件下的土壤及其流失特征

顺坡垄作是在长江上游特别是紫色土坡耕地上农民普遍采用的耕作模式,以往由于主流思想的影响,没有得到应有的重视。以三峡库区紫色土坡耕地为例,采用野外调查与小区实验相结合,分别采集垄沟和垄坡表层土壤,测试顺坡垄作地块沟、垄土壤容重、粒径分布、有机质含量、TN、TP、土壤含水量等指标,小区实验调查顺坡垄作条件下的土壤流失特征,进而探讨顺坡垄作导致的土壤特性差异与顺坡垄作的水土保持机制。结果表明:与垄沟内土壤相比,垄坡土壤平均含水量、容重分别降低29.74%和16.41%,土壤总孔隙度高20.56%,说明垄坡土壤具有更大的吸持水分的潜力,降雨产流阈值相比于垄沟土壤也更大。相比于垄沟内土壤,粘粒在垄沟内发生富集,垄坡土壤中的有机质、总氮(TN)和总磷(TP)指标分别高18.79%、17.30%和9.31%。侵蚀泥沙中沙粒含量出现明显富集,几乎是垄沟土壤沙粒含量的1倍,而粘粒和粉粒含量则远小于径流小区土壤成分,说明顺坡垄作有利于<50μm土壤细颗粒的保持。侵蚀泥沙中有机质和TN远小于径流小区土壤成分,而TP则高于径流小区土壤成分,与侵蚀泥沙颗粒分选现象近似,说明顺坡垄作的肥力指标流失差异同样主要由侵蚀分选导致,也说明顺坡垄作有利于紫色土有机质和氮肥的保持。

顺坡渐扩矩形明渠水跃计算公式

顺坡渐扩矩形明渠常被用在排水工程中作为排水口与河道的连接段。由于河道水位变化,水跃将发生在连接段。本文从动量守恒原理出发推导了顺坡渐扩矩形明渠水跃方程,在假定水跃水质点作二维运动和水跃段内质点垂向加速度近似为常量的基础上推导了水跃长度近似计算公式。并与扩散角为9°、水平坡度角为6°特定条件的模型试验结果进行了对比,结果吻合良好。

长江上游陡坡耕地“大横坡+小顺坡”耕作模式

长江上游量大面广的陡坡耕地,既是当地农民赖以生存的基础,也是区域粮食自给和国家粮食安全保障的重要补充。长期以来,长江上游坡耕地耕作粗放,土地产出率与劳动生产率低下,抵御干旱与洪涝等自然灾害的能力不强,水土流失严重。基于对当地农民现有耕作习惯的调查,介绍了"大横坡+小顺坡"耕作模式的结构,并对该模式具体的功能进行了论述,同时针对小顺坡坡长随意的问题提出了改进方案。

四川南溪长顺坡汉墓石棺画像考释

该文对南溪县长顺坡砖室墓出土的 4具东汉晚期石棺的画像进行了深入考释 ,认为其画像内容和组合均体现出神仙仙境与墓主升仙的内容 ,而且从各类画像内容的相互内在联系和造棺者在石棺上布置这些画像的目的来看 ,也均是以让墓主升仙为目的。其中 3号石棺右侧画像中的升仙图 ,较完整地体现了当时人们想象中的升仙过程 。

山区铁路超高顺坡率对高速机车动力学性能的影响

利用多体动力学软件建立了200 km/h速度等级机车动力学模型,通过计算在不同超高顺坡率条件下的机车曲线通过动力学性能评价指标,分析了超高顺坡率对高速机车曲线通过动力学性能的影响。可以看出,在同一速度等级相同超高下,随着超高顺坡率的增加轮重减载率逐渐增加,相同超高顺坡率的情况下,轮重减载率随着超高的增大而增大,当超高顺坡率比较小的时候,超高的大小对轮重减载率的影响比较小,超高顺坡率变大的时候,超高的大小对轮重减载率的影响逐渐加大。在相同超高和超高顺坡率的情况下,轮重减载率随着曲线半径的减小而减小。脱轨系数和轮对横向力受超高影响较小。

站线顺坡相关问题探讨

随着铁路技术标准的不断提高,有关站线顺坡的规范条文也进行了更新。通过站线顺坡概念的内涵说明,结合实际设计工作中,对站线顺坡的坡段长度、坡度和坡度差的定量关系表达式进行了推导。并对现行《铁路车站及枢纽设计规范》和原《铁路车站及枢纽设计规范》中的相关条文的变化原因进行了分析论述。

顺坡渗流联合坡面加载的坡积土模型试验分析

针对常规土工模型试验只能满足几何相似而不能满足应力相似的问题,提出了利用顺坡渗流力和坡面法向加载产生的法向应力以满足坡积土模型试验中自重应力相似的一种模型试验方法。对于很小厚度的坡积土模型,通过施加顺坡向渗流力满足切向应力的近似等效,施加垂直坡面荷载实现法向附加应力的近似等效,从而通过切向和法向应力的叠加来满足坡积土模型和现场原型边坡的自重应力相似。通过数值分析比较了厚为30 cm坡积土模型与厚为3 m坡积土原型。计算结果表明:模型和原型的应力相似;模型和原型中的最大剪应变和剪应力水平在坡积体中的分布情况相似,数值误差在10%以内;数值分析结果验证了所建议方法的合理性和可行性。