黄土高原地区黄土裂隙发育特征及其规律研究

黄土中存在大量不同规模、不同成因、不同性质和不同时期的裂隙，不同裂隙之间的互相穿插、切割形成立体的网络裂隙系统。这些裂隙是分割黄土的结构面，是侵蚀土壤、洞穴的优势面，是孕育地质灾害的控制和分离面，是地下水的运移通道和储存场所，对其进行研究具有重要的科学和工程实践意义。本文对黄土裂隙进行了综合分类，系统总结了黄土高原地区自然营力作用下不同黄土裂隙的基本特征和发育规律，认为通常意义的黄土垂直节理主要是由黄土中的一部分不同成因的原生和次后期的垂向裂隙在黄土堆积过程中逐渐“生长”而成的。     

含水量变化对米粒裂纹形成的影响与调控

稻米水分含量变化是引起籽粒裂纹发生和影响整米率的主要因素。潮湿米粒的快速干燥，干燥籽粒的浸水或回潮均会带来严重的裂纹。干燥后润谷可减少裂纹的发生。生产、加工、贮藏过程中可通过合理处理稻米水分含量减少裂纹发生，提高碾米品质。     

采煤塌陷裂缝对降雨后坡面土壤水分的影响

为探究采煤塌陷裂缝对坡面储蓄降水的影响,本文对降雨后不同坡向上裂缝两侧的不同土层水分动态变化特征进行了研究。结果表明:降雨主要补充坡面地表0~20 cm土层土壤水分,且在雨后0~20 cm土层土壤水分散失也较为严重;雨后阴坡土壤含水率最高,0~10cm、10~20cm和20~40 cm土层土壤水分差异显著(p0.05)。降雨结束8 d后,裂缝附近的土壤水分变化幅度较大,尤以坡面裂缝上部边缘处最为明显,裂缝处与远离裂缝的土壤水分之间差异显著(p0.05);阳坡土壤水分损失最高,阳坡裂缝周边土壤水分平均损失量高达3.31%。可见,裂缝的出现会在一定程度上打破坡面储蓄降水的格局,加剧坡面局部土壤水分散失,这一点在植被恢复与建设过程中不容忽视。     

干湿循环下崩岗土体裂隙发育对其渗透性能的影响

渗透是崩壁降雨重分布的关键且直接影响其重力侵蚀过程。试验设计6次干湿循环,通过进行崩壁4层土壤的饱和渗透试验并结合数字图像处理技术,研究了干湿循环效应下崩壁4层土的裂隙演化规律及其对各层土饱和渗透性能的影响。结果表明:(1)随干湿循环次数的增加,表土层和红土层裂隙发育明显,裂隙率逐渐增加后趋于稳定,过渡层和砂土层几乎没有产生裂隙;表土层在第3次循环后裂隙几乎发育完全,裂隙率达到3.50%,形态纤细且破碎,而红土层在第1次循环后裂隙骨架基本定型,随着干湿循环的进行,裂隙宽度不断增大至一定程度时不再发生变化;(2)4层土壤渗透系数大小为砂土层>过渡层>红土层>表土层,表土层和红土层渗透系数随干湿循环的进行逐渐增加后趋于稳定,过渡层一直比较稳定,砂土层逐渐减小后趋于稳定;(3)土壤裂隙率与渗透系数之间存在二次函数关系,裂隙发育对土壤渗透性能的影响先增大后减小。研究结果可为降雨入渗-重分布下崩壁失稳机理研究提供科学依据。     

基于X-ray CT的古土壤孔裂隙识别与表征

[目的]对古土壤内部孔隙裂隙结构的形态、类型、孔径分布进行精确表征,为斜坡中古土壤水力学性质的研究提供重要依据。[方法]利用X-ray CT对泾阳南塬S5古土壤原状试样进行扫描,利用VG studio Max和AVIZO三维可视化软件,经过滤波处理、阈值分割、三维重建得到了三维可视化数字古土壤模型,计算了二三维孔隙度,基于形状因子提取了古土壤中孔隙和裂隙并进行分类,提出了各类空隙的孔径表征算法。[结果](1)古土壤中孔裂隙并存,在空间上具有显著的垂向性和空间异质性,在空间形态上可由形状因子(SF)区分为裂隙(SF40.18)、枝杈状孔隙(7.01SF≤40.18)、长柱状孔隙(2.0SF≤7.01)、椭球状孔隙(1SF≤2)和球状孔隙(SF≤1);(2)大孔隙度(等效直径大于100μm)为9.86%,占总孔隙度(41.18%)的23.94%,表明古土壤中以等效直径为100μm以下的孔裂隙为主;(3)孔径分布在0.1～5mm之间,以0.1～0.7 mm为主,而体积贡献率上以0.7～1.0 mm为主,裂隙最大开度5.1 mm。[结论]古土壤是一种以中小微孔隙为主,(特)大孔隙和(微)裂隙伴生的双重介质土体,X-ray CT和三维可视化重建技术为古土壤孔裂隙识别和表征提供了一种有效的途径。     

喀斯特岩溶裂隙对地下径流和氮素垂直渗漏的影响

为了探究水土漏失过程对岩溶裂隙发育形态的响应,采用野外模拟降雨试验,研究了裂隙出露型岩土(XL)、裂隙埋藏型岩土(XM)两种结构形态岩溶裂隙对地下径流及氮素垂直渗漏的影响,并以全土微区(QT)为对照。结果表明:裂隙出露型岩土(XL)、裂隙埋藏型岩土(XM)和全土(QT)3个处理中地下径流对降雨的响应时间表现为XLXMQT,其初始地下径流产流时间分别是29,77,139min,XL和XM初始地下径流产流时间分别比QT减少了79.14%,44.60%;降雨产流阈值分别为20.64,55.06,94.90mm,以QT的降雨产流阈值为基准,XL和XM的降雨产流阈值分别减少了78.25%,41.98%;地下径流达到稳定的时间分别为59,107,169min,稳定径流速率分别为42.09,42.36,38.24mm/h。不同结构形态岩溶裂隙下XL全氮、硝态氮渗漏浓度最高,浓度均值分别为11.64,10.45mg/L,除XM外,XL、QT在降雨结束前地下径流中的全氮、硝态氮浓度基本达到稳定;不同结构形态岩溶裂隙下全氮渗漏量表现为XLXMQT,硝态氮渗漏量表现为XMXLQT,地下径流中氮素输出的主要形式为硝态氮,其比例约占全氮渗漏量的82.32%~90.12%,而铵态氮渗漏量占全氮渗漏量的比例不足2%。裂隙的存在,尤其是出露地表裂隙的存在,增加了微区底部单位面积土壤地下径流速率,同时还增加了微区底部单位面积土壤氮素渗漏量,喀斯特地区普遍存在的裂隙结构促进了水分入渗,加剧了地下径流中氮素的渗漏。本研究相关结果可为喀斯特地区水土漏失机制的探索以及物质迁移模型的构建提供科学依据。     

某水电站坝址区水文地质条件与水动力场研究

裂隙岩体渗流作为一个重要的科学研究和工程应用问题,近几十年来得到了国内外学者广泛的关注和持续的研究。裂隙岩体研究的难点和热点是渗透系数的求取和渗流模型的选取。以某水电站工程为例,采用压水试验法确定了坝址区岩体的渗透系数,应用等效连续介质数值模拟方法对坝址区地下水渗流场进行了模拟计算。     

含水量变化对米粒裂纹形成的影响与调控

稻米水分含量变化是引起籽粒裂纹发生、影响整米率的主要因素。潮湿米粒的快速干燥,干燥籽粒的浸水或回潮均会带来严重的裂纹。干燥后润谷可以减少裂纹的发生。生产、加工、贮藏过程中可通过合理处理稻米水分含量减少裂纹发生,提高碾米品质。     

降雨在裂隙型冰水堆积体中的入渗过程

[目的]探究降雨在裂隙型堆积体中的入渗过程,研究降雨条件下土坡内体积含水率、基质吸力、孔压等的变化情况及湿润锋迁移规律,为降雨诱发覆盖层斜坡失稳机理提供理论支持。[方法]针对两类不同结构堆积体土样进行室内模型试验。[结果]均质模型中湿润峰均匀下渗,锋面达测点后引发孔压及体积含水率减小和基质吸力增加;坡顶受降雨影响变化明显,而坡底变化具有累积效应;裂隙构成雨水入渗的优势通道,其底部会形成暂态饱和区,湿润锋面在该区域产生强烈下凹形成渗透"漏斗",促使湿润锋在该区域先期触底;[结论]降雨入渗过程为:(1)均质型:完全入渗→入渗放缓→稳定入渗→饱和入渗;(2)裂隙发育型:完全入渗→局部强烈下渗→补偿加速下渗→水平侧渗。     

Fracture toughness of bovine claw horn from cattle with and without vertical fissures

The study was undertaken to determine whether the claw horn from cows suffering from vertical fissures (sandcracks) is weaker with regard to fracture formation than claw horn from cows without vertical fissures. Fracture toughness was determined using a composite testing procedure previously developed for use in equine hoof horn. Twenty cows with vertical fissures of the lateral front claw were compared with 20 case controls. Due to the calibration technique needed as part of the testing method results were obtained for only five animals in each group; cows with and without vertical fissures had median J-integrals of 8182J/m(2) and 8483J/m(2), respectively, but the difference was not statistically significant. Although the numbers are small it is suggested that since no difference existed in the fracture toughness of the claw horn from the two groups of cattle, vertical fissure formation is not directly dependent on the biomechanical property of the horn itself.