水陆交错带护坡植物固土抗蚀能力比较分析

植物固土能力是生态护岸技术的关键影响因素,但对水陆交错带条件下的生态护坡植物固土能力的定量评估缺乏研究。选择耐旱耐淹且根系发达的芦竹、芦苇和风车草为研究对象,采用原位剪切试验和抗冲实验测定植物的抗剪切强度和土壤抗冲刷系数,对其固土能力进行综合比较,评价不同湿地植物的固土能力差别及其关键影响因子。结果表明:1)芦竹、芦苇和风车草均可显著提高土壤的抗剪强度和抗冲性能,抗剪强度增幅分别为111.80%、77.43%和99.17%,抗冲性能增幅分别为299.40%、140.21%和183.79%;2)芦竹的茎横截面积比例、根系生物量、根系密度和单位枝数的根数都显著大于芦苇和风车草;3)植物根系的平均直径、总体积和总数量与土体抗剪切强度正相关,根系生物量、根系密度、单位枝数根数、样方内植物茎横截面积比例与抗冲系数正相关。适生植物可显著提高水陆交错带土体的抗蚀能力,芦竹耐旱抗涝并具有较强的固土能力,可作为河岸、湖岸和库岸以及消落带等水陆交错带生态护坡的优选物种。

高强防辐射大体积混凝土剪力墙施工技术探析

为保证高强防辐射剪力墙施工质量,文中以某质子辐照项目为例,提出了一种墙身不留孔洞、四道保证的模板支设方案及分组分层混凝土浇筑方案。结果表明,不切除拉螺杆、直接切割封堵两端,能够有效保证混凝土的防辐射性能;在混凝土浇筑中,四道保证体系的模板支撑方案中的材料刚度大、整体性好,可避免涨模,降低爆模风险;分组分层浇筑有效保证了混凝土的浇筑质量。

软基堤防整体抗滑稳定计算研究

针对目前软基堤防稳定计算中淤泥软土抗剪强度指标取值问题,根据《堤防工程设计规范》(GB50286-2013),并依托某软基堤防工程,从地基土抗剪强度指标(即快剪指标、十字板原位剪切强度)、整体抗滑稳定计算方法(即瑞典圆弧法和简化毕肖普法)等方面,分析各因素对软基堤防整体抗滑稳定安全系数的影响情况,认为采用地质工程师建议的抗剪强度指标计算的稳定安全系数值最小,而采用十字板剪切强度值计算的稳定安全系数值稍大;并对稳定安全系不满足规范要求断面采用减少疏浚量方案进行加固处理,可为类似软基堤防工程设计提供参考。

自密实混凝土在建筑加固施工工程中的应用

加固施工作为提升建筑稳定性的重要手段,对延长建筑施工寿命及保证建筑安全具有重要意义,自密实混凝土是建筑加固施工工程中的关键工序。本文根据自密实混凝土技术指标要求,选择所需材料,参考相关规范,对建筑加固施工中应用的自密实混凝土进行配合比设计,根据配合比设计制备自密实混凝土,对建筑剪力墙进行自密实混凝土浇筑,实现基于自密实混凝土的建筑加固施工。实例分析表明,加固施工后建筑构件抗压强度大于最大压应力,建筑构件抗倾覆稳定安全系数大于最小限值,建筑稳定性得到了明显提升,自密实混凝土在建筑加固施工工程领域具有良好的应用前景。

黄土高原沟壑区沟头植被根系垂直分布及其对土壤抗侵蚀性的影响

【目的】探明沟头植被根系垂直分布及其对土壤抗侵蚀性的影响,为沟蚀防治中植被措施优化配置提供理论依据。【方法】以不同植被覆盖(杂草(农地)、冰草、铁杆蒿、苜蓿)沟头为研究对象,通过原状土冲刷试验明确沟头土壤抗冲性特征。采用扫描分析法、ZJ型应变控制式直剪仪等分析和测定根系特征及根-土复合体力学、理化性质。【结果】(1)各植被沟头根系在土壤中分布特征差异明显,根系特征指标(根重密度、根长密度、根表面积密度、根体积密度)总体上呈现冰草地最大,其次为苜蓿地、铁杆蒿地,农地最小;垂直深度上,农地沟头土壤中根系各指标均随土层加深而减小,冰草、铁杆蒿和苜蓿地沟头土壤中根系各指标整体上则表现为先减小后增大的变化趋势。各植被根系以<0.5 mm径级根系为主。(2)各植被沟头土壤容重变异性较小,在1.17^(-1).37 g·cm^(-3)之间变化。>0.25 mm水稳性团聚体含量呈现出农地和冰草地大于铁杆蒿地和苜蓿地。(3)各植被沟头土壤黏聚力平均值苜蓿地为12.75 kPa、冰草地9.05 kPa、铁杆蒿地8.60 kPa、农地7.25 kPa;在垂直深度上,农地、冰草地和苜蓿地呈现出随着土层的加深呈先减小后增大的变化,铁杆蒿地则呈现随着土层深度加深逐渐减小的变化。(4)沟头0^(-1)00 cm土层土壤抗冲系数为苜蓿地(39.31 L·g^(-1))>冰草地(25.49 L·g^(-1))>农地(22.39 L·g^(-1))>铁杆蒿地(14.75 L·g^(-1));在垂直深度上,表层(0-20 cm)土壤抗冲系数表现为较大值,在34.91-53.30 L·g^(-1)之间变化。【结论】不同形态根系对土壤抗侵蚀性能作用不一,在沟头防护过程中植被选择应将直根系植物与须根系植物相结合。

喀斯特坡面生物结皮发育对土壤抗蚀性能的影响

西南喀斯特地区普遍发育的生物结皮,对土壤侵蚀有显著的抑制作用。以贵州喀斯特坡面不同退耕年限地块(0,3,5,8,11年)生物结皮为研究对象,对不同流量水平(0.2,0.3,0.4,0.5 L/s)和坡度(5°,12°,17°,23°)条件下生物结皮对土壤抗蚀性能的影响机制进行研究。结果表明:(1)生物结皮发育能够促进土壤颗粒胶结,增强土壤团聚体稳定性,改善土壤结构,提高土壤持水和透水能力。(2)生物结皮发育可增强土壤抗崩解和抗剪切能力,与去除结皮处理相比,结皮存在时的土壤抗崩解和抗剪切能力分别提高24.83%~46.62%和25.77%~37.73%。(3)发育年限内(3~11年)结皮层抗拉力变化范围为1.95~5.76 N,随着生物结皮发育年限增加,结皮层结构越趋稳定,其抵抗破坏的能力也越强。(4)生物结皮可明显提高土壤抗冲性能,且受流量和坡度的双重制约,流量和坡度都存在临界值,分别为0.4 L/s和17°,超过临界值后,其保护作用显著减弱。研究结果对于喀斯特地区准确估算土壤流失和生态恢复建设正确评价具有重要意义。

剪切作用下新型拉力分散型麻花锚杆承载性能研究

【目的】新型麻花锚杆能显著提高锚杆的抗变形能力与抗剪能力,为进一步探讨剪切作用下新型麻花锚杆的承载性能,【方法】基于室内大型锚固拉拔试验系统,开展了不同剪切角度下新型麻花锚杆和传统锚杆的加卸载拉拔试验,并定义了承载力和有效变形率两个指标对承载性能进行评价,最后运用ABAQUS数值模拟验证试验结果的准确性。【结果】结果显示:对于剪切角为90°、60°、30°,新型麻花锚杆的承载性能分别提升了9.93%、15.28%、10.23%,有效变形率分别为传统锚杆的4.02倍、3.48倍、2.18倍;剪切角由90°减小至60°,新型麻花锚杆与传统锚杆承载性能分别增加了15.21%与9.86%;剪切角由60°减小至30°,新型麻花锚杆与传统型锚杆承载性能分别增加了13.37%与18.56%。【结论】结果表明:通过对承载力和有效变形率两个参数的评判,新型麻花锚杆比传统锚杆,承载性能与抗变形能力均得到提升;相同锚固长度和剪切角下,当承载能力相同时,新型麻花锚杆的抗变形能力优于传统锚杆;当抗变形能力相同时,新型麻花锚杆的承载性能优于传统锚杆。数值模拟得到的结果的一致性验证了试验结果的有效性。

考虑孔周应力集中的摩擦型高强度螺栓抗滑移性能分析与设计方法研究

抗滑移性能是摩擦型高强度螺栓受剪连接的重要力学性能之一。为研究抗滑移性能的影响因素,设计并完成了单个高强度螺栓抗滑移性能试验和高强度螺栓群抗滑移性能试验,连接试件均为双面剪切且表面进行了抛丸处理。基于试验结果,建立了准确、可靠的有限元验证模型,据此对高强度螺栓受剪连接进行了参数分析,主要研究参数包括:螺栓预紧次序、连接板件厚度、垂直于内力方向的螺栓间距与边距以及顺内力方向的螺栓间距与边距。分析结果表明:连接板件最危险截面的塑性区分布对摩擦型高强度螺栓的抗滑移性能有着显著影响,设计时应考虑孔周应力集中现象对抗滑移承载力的折减;不同的截面受力情况对应的孔周应力集中系数存在明显差异。通过计算分析给出了螺栓抗滑移承载力折减系数建议值。相关研究成果可为摩擦型高强度螺栓受剪连接的设计提供改进思路。

危岩稳定性分析方法

通过试验建立了同时考虑危岩主控结构面贯通率和防治工程安全等级的危岩主控结构面抗剪强度参数贯通率法；按照出现频率，将作用在危岩体上的荷载拟定为三种荷载组合（工况）。认为处于特大型水利工程区或高频率强烈地震区的一级防治工程，应将设计荷载组合调整为“自重＋裂隙水压力（暴雨状态）＋地震力”；基于极限平衡理论详细推导了滑塌式危岩、倾倒式危岩和坠落式危岩在不同荷载组合下的稳定系数计算方法，结合稳定性评价标准，系统建立了危岩稳定性分析方法。应用这种危岩主控结构面抗剪强度参数贯通率法确定的c、中值比规范推荐的长度加权方法随机性要小，经2001～2007年现场观测验证计算结果是比较符合实际情况的。

沥青稳定碎石混合料的抗剪性能

为了评价沥青稳定碎石混合料的抗永久变形能力,通过对三轴受力模型进行分析、简化,利用无侧限抗压强度试验和劈裂强度试验,对沥青稳定碎石混合料的力学性能和抗剪强度参数进行研究。结果表明:随公称最大粒径、粗集料含量的增大,内摩擦角增大,而粘聚力减小;提高结合料粘度可以明显提高粘聚力,而对内摩擦角影响不大;采用基于无侧限抗压强度试验和劈裂强度试验得到的抗剪强度参数,可以用于沥青稳定碎石混合料设计。

沥青混合料同轴剪切试验方法研究

在国内外沥青混合料抗剪试验方法研究分析的基础上,提出了一种全新的即同轴剪切试验方法,同轴剪切试验方法不但比较简便,而且试件受力特点符合路面的实际状况.建立同轴剪切试验模型的三维有限元模型,着重对同轴剪切试验试件力学响应进行分析,然后对同轴剪切试验试件受力特点进行有限元分析;根据试件的受力特点提出沥青混合料抗剪强度的指标,采用三轴试验抗剪强度指标进行对比验证.

植物根系对土壤侵蚀控制机理的研究

介绍了近年来植物根系对土壤侵蚀控制机理的研究进展。在水文效应和机械效应两个方面,植物根系通过增强土壤的抗冲性、渗透能力、抗剪强度以及根系网的固土功能提高土壤的抗侵蚀能力。

黄土丘陵区生物结皮对土壤抗蚀性的影响

以黄土丘陵区不同发育年限的生物结皮为研究对象,通过对保留生物结皮、去除生物结皮两种处理下土壤的崩解性、抗剪强度的比较,分析生物结皮对土壤抗蚀性的影响。结果表明:(1)生物结皮可以增强土壤抗崩解性能,随着发育年限的增加,崩解量减少,减少量从21.85%至43.46%递增。(2)生物结皮可以提高土壤抗剪强度,提高率为17.91%～23.45%,并与发育年限成正相关关系。(3)土壤崩解量与抗剪强度呈线性负相关,生物结皮对土粒间相互作用力的增强可以降低水分对土粒的分散作用,崩解量随抗剪强度的变化率较小。

基于层间抗剪强度的同步碎石下封层的设计

针对同步碎石下封层的使用性能要求,提出了以层间抗剪强度作为设计指标的力学-经验设计法,采用McLeod经验法预估沥青用量,以预估的沥青用量作为中值成型5组不同沥青用量下的复合试件,进行了抗剪强度试验,以抗剪强度最大值对应的沥青用量作为最佳沥青用量;对只设置透层和透层+同步碎石封层的复合试件进行了抗剪、车辙和渗水对比试验。研究结果表明:力学-经验法设计的沥青用量比McLeod经验法降低约0.261kg/m2;相比透层复合试件,透层+同步碎石封层可提高复合试件的界面抗剪强度和车辙动稳定度约141%和27.6%,能够明显改善复合试件的抗渗性能。

植被混凝土基材2种草本植物根-土复合体直剪试验研究

通过在植被混凝土基材上对狗牙根和紫花苜蓿2种有代表性的草本植物进行样地种植和室内直剪试验,分析植被混凝土基材上不同深度根-土复合体抗剪强度的分布规律,对比基材空白样地相应深度的抗剪强度,证实和量化了草本植物根系增强土壤抗剪切强度的作用。试验表明:根-土复合体在0-10cm土层内摩擦角变化不明显,粘聚力随深度先增大后减小;与基材空白样样地相比,根-土复合体内摩擦角变化不大,粘聚力变化显著,狗牙根粘聚力最大增幅为129.4%,紫花苜蓿粘聚力最大增幅为77%;狗牙根根-土复合体抗剪强度比同期生长的紫花苜蓿根-土复合体的抗剪强度高。

黄土高原浅层原状土抗剪强度浅析

采用轻便式直剪仪，对黄土高原几种土壤的浅层原状土抗剪强度进行现场测定，得出其抗剪强度指标的变化规律。通过对其影响因素分析，并与同类地区扰动击实土的抗剪强度进行比较，指出黄土高原地区浅层原状土其抗剪强度的脆弱性及其在水土保持坡面工程中的防治措施。

三峡库区陡坡根-土复合体抗冲性能

以三峡库区已种植4a的紫花苜蓿、百喜草、狗牙根和香根草为对象,并以裸地为对照,采用改进的冲刷水槽、WinRHIZO(Pro.2004c)根系分析系统和应变控制式直剪仪,分析测定5个处理根-土复合体抗冲性能以及根系、土壤参数,以期揭示不同草本植物根系对陡坡地紫色土表土抗冲性能的强化效应。研究结果表明:与对照(裸地)相比,4种草本植物根系均能显著增强紫色土表土的抗冲性能,其中香根草根-土复合体的抗冲性能最强(为对照小区的2.75—3.58倍),而紫花苜蓿复合体的抗冲性能最弱(为对照小区1.96—2.60倍);草本植物根长密度(RLD)和根表面积密度(RSAD)是影响陡坡下紫色土表土抗冲性能的主要因子;0.50 mm<d≤1.50 mm径级的根系有利于土壤抗冲性能的增强,尤其是1.00 mm<d≤1.50 mm径级的根系对根-土复合体的抗冲性能强化效应最大;4种草本植物根系均有利于降低土壤容重、提高土壤有机质含量和增强土壤抗剪性能;土壤粘聚力c是影响根-土复合体抗冲性能的又一主要因子,径级1.00 mm<d≤2.00 mm的根系则最有利于提高土壤粘聚力c。

重庆缙云山典型植被原状土抗剪强度的灰色关联度分析与评价

采用SDJ-1型三速电动直剪仪对重庆缙云山5种典型植被的原状土抗剪强度进行室内测定,得出其抗剪强度变化规律,通过运用灰色关联法对其影响因子和对5种典型植被进行分析,结果表明:所选取的影响因子对黏聚力C的影响大小依次为:干密度>小于0.001 mm黏粒含量>不均匀系数Cu>根密度>天然含水率>有机质含量;影响因子对内摩擦角φ的影响大小依次为:不均匀系数Cu>小于0.001 mm黏粒含量>天然含水率>干密度>有机质含量>根密度;5种典型植被对土壤抗剪强度影响最大为楠竹林,平权灰色关联度为0.851,最小为灌木林,平权灰色关联度为0.711,说明楠竹林土壤在自然条件下具有较大的抗剪强度。

三峡库区4种库岸边坡的植被根系固土效应研究

选择三峡库区无植被、草丛、灌丛及林木覆盖的4种边坡,测量了土壤表层(0—15cm)的抗冲和抗蚀增强值,并以10cm为单位分层获取了土壤表层(0—50cm)的根长密度、根系生物量、土壤含水量、田间持水量、抗剪强度等指标。结果表明:(1)灌丛边坡的抗冲与抗蚀增强值均最大,显著高于草丛和林木边坡;灌丛边坡的抗剪强度值较大,裸地在10—20cm的土层急骤增大,然后随土层深度逐渐减小,林地在最深层有着最大值。(2)3种有植被覆盖边坡的根系均集中在30cm的表层,根长密度随着土层深度而减小;草丛和灌丛的根生物量在各层间变化不明显,林木根生物量随土层加深而迅速减小;(3)裸地的土壤含水量随着土层深度而急剧增加,林木则呈相反趋势,草丛和灌丛的变化较为平缓;灌丛的田间持水量在各层间基本保持一致,草丛和林木随着土层的加深而降低,裸地的表层田间持水量较大;(4)灌丛边坡的土体最稳定,各指标在土壤各层间较为稳定,林木和草丛边坡也有一定的稳定性,无植被覆盖的边坡稳定性最差。

基于因子分析和BP神经网络的滑坡抗剪强度参数取值

滑坡抗剪强度参数取值是一直困扰滑坡防治工程设计的一大难题,目前其研究方法主要有试验法、反分析和统计分析法,但都没有考虑其他基本物理力学参数的影响。为此,提出了以某一区域工程地质条件相似的滑坡基本物理力学参数为基础,采用SPSS数学分析软件分析滑坡各基本物理力学参数与抗剪强度的相关性,筛选出对滑坡抗剪强度影响较大的因子;然后采用BP神经网络模型研究区域滑坡抗剪强度与影响因子的网络结构,并以建立的神经网络结构对该区域的滑坡抗剪强度参数进行估算;最后以万州区滑坡为例进行分析和验证。研究结果表明,采用神经网络计算的结果与滑坡试验得到的结果误差基本都在5%左右,精度较高。