夏艳华[1]2003年在《黄土抗侵蚀能力与抗剪强度的关系研究》文中研究说明黄土高原脆弱的生态环境和严重的水土流失是制约该地区资源开发和经济发展的主要因素,研究黄土高原土壤侵蚀力学本质,对于探索土壤侵蚀规律、完善区域侵蚀理论意义不言而喻,并籍以整治该地区生态环境具有特殊的重要性和紧迫性。土壤是侵蚀的对象,土壤抗侵蚀能力是影响土壤侵蚀内在因素。国内外学者主要从土壤物理性质和土壤侵蚀力学角度这两个方面对土壤的抗侵蚀能力进行研究。在土壤侵蚀力学方面,土壤抗侵蚀能力与抗剪强度关系研究需待进一步深入。本文通过理论分析、野外测试试验及室内土工实验对黄土抗侵蚀能力与黄土抗剪强度的关系进行了系统的研究:首先,通过对黄土高原地区7省30个县(市)的30个测点进行土壤入渗、抗冲、崩解、抗剪、土壤容重以及含水量等指标测定,获得了评价土壤抗侵蚀能力的原始资料。其次,以室内土力学试验获得的黄土高原土壤低压下抗剪强度指标为基础,结合理论分析探讨野外测试抗剪强度与室内测试抗剪强度之间的关系,提出野外测试抗剪强度实际上是天然状态下的土壤粘聚力,揭示了野外测试抗剪强度的物理学意义,为应用野外测试抗剪强度提供了理论依据。第叁,从侵蚀力学角度对坡面土壤侵蚀机理进行探讨,提出黄土高原水力侵蚀的实质或冲刷的实质是土壤在薄层径流动水压力条件下被剪切破坏。最后,结合理论分析及试验数据探讨黄土抗侵蚀能力与抗剪强度关系,提出黄土抗侵蚀能力与原状土饱和抗剪强度有本质联系,并指出在土壤粘聚力大于2kpa的情况下,黄土抗冲系数与黄土抗剪强度存在简单的线性关系。以上研究进展揭示了黄土高原土壤抗侵蚀能力这个地学概念的力学意义。
夏艳华, 张静, 张平仓[2]2003年在《黄土抗侵蚀能力与抗剪强度的关系研究》文中进行了进一步梳理黄土高原土壤抗侵蚀能力表现为土壤的抗冲性,土壤侵蚀主体是一物理力学过程,而土的破坏实质上是剪切破坏,因此抗剪强度指标与土壤抗侵蚀能力之间应存在本质联系。本文通过理论分析和试验结果证明了这一结论。
姚军[3]2009年在《黄土坡耕地土壤抗剪强度与侵蚀的关系研究》文中研究指明坡耕地土壤抗剪强度是土壤重要特征之一,是反映土壤本质特性的指标之一,严重地影响着地表径流和侵蚀过程。本文以黄土高原沟壑区淳化、黄土高原丘陵区安塞两县的坡耕地为研究对象,利用侵蚀学、土壤学、水力学的原理和方法,在大量试验的基础上,研究土壤抗剪强度的特征及影响因素和其对侵蚀的作用,分析其作用特征和演化机理;并通过统计分析,建立起抗剪强度和土壤侵蚀之间的关系模型,以期服务于土壤侵蚀预报和退耕还林(草)的生态环境建设。1.通过大量试验观测,研究了影响土壤抗剪强度的主要因子,表明耕作措施、土壤含水量、坡度、粘粒含量、植物根系等对抗剪强度有明显的影响,而雨强、及有机质含量等因子对抗剪强度的影响不大。2.各影响因子对土壤抗剪强度的作用效果如下,耕作措施:在雨强相同,坡度相同时,叁种耕作措施的土壤抗剪强度大小顺序为:平整地>犁地>锄地;含水量:土壤的抗剪强度变化与土壤含水量之间的关系表现为非线性负相关关系;坡度:在坡度较小时(<15°)随坡度的增加抗剪强度会减小,但当坡度较大时(>15°)随坡度的增加抗剪强度会增加;土壤质地:土壤各粒级含量单独对抗剪强度的影响并不是很大;而<0.05mm所有粒级含量之和与抗剪强度之间的相关性很好,随着<0.05mm粒级之和含量增加,抗剪强度也随之增加,当这一含量达到80%以后,随着<0.05mm粒级之和含量的增加,抗剪强度会随之减小;根量:随着土壤中根量增加,抗剪强度也会增加,土壤中根系含量的多少,对抗剪强度有直接的影响;雨强:雨强大小与雨后测得的土壤抗剪强度的相关性较差,其对抗剪强度的影响不大;有机质:随着地表径流的产生,土壤中的有机质含量也在变化,土壤中的有机质含量与抗剪强度相关关系不显着,有机质对抗剪强度的影响较小。3.抗剪强度对侵蚀的直接影响不显着,大量的降雨模拟试验表明:降雨结束后测得的抗剪强度与本次降雨的侵蚀模数之间相关性较小,不能建立相应的数学模型,抗剪强度与侵蚀模数之间的直接影响关系不显着。4.抗剪强度τ对侵蚀模数/雨强λ的作用明显,在坡度一定的情况下,每次降雨结束后测得的土壤的抗剪强度值与该次降雨的侵蚀模数/雨强呈对数相关,相关性较好,相关系数较高,侵蚀模数的大小,不仅受降雨因子(雨强)的影响很大,而且也与反映土壤本质特征的抗剪强度有密切的关系,随着土壤抗剪强度的增加,侵蚀模数/雨强增加,不同雨强引起的地表土壤的冲蚀与抗剪强度正相关。5.坡度对抗剪强度τ和侵蚀模数/雨强λ的影响较为明显,土壤抗剪强度和坡度正弦值的乘积τ×sinθ与侵蚀模数/雨强λ之间的相关关系为指数相关,相关性较高,反映了侵蚀模数与降雨条件(雨强)、地形条件(坡度)及土壤特性(抗剪强度)的关系。6.根据坡度、抗剪强度和雨强等对侵蚀模数的影响,建立预测土壤侵蚀的基本模型,模型显示侵蚀模数大小与雨强成正比关系,而与抗剪强度与坡度正弦值的乘积存在指数关系,对于特定地区,确定模型中的常数项,即可利用其预测某地某场降雨产生的侵蚀模数。
夏艳华[4]2012年在《黄土抗侵蚀能力与抗剪强度关系研究》文中研究表明基于野外测试试验及室内土工试验成果,对黄土抗侵蚀能力与抗剪强度之间的关系进行了系统研究。试验结果显示:低压条件下饱和原状土的粘聚力在大于2 kPa时与黄土抗冲系数Kc有强烈的正相关关系,小于2 kPa时,Kc严接近于0;天然原状土、饱和扰动土的粘聚力与Kc没有明显的相关性。试验黄土的内摩擦角变化不大,对Kc没有直接的影响。这说明低压条件下饱和原状土的粘聚力是影响黄土土壤抗侵蚀能力内在因素。
张祖莲, 洪斌, 黄英, 梁谏杰, 邱观贵[5]2017年在《降雨作用下云南省红土抗剪强度与坡面侵蚀模数的关系》文中指出[目的]揭示降雨作用下云南省红土的含水率、干密度、抗剪强度、坡面侵蚀模数之间的关系,为进一步研究云南省红土的侵蚀机理提供理论依据。[方法]运用人工模拟降雨及土槽模型试验、土工试验及相关理论分析相结合的研究方法。[结果](1)研究区红土黏聚力随含水率的变化呈二次曲线关系,且在最优含水率附近存在极大值。红土内摩擦角随含水率的变化接近于线性关系,且随含水率的增大而减小。当干密度为1.0,1.1,1.2,1.3,1.4g/cm3时,黏聚力与含水率的相关系数R2最小为0.754,最大为0.934;内摩擦角与含水率的相关系数R2最小为0.944,最大为0.996。(2)红土黏聚力和内摩擦角随干密度的变化接近于线性关系;当含水率一定时,二者随干密度增大呈增加的趋势。(3)在试验含水率条件下,红土抗剪强度随含水率的增加而减小,当含水率超过最优含水率后减小的幅度尤为明显;抗剪强度随干密度的增加而增大。(4)降雨结束后,不同干密度的红土坡面侵蚀模数与红土抗剪强度呈二次曲线关系,相关系数R2达0.988。[结论]坡面红土雨后抗剪强度与坡面侵蚀模数之间存在较好的相关关系,可用坡面红土的雨后抗剪强度估算坡面侵蚀量。
洪斌[6]2016年在《降雨作用下红土型库岸坡面的侵蚀机理研究》文中提出本文以云南红土型库岸坡面为研究对象,采用室内人工模拟降雨试验方法,通过设置不同降雨强度、坡度、坡长以及坡面红土不同初始含水率、干密度、颗粒组成等条件,研究了降雨特性、地形特征、红土物理力学特性、坡面水动力学特性对坡面侵蚀特性的影响,明确了降雨作用下红土型库岸坡面的侵蚀过程、现象、特征；运用土力学、水力学理论进行分析,研究了降雨作用下坡面红土颗粒的起动条件,在综合试验研究和理论研究的基础上,揭示了降雨作用下红土型库岸坡面的侵蚀机理,为云南红土型库岸侵蚀的预测和防治提供依据。侵蚀现象观测、径流泥沙监测：产流前,坡面含水率急剧升高,坡面局部先积水,坡面有溅蚀现象；产流后,坡面收集到的径流颜色有“浅-深-浅”规律,坡面有结皮现象；坡面产流率先迅速增大,然后逐渐趋于稳定状态,且稳定产流率随降雨强度、干密度的增大而增大；坡面入渗率先迅速减小,然后逐渐趋于稳定状态,稳定入渗率随干密度增大而减小,随降雨强度增加有先增大后减小趋势；坡面侵蚀量随降雨时间呈先急剧增大后逐渐衰减的趋势。降雨特性、地形特征对坡面侵蚀有显着影响。在试验范围内,坡面侵蚀模数随着降雨强度增大呈幂函数增大；坡面侵蚀模数随坡长的增加呈二次多项式增大；坡面侵蚀模数随坡度的增大呈先增加后减小的趋势,且存在临界坡度值。红土物理力学特性对坡面侵蚀的影响在于：坡面红土的初始含水率越高、红土中粘粒和铁铝氧化物越少,则坡面侵蚀模数越大,初始干密度与侵蚀模数的关系较为复杂,有先增大后减小的趋势；红土的含水率、干密度对抗剪强度及其指标有重要影响,降雨作用下坡面红土的抗剪强度与侵蚀模数存在相关性。水动力学特性对坡面侵蚀的影响体现：红土坡面的径流剪切力与侵蚀模数线性相关；坡面径流剪切力、坡面临界剪切力都随着坡面干密度的增大而增大。坡面红土颗粒起动条件理论研究表明：坡面颗粒的起动临界剪切力与土壤侵蚀状态的抗剪强度具有线性关系；坡面固结颗粒、松散颗粒的临界剪切力可用黏聚力、摩擦力、上举力等力综合表达。降雨作用导致了坡面红土的微结构特性变化,其微结构图像轮廓线由表面粗糙变成平滑,特征参数表现出孔隙比减小,土颗粒个数、分维数和定向度增大的趋势。降雨作用下红土型库岸坡面的侵蚀机理,实际上是雨滴对坡面颗粒的消散、打击作用,雨水对坡面颗粒的软化、润滑作用,细颗粒的迁移作用,矿物质电离水解作用,径流对坡面颗粒的剥离作用等方面共同作用的结果。
段杰[7]2018年在《生产建设项目人工边坡优化分析》文中研究表明随着生产建设活动的展开,大量边坡稳定性问题随之产生,解决黄土高原地区因人工边坡引发的水土流失问题,对该地区的生产建设项目的平稳、高效发展具有重要意义。本文以陕西省西安市周至县竹峪镇活龙山地区的边坡土壤(典型黄土土壤)为研究对象,在调查、测定项目区内原状土特性的基础上,对不同密度和含水量状态下的重塑黄土的力学强度和根-土复合体力学强度进行室内试验测定,运用Flac7.0分析软件对人工边坡稳定性进行模拟分析和评价,得出以下结论:(1)研究区内土壤干密度和土体粘聚力呈正相关,内摩擦角对密度变化不敏感。在含水量较低状态下,重塑土样的土壤粘聚力、土体抗剪强度同密度呈正相关;含水量较高时,重塑黄土的粘聚力基本不受密度变化所影响。(2)草本植物根-土复合体的土体强度与土体内所含根系数量和根重量呈正相关。(3)在自重应力作用下,边坡的临空面对坡体应力分布产生一定的影响。坡体主应力表现为从表层到深层逐步增加,且坡脚出现应力集中现象。坡度变化对坡脚剪应力无显着影响。单一密度条件下,随着密度增大,坡脚剪应力突增时的高度降低。混合密度边坡的坡脚剪应力突增的高度比边坡密度为1.73g/cm~3时略大。(4)项目区内保持人工边坡在夏秋多雨季节不滑坡的最小干密度为1.66g/cm~3,且坡度为33°时坡高不可超过4.2m;坡高为4.0m时,坡度不得超过36°。(5)混合密度的边坡状况较单一密度的边坡来说,更加符合自然状态且更为稳定。考虑坡脚最大应力和边坡稳定系数,项目区内修建此叁种密度的混合边坡可参照(a)h<4.6m、α≤33°,(b)h≤4.0m、α≤45°,(c)h≤4.5m、α≤38°叁组参数。在此叁组参数范围内,边坡不需要增加工程措施即可保持稳定状态。
熊昌[8]2009年在《宁东黄土工程特性试验研究》文中指出以红柳矿井工程为研究背景,进而分析宁东黄土的特殊性质。通过对该土的一些常规土工试验研究,得出其特殊的工程性质。然后从不同角度进行阐述,以便能更好地认清黄土工程性质,从而为黄土区工程建设服务。本文首先介绍宁东黄土概况,通过对试验场地土的一些常规土工试验研究,进一步了解该地区的工程性质。以黄土的抗剪强度指标为一个突破口,并结合直剪试验、粘粒含量、易溶盐含量分析其特性机理。接着分析黄土的湿陷性,探讨黄土地基处理方法。主要研究成果：(1)通过直剪试验发现了场地内有的黄土有别于一般黄土的强度特性,即浸水饱和后,抗剪强度指标粘聚力几近为0,全部消失。从粘粒含量角度分析得出土体粘粒含量小,粉粒含量大,浸水后细颗粒随水从粗颗粒孔隙发生迁移,粘粒含量变小,导致粘聚力急剧降低,力学性质将会发生剧烈的变化,以至成为类砂土。(2)结合浸水剪切试验,分析易溶盐中各易溶盐含量时可以发现重碳酸根HCO3-含量对土体浸水后强度指标有较大影响,重碳酸根HCO3-含量多,土体浸水后粘聚力降低幅度大,以致能降为0。(3)结合含盐量,粘粒含量等对土体强度性质影响的试验研究,可以得出红柳矿井工程场地部分黄土特殊性质的成因,即浸水后易溶盐的溶解使土粒联结强度降低,还导致粘粒大量流失,使土的粘聚力几近丧失,内摩擦角也减少近半,土的天然强度急剧降低。(4)探讨湿陷系数、湿陷起始压力与土体物理力学指标之间的关系,得出宁东地区黄土湿陷系数与各物理力学性质指标之间基本上呈线性关系,湿陷系数与饱和度、含水量、干密度湿陷系数呈现负相关性,而与孔隙比呈正相关性。而湿陷起始压力随物理力学性质指标的变化规律则正好相反。通过与抗剪强度试验对比,找出此类黄土特殊性质与湿陷性的区别。
吕萌[9]2016年在《山西省黄土崩塌地质灾害的现状及水敏感性分析》文中研究说明以山西省黄土崩塌灾害为例,通过对山西省临汾、吕梁、长治、忻州四市的灾害频发区的黄土地质灾害点的实地调查和所收集资料的分析得出:一、山西省境内地质环境复杂,黄土地质灾害具有种类多、分布广、频率高的特点,其中以崩塌为主,崩塌数占黄土地质灾害总数的73%以上。且崩塌灾害受当地地形地貌、气象水文、地质构造的影响,且随着山西省经济的发展,人类活动对地质灾害的发生影响越来越大;除已发生的地质灾害外,山西省还存在大量潜在的黄土崩塌灾害隐患点,这些灾害隐患对人民群众生命财产安全构成了极大威胁。二、黄土崩塌的发生是多种因素综合作用的结果,包括黄土土体自身因素以及外部触发因素。其中而黄土崩塌外部触发因素即诱因主要为降雨、土壤冻融、地下水侵蚀、河流冲蚀、人类活动及生物活动等。其中降雨和冻融对黄土崩塌的影响最为严重。而降雨、冻融作为黄土崩塌的两种诱发因素的共性是:灾害发生前期,土壤含水量急速增大,导致土体抗剪强度不断降低,且自重持续增大,土体间抗剪强度不足以维持自身重力,土体发生下落,形成崩塌灾害。针对黄土崩塌的水敏感性分析研究,对叁个地质灾害频发县:吉县、永和、临县的灾害点进行现场取样,并对所取的原状土样在不同含水量下进行室内直剪抗剪强度实验,分别对土体黏聚力和内摩擦角这两抗剪强度指标进行与含水量关系分析。结果表明吉县与永和两县土样实验规律相似,表现为:黄土抗剪强度在界限含水量时达到最大,此时两县界限含水量分别为ωCJ为(17±2.00)%,ωCy为(15±2.00)%。而崩塌灾害发生时,往往土体含水量远高于此界限含水量,抗剪强度随含水量的增加急剧下降。此界限含水量可作为灾害地区灾害预警值。临县的实验结果为:区别于吉县与永和的实验规律,抗剪强度总体上随含水量增加呈下降趋势,区别的原因在于临县黄土自然状态下含水量低,孔隙率大,为支架大孔隙黄土,土骨架强度随结构强度贡献率不大,结构强度主要取决于颗粒间胶结物及晶体结构的性质。这些物质中的可溶性盐及部分有机质能在水中溶解,导致黄土中胶结物及晶体结构溃散,粘聚力丧失;而吉县永和黄土含水量高,空隙率低,强度主要取决于骨架强度与颗粒之间的胶结作用,当土壤的含水量非常低时,土粒间胶结力不能完全发挥其作用,土壤黏聚力较低;而随着含水量不断增大,胶结作用力发挥作用且不断增大,进而土壤黏聚力不断增加。
杨永红[10]2006年在《东川砾石土地区植被固土护坡机理研究》文中进行了进一步梳理植被护坡能有效的有效地克服工程措施护坡的不足，植被护坡在发挥固土护坡作用的同时，还能充分发挥植被的景观效应和环境效应。植被护坡具有建设成本低、防治效果好、作用时间长、能满足环保要求的特点。在滑坡数量多、分布广的东川区，采用植被措施来治理表浅层滑坡，达到既治理了滑坡，又改善生态环境的目的，是针对东川的自然、社会经济条件下的首选方式。东川小江流域内地质构造运动强烈、地震频繁、高差悬殊，岩石破碎；山坡陡峻，山坡地稳定性差，山地失稳；降水集中且多暴雨的降雨特点等自然条件为东川小江流域滑坡灾害的广泛发育创造了条件。历史上伐薪炼铜以及经济建设中森林植被遭到巨大的破坏；草场超载放牧；矿山废弃物的任意堆放；人为对灌草植被的破坏等不合理的人为活动和土地利用方式加剧了滑坡灾害的发生。在裸地、扭黄茅草地、苦刺灌木林地、车桑子灌木林地、合欢林地、桉树林地选取典型样地，在样地土壤根系分布范围内的不同土层深度取土样。按含水量设计要求进行制样，制样后进行直剪实验。实验结果表明，随着含水量的增加，不同植被类型重塑土样的抗剪强度参数值均减少，随着土层深度的增加，土样的抗剪强度参数值大体呈随着深度的增加而增加的趋势。由粘聚力和内摩擦角分别与含水量的相关分析可知，粘聚力的常用对数值与含水量呈负相关关系，内摩擦角的自然对数值与含水量呈负相关关系。利用所取的有根系的土样，测定五种植被类型不同土层深度时不同径级根系的含根量。结果表明，不同植被类型根系的不同径级总含根量和0～2mm径级含根量均随着土层深度的增加而减少，0～2mm径级含根量呈现车桑子灌木根系＞苦刺灌木根系＞扭黄茅草地根系＞合欢根系＞桉树根系的规律。不同植被类型根系的0～2mm径级含根量均与土层深度呈指数函数关系。不同植被类型根系的不同径级总含根量与土层深度呈指数函数关系或线性关系。在天然含水量情况下，植被较之裸地能提高土壤抗剪强度。不同植被类型下的不同土样层次土样的粘聚力增加值和内摩擦角增加值(相对于裸地)均呈现车桑子灌木林地＞苦刺灌木林地＞扭黄茅草地＞合欢＞桉树的规律。内摩擦角的增加值与土层深度呈幂函数关系，粘聚力的增加值与土层深度呈指数函数关系。按含根量设计要求，改变有根系土样中0～2mm径级根系含根量，制样后进行直剪实验，对于不同植被类型根系土而言，随着0～2mm径级根系含根量的增加，粘聚力和内摩擦角均增加，粘聚力的常用对数值和内摩擦角的自然对数值均与0～2mm径级根系含根量呈幂函数关系。随着土层深度的增加，粘聚力增加值和内摩擦角增加值均呈增加的趋势，而其增加率呈减少的趋势。在样地选取苦刺灌木根系、车桑子灌木根系、合欢根系和桉树根系，在室内测得根系的抗拉强度。结果表明，不同植被类型根系的最大抗拉强度与根系直径呈幂函数关系，最大抗拉力与根系直径呈正相关关系。在样地直接测定四种根系的抗拉拔力，从不同植被类型根系的平均抗拉拔力来看，桉树根系＞合欢根系＞车桑子根系＞苦刺根系，桉树根系的锚固效果最好。植被固土护坡主要是利用根系和地面上的茎叶及枯枝落叶层，及植被本身的生命活动，改变边坡的内部和外部环境条件、增加抗滑力，从而达到稳定边坡的目的。植被固土护坡的作用包括因植被截留降雨和根系吸水而在减少土壤含水量方面的作用、因土壤含水量减少而在提高土壤抗剪强度方面的作用、因植物根系的固结缠绕而在提高土壤抗剪强度方面的作用、抗剪强度提高及根系锚固在提高边坡稳定性方面的作用。抗剪强度的提高和边坡抗滑力的增加有利于提高表浅层滑坡的稳定性。在进行植被护坡工程设计时应充分考虑植被护坡实施后的景观效果和改善环境功能。固坡植物的选择一方面要求有利于满足防护要求的性状，另一方面要求能适应造林的立地条件，即能达到适地适树(草)的要求。在进行植被固土护坡前，应合理培育苗木种子、适时整地。为了提高植被的固土护坡能力，尽量用播种苗木的方法。在实施植被护坡工程后，要加强后续管理，才能保证植被长期有效地发挥固土护坡作用。
参考文献：
[1]. 黄土抗侵蚀能力与抗剪强度的关系研究[D]. 夏艳华. 中国科学院研究生院（武汉岩土力学研究所）. 2003
[2]. 黄土抗侵蚀能力与抗剪强度的关系研究[C]. 夏艳华, 张静, 张平仓. “全国水土流失与江河泥沙灾害及其防治对策”学术研讨会会议文摘. 2003
[3]. 黄土坡耕地土壤抗剪强度与侵蚀的关系研究[D]. 姚军. 西北农林科技大学. 2009
[4]. 黄土抗侵蚀能力与抗剪强度关系研究[J]. 夏艳华. 水利水电技术. 2012
[5]. 降雨作用下云南省红土抗剪强度与坡面侵蚀模数的关系[J]. 张祖莲, 洪斌, 黄英, 梁谏杰, 邱观贵. 水土保持通报. 2017
[6]. 降雨作用下红土型库岸坡面的侵蚀机理研究[D]. 洪斌. 昆明理工大学. 2016
[7]. 生产建设项目人工边坡优化分析[D]. 段杰. 青海大学. 2018
[8]. 宁东黄土工程特性试验研究[D]. 熊昌. 西安理工大学. 2009
[9]. 山西省黄土崩塌地质灾害的现状及水敏感性分析[D]. 吕萌. 太原理工大学. 2016
[10]. 东川砾石土地区植被固土护坡机理研究[D]. 杨永红. 西南交通大学. 2006
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