湿载条件下黄土结构性损伤演化特性研究

【目的】分析压缩和增湿条件下黄土结构性损伤的演化规律,为黄土地区的工程建设提供参考。【方法】对含水率为2%,5%,10%,18%,21%,25%的原状土及重塑饱和土(含水率为44%)进行侧限压缩试验,测定并分析不同含水率条件下黄土的孔隙比与压缩应力的关系。【结果】基于对试验结果的分析,当湿度较小时,原状黄土仍具有较高的结构强度,曲线比较平缓;反之,当压缩应力大于结构强度时,黄土的结构已经被破坏,压缩变形逐渐增大。基于应力分担的概念,建立了一个描述湿载条件下黄土结构性损伤演化特性的参数,并进一步分析了湿载条件下黄土结构性损伤的演化规律,表明随着湿载作用的增强,黄土结构性逐渐减弱,宏观上表现为抗力的减小。【结论】损伤演化规律能为黄土地区工程的设计和施工提供一定的参考,在工程设计和施工中,应充分考虑黄土结构的特殊性并提出相应的防护措施。     

原状黄土的地区湿陷特性及其潜在湿陷率

对 3个典型黄土地区的原状黄土样在不同湿度状态下的湿陷特性进行了研究 ,探讨了含水率、干密度、压力对黄土湿陷性的影响规律 ,着重从结构性的角度解释了不同地区间黄土湿陷特性的差异。基于不同地区间黄土湿陷特性的差异这一事实 ,提出了黄土潜在湿陷率的概念。结果表明 ,这一概念可用于对黄土湿陷性的分析 ,并能较好地反映不同黄土种类的结构特性。     

湿陷性黄土室内检测的控制要点

湿陷性是黄土最主要的工程特性,本文通过大量黄土湿陷性试验,阐述了室内单线法测定黄土湿陷性的检测控制要点,从而提高检测数据的准确度,为湿陷性黄土地基处理提供重要依据。     

坝下黄土台地对土坝变形影响问题初探

通过对羊毛湾水库蓄水运行过程与土坝变形及裂缝产生发展过程的分析 ,确认了坝下黄土台地浸水湿陷是导致坝体变形及裂缝产生和发展的根本原因 ,探讨了湿陷性黄土的非饱和湿陷、剩余湿陷和多次湿陷特性 ,及对该土坝现状和未来将造成的影响与应采取的除险加固措施     

含水率和密度对伊犁黄土湿陷系数的影响

【目的】研究不同干密度和含水率对伊犁黄土湿陷性的影响,为类似黄土区填土工程设计提供试验数据。【方法】以伊犁黄土为研究对象,利用YS-I高压固结仪对5种含水率(6.6%,12.5%,14.1%,18.2%,21.0%)和5种干密度(1.24,1.31,1.39,1.47,1.55g/cm~3)的黄土试样进行完全正交湿陷试验,选用双线法测定不同含水率和干密度下黄土的湿陷系数,研究压缩变形和湿陷变形占总变形的比例以及湿陷系数的变化,并与西安、兰州地区黄土的湿陷性进行比较。【结果】在干密度相同的条件下,伊犁黄土压缩变形占总变形的比例随着压力增大表现出的变化趋势不尽相同,在高压力(400kPa以上)时逐渐增大,是变形的主导因素;在低含水率(6.6%)和低压力(200kPa以下)条件下,湿陷系数随着干密度的增加而减小,但在高含水率和高压力条件下,湿陷系数随着干密度的增加呈现出先减小后增大再减小的趋势。随着含水率的增加,湿陷变形占总变形的比例逐渐降低,湿陷系数的敏感性降低;当干密度大于1.47g/cm~3且上覆压力小于100kPa时,可认为该黄土几乎不发生湿陷。与西安、兰州地区黄土相比,伊犁地区黄土的湿陷性更强。【结论】含水率和干密度对伊犁黄土的湿陷系数具有大的影响,在填筑时尽量提高其压实度,以减弱黄土的湿陷性。     

考虑黄土结构性的修正邓肯-张模型研究

【目的】对基于重塑土建立的邓肯-张非线性模型进行修正,使其能够应用到具有结构性的天然原状黄土应力应变计算中。【方法】基于综合结构势对结构性的研究和常规三轴试验,分析了原状黄土的力学特性和应力比结构性参数与应变的关系,利用应力比结构性参数对原状黄土的应力应变曲线进行校正。将应力比结构性参数引入邓肯-张模型中对其进行修正,使其能够满足原状结构性黄土的应力应变计算。【结果】应力比结构性参数具有较好的变化规律,经过应力比结构性参数校正后的天然原状黄土应力应变曲线由软化或弱软化型曲线变成硬化型曲线。【结论】修正后的原状黄土应力应变曲线完全可以应用邓肯-张模型进行计算,模型参数合理有效,为邓肯-张模型在原状结构性黄土中的应用提供了一种新的方法和途径。     

剪切速率对结构性黄土力学性质的影响

以天然黄土为对象,采用在不同含水率和剪切速率下的固结不排水剪(CU)三轴试验,研究剪切速率对结构性黄土力学性质的影响。发现天然黄土的不同力学性状受剪切速率的影响各异。在高剪切速率下,天然黄土的应力应变关系曲线产生应变软化现象;随剪应变率的增大,峰值强度、凝聚力C呈现先增大后减小的特征;但是内摩擦角受剪切速率的增加,其值呈现减少趋势。     

三轴状态原状结构性黄土基质吸力特性研究

【目的】研究三轴应力条件下原状结构性黄土的基质吸力特性,为黄土的工程应用提供参考。【方法】通过常规三轴试验,研究采自陕西西安、甘肃定西、新疆石河子的黄土1、黄土2和黄土3 3种原状结构性黄土的构度指标,分析构度指标随含水率的变化关系及基质吸力随构度指标的变化关系。在不同湿度、不同围压条件下,通过非饱和土三轴仪对原状结构性黄土进行控制气压力的常含水率试验,分析饱和度、围压对基质吸力的影响,并揭示常含水率剪切过程中基质吸力的变化规律。【结果】原状结构性黄土的基质吸力和构度指标均随含水率的增大而降低,基质吸力随构度指标的升高而增大,表明黄土的结构性越强,基质吸力相对越大;在固结过程中,试样基质吸力随着围压的增大而逐渐降低;在试样剪切过程中,不同含水率试样基质吸力随轴向应变的增长表现出不同的变化规律,3种供试黄土含水率(w)小于塑限含水率(即黄土1w=13%,15%,黄土2w=15%,18%,黄土3w=11%,13%)时,试样基质吸力随着轴向应变的增加而增大,当含水率大于等于塑限含水率(即黄土1w=18%,23%,黄土2w=21%,24%,黄土3w=16%,20%)时,试样基质吸力随着轴向应变的增加而减小。在初始含水率引起的饱和度变化及试样剪切过程中引起的饱和度变化两种情况下,试样的基质吸力有着不同的变化规律,前者呈单调下降趋势,后者在含水率小于塑限时呈单调上升趋势,在含水率大于等于塑限时呈单调下降趋势。【结论】结构性黄土基质吸力特性与湿度、构度、围压、饱和度等多种因素相关;土样含水率在大于等于塑限与小于塑限时基质吸力有着不同的变化趋势。     

非饱和黄土的结构变化特性

以陕西杨凌原状黄土和人工结构性黄土为研究对象,通过非饱和黄土的压缩试验获取的基本资料,求取非饱和黄土在不同结构状态下的综合结构势参数,研究了黄土在压缩试验状态下的结构变化特性。结果表明,对于原状结构黄土,含水率对结构性参数影响明显,含水率愈低同一压力下对应的结构性参数愈大,尤其在低含水率区域,含水率变化强烈影响黄土的结构性;对于人工结构性黄土,黄土的结构性受密度、含水率和水泥含量的耦合因素影响,总体表现为干密度愈低、含水率愈小、水泥含量愈高,黄土的结构性愈强。     

湿压剪条件下黄土结构性演化特性研究

【目的】分析增湿及剪切条件下黄土结构性的演化发展特性。【方法】在初始含水率为10%,15%,18%,22%,44%(饱和)以及固结围压为50,100,200,300kPa条件下对黄土进行三轴剪切试验,测定并分析应力结构性参数、应力比结构性参数与综合应变的关系。【结果】黄土应力结构性参数和应力比结构性参数均能够反映出在整个应力加载过程中压剪作用对土结构性渐变演化特性的影响。但是在初始剪切阶段应力结构性参数的变化规律受试验条件的影响相对较大,在低固结围压、低含水率情况下,应力结构性参数随着综合应变的增加总体呈现出先上升后下降,之后趋于稳定的变化趋势;在固结围压及含水率较高的情况下,应力结构性参数随着综合应变的增加而逐渐减小。在增湿及剪切条件下,应力比结构性参数随综合应变的增加呈现单调衰减的趋势,且二者之间的关系曲线光滑,规律性较强;应力比结构性参数与综合应变之间呈指数函数关系。【结论】与应力结构性参数相比,应力比结构性参数能有效且完整地描述增湿和压剪应力作用下黄土结构性演化的整个过程。     

换土法处理深厚层湿陷性黄土地基

通过对宁夏南部山区严重湿陷性场地建设扬水泵站的地基处理,和对换土法在深厚层湿陷性地基中设计、施工、沉降变形观测等的论述,得出水利工程在处理地基不良地质问题中,换土法具有投资少、工期短、效果好的结果．     

土壤-植物根系复合体本构关系的理论研究

为研究土壤-根系复合体强度问题,运用土壤力学理论和复合材料力学方法分析了土壤-根系复合体的力学特性和力学模型;在弹性、横观各向同性条件下,计算得出了表征土壤-根系复合体应力-应变关系的本构方程。研究结果表明:土壤-根系复合体的强度,不仅与土壤和根系的材料特性、形态结构、含水率以及根系含量有关,而且与土粒和土粒之间、土粒和根系之间的黏聚力、内摩擦力密切相关。     

非线性理论在土体结构性研究中的应用

【目的】分析可变性和可稳性在土体结构性演化过程中发挥的作用。【方法】运用分岔理论构建可变性和可稳性引发应变的演化模型,并对陕西省杨凌地区土样进行侧限压缩试验,分别测试原状土、饱和土和重塑土的应变曲线,计算杨凌地区黄土平衡态迁移过程。【结果】土体结构性系统共有4种平衡态;陕西杨凌黄土土体结构性系统平衡态迁移过程表现为,随着荷载的增大,系统以非周期的曲线或直线运动的形式远离平衡态A,由于可稳性和可变性之间的竞争力存在悬殊,且可变性具有较强的竞争力,系统远离平衡态D和C,最终向平衡态B演化。【结论】可变性和可稳性之间竞争力的强弱决定土体结构性演化过程的走势。     

1个新水稻组成型启动子的克隆与功能鉴定

根据基因芯片数据库和RT-PCR验证得到1个高活性的水稻组成型表达基因(TIGR Locus:LOC-Os07g34589),用PCR技术从籼稻品种明恢63基因组中克隆得到其上游启动子PSUI1,长度为1 941bp;将其与β-glucuronidase(GUS)报告基因融合构建植物表达载体DX2181b-PSUI1,利用玉米Ubiquitin启动子融合GUS报告基因构建表达载体DX2181b-PUbi作为对照,通过根癌农杆菌(Agrobacterium tumefaciens)介导法将DX2181b-PSUI1和DX2181b-PUbi转化粳稻品种中花11。组织化学染色表明,含DX2181b-PSUI1的转基因植株中,GUS基因在幼苗期叶片、叶鞘、根,抽穗期叶片、叶鞘、茎秆、颖壳、雄蕊和成熟期的叶片、叶鞘、茎秆、胚、胚乳中均有表达,说明PSUI1为组成型启动子。对GUS表达活性进行定量分析表明,PSUI1启动子的活性约为玉米Ubiquitin启动子活性的1/3～1/2,但是PSUI1表现出了更好的表达稳定性。     

黄土高原不同处理人工油松林地水土流失研究

为了客观评价人工油松林不同层次水土保持功能,利用定位观测的方法研究了不同处理人工油松林地的水土流失量。结果表明,与原状油松林相比,林地去掉枯枝落叶层、采伐上层林木保存草灌和枯枝落叶层、采伐林木开垦为农地的地表径流量分别增加了3.6,2.7和5.5倍;土壤侵蚀量分别增加了15.4,8.4和949.9倍。降水特征值与径流量之间相关关系不显著。     

黄土高原地区流域景观格局对水土流失的影响分析

水土流失是综合因素影响的结果,不能仅从单因子入手,而应该从景观水平上综合考虑,从中找出主要的生态影响因子,寻求减轻水土流失的途径和方法。该文以罗玉沟流域为研究区域,以遥感解译的3期土地利用图、实地观测的水文泥沙数据为数据源,利用ARC/VIEW的景观格局分析模块,采用对比分析的方法分析景观格局对水土流失程度的影响。结果表明:水土流失过程受自然、人为等多因素综合影响;多样性大,均匀度高,破碎度低,稳定性高的景观格局有较高的水土保持效应。     

近50年来黄土高原中部水土流失的时空演化特征

黄土高原是我国水土流失最严重的区域之一.近50年来,随着全球气候变化和人类活动对地表的影响,水土流失发生了巨大变化.为了揭示黄土高原水土流失的时空演化特征,该文选择了黄土高原中部4种典型地貌区域,以年径流深度和年侵蚀模数为水土流失过程参数,采用波谱分析方法和多元回归分析方法对该地区水土流失的周期和演化趋势进行了探讨,分析了不同地貌区域的水土流失特征及近50年来各地貌区域水土流失的演化过程.结果表明,近50年来,黄土丘陵沟壑区水土流失无明显变化,黄土残塬沟壑区和水土流失较轻的土石山区水土流失总体上都存在着不同程度的持续减弱,而水土流失较轻的黄土山区则表现出总体递增的趋势. 黄土高原各地貌区都存在20～21 a、6～7 a和2～4 a的变化周期. 周期外延和多元回归的混合模型,可以很好地模拟预报黄土高原水土流失的周期波动与总体递变相叠加的演化趋势,可作为黄土高原水土流失监测与预测的有效方法.      

密闭容器中玉米秆粉粒体的本构方程

该文用试验的方法研究了在密闭容器中玉米秆粉粒体的本构方程 ,并应用增量理论和全量理论对本构方程进行了理论探讨 .结果表明 ,理论计算值与实验结果比较一致 ,而且该本构方程适合于描述植物粉粒体力学性能     

基于遥感抽样的农作物灾害损失评估方法(Ⅰ)——模拟实验研究

受灾面积与受灾等级是农作物灾情评估的重要内容,本文基于遥感辅助抽样调查的方法设计了一套灾情评估流程,实现对受灾面积与等级的快速评估。本文以Landsat-8影像为实验数据,高分一号影像为模拟真值数据,对济南市长清区2013年夏玉米内涝进行了模拟实验研究。实验结果表明,采用回归估计与比率估计两类常用估计量进行外推,总受灾面积反推精度均在90%以上,各等级受灾面积的反推精度均在80%以上,这证明了遥感数据辅助抽样设计的方法应用于作物的灾害评估具有精度可行性;而且通过一次抽样调查可同时完成受灾面积和受灾等级评估,所以该套方法可以提高评估效率,降低评估成本。由于影像数据、反演指标、抽样方法、外推估计量等多种因素会对评估精度造成不确定性,将来仍需通过实证研究对该法进行进一步验证。     

考虑冻融的粉质黏土统计损伤本构关系研究

【目的】研究冻融作用下土的物理力学性质的变化,构建一种同时考虑荷载效应和冻融循环的损伤模型,为预测冻土地基反复冻融作用下的沉降变形提供理论基础。【方法】以青藏铁路沿线常见的粉质黏土为研究对象,制备了20组同一目标含水量(16%)和干容重(1.30g/cm3)的重塑试样,开展了3种正压力(100,200和300kPa)下的直接剪切试验,剪切变形速率控制为0.8mm/min。以粉质黏土的抗剪强度数据为基础,采用3种常用的分布函数(正态分布、对数正态分布和Weibull分布),分析了粉质黏土的抗剪强度分布特征。之后基于Weibull概率密度函数和Lemaitre等效应力原理,推导出三维应力条件下冻土的本构关系;采用Drucker-Prager强度准则反映荷载所致土结构损伤,并选取冻融数次后弹性模量描述冻融循环所致结构损伤,最后提出了一种同时考虑冻融作用和荷载效应的损伤变量,并嵌入冻土损伤本构关系,构建了损伤模型。采用冻融试验数据和三轴剪切试验数据,验证该模型的合理性。【结果】相比于正态分布和对数正态分布,粉质黏土的强度数据更符合Weibull分布规律,曲线吻合程度和最大偏差均最小。验证试验结果表明,构建的损伤模型的计算结果与试验结果的相关系数均高于0.70,说明该模型能够较好地描述粉质黏土冻融数次后的应力应变特征。【结论】成功构建了一种同时考虑荷载效应和冻融作用的损伤模型,这为统计损伤本构关系的研究和有效的工程应用提供了参考依据。