降雨作用下红土型坡面径流特性与土壤侵蚀的关系研究

针对云南红土型坡面和一定的雨强、坡度,运用人工模拟降雨水槽模型试验、土工试验及相关理论分析相结合的研究方法,揭示降雨作用下云南红土型坡面径流的水动力学特性及红土干密度、坡面侵蚀模数与坡面径流剪切力之间的关系。结果表明:(1)坡面径流平均流速随坡面径流历时呈先逐渐增大后趋于稳定的变化趋势,且坡面径流的平均流速随红土干密度的增大而显著增加。坡面径流平均流速与单宽流量呈幂函数关系(R~2=0.996)。(2)坡面径流平均水深随径流历时也呈先上升而后趋于稳定的变化过程,且干密度越大,平均径流水深也越大,平均径流水深与单宽流量也呈幂函数关系(R~2=0.996)。(3)在试验条件下,坡面径流流态属层流急流流态。(4)在试验条件和干密度一定的条件下,坡面侵蚀模数随径流剪切力的增大而增大,二者之间呈线性关系,当干密度为1.0,1.1,1.2,1.3,1.4 g/cm~3时,R~2最小为0.816,最大为0.945;坡面红土的临界剪切力分别为0.482,0.510,0.556,0.586,0.656 Pa。坡面径流特性受多种因素的联合作用,坡面侵蚀模数及红土临界剪切力与坡面径流特性和土壤自身特性密切相关。     

震区砾石土泥石流起动临界状态与力学性状

虽然汶川震区的松散砾石土历经近10年的自然固结过程,坡面植被恢复良好,但灾后持续活跃的泥石流等地质灾害告诉我们,了解这类因地震产生的砾石土的力学性状,仍然是理解灾区地质灾害肆虐的最重要的方面之一。本文以汶川县映秀镇牛圈沟泥石流源区的砾石土为研究对象,采用人工水槽模型试验与三轴测试,观察泥石流起动时砾石土的宏细观现象,分析粗细颗粒含量变化对砾石土干密度的影响,并从临界状态土力学角度,探讨了泥石流起动时砾石土的力学性状,提出砾石土临界状态数学表达式。结果表明:(1)泥石流起动时间、模式与初始干密度密切相关,其过程伴随着干密度和孔隙比的变化;(2)细颗粒迁移与粗细颗粒含量调整引起土体内部细观结构重组是干密度与孔隙比变化的主要原因;(3)相同级配的砾石土在等同围压条件下排水剪切,会近似达到一个临界孔隙比;(4)砾石土力学性状可根据其状态参数(e,p')与e_c-p'平面临界状态线的相对位置来判断;(5)砾石土边坡在降雨淋溶下失稳形成泥石流,坡体内同时存在剪胀与剪缩两种力学性状,且以剪胀为主。本文研究成果一方面能对泥石流起动机理的理论体系进行完善与补充,另一方面能为震区砾石土泥石流的防治预警预报提供初步依据。     

民勤绿洲不同土地利用类型下土壤水盐的空间分布特征分析

以石羊河流域下游——民勤绿洲为研究区域,通过野外采样、实地调查和实验分析,对不同土地利用类型下(耕地、林地、草地、湿地、盐碱地、撂荒地和荒漠)土壤的水盐特征进行研究,结果表明研究区土壤含水率整体偏低,范围为5.35%～20.58%,土壤含盐量的平均值为47.02 g·kg^-1,盐渍化程度严重。土壤含水率和含盐量表现为中等变异性,说明其易受到气候、地形、水文地质以及人为活动的影响。不同土地利用类型下土壤水盐的垂直分布差异显著,土壤含水率在垂直方向上的变化特征较为复杂,但含盐量在垂直方向上主要表现为"表聚型"和"振荡型"。民勤绿洲各土层土壤水盐的水平分布均呈条带状分布,土壤含水率整体表现出西高东低,南高北低,而土壤含盐量则表现出相反的趋势。     

南极磷虾干燥特性的研究

南极磷虾资源量大且营养丰富,是人类赖以生存的后备蛋白库,如何高效利用其资源已经成为当今科技的重点和难点。通过陆上实验,设定温度在120℃的恒定干燥条件下,对其进行热风干燥,来模拟船载南极海域条件下,南极磷虾的干燥曲线和干燥速率曲线。结果显示,在恒定干燥条件下,其干燥速率是0.497g·cm~(-2)·min~(-1),临界含水率为0.56 g水·g干物料~(-1);恒定干燥时间约占全部时间的三分之一。当低于临界含水率时,物料就进入了降速干燥阶段。此外,南极磷虾的干燥速率还与干燥温度和物料的烘干表面积有关;提高干燥温度和表面积都可加快干燥速率,这对于南极磷虾粉的设备设计、实际生产都有着重要的参考和指导意义。     

古尔班通古特沙漠砂的物理力学性质

野外勘察和大量物理力学性质试验结果表明,古尔班通古特沙漠砂的厚度一般小于200m。粒径较均匀,控制粒径(d₆₀)变化范围在0.12~0.25之间,由北至南,从上到下砂粒直径略有减小。在天然状态下,沙漠砂含水量1%~2%,干密度1.55~1.62g·cm^-3,中密状态,低压缩性,渗透系数2.0×10^-2~4.0×10^-3cm·s^-1,临界破坏比降0.9~1.7,破坏形式为流土。抗剪强度指标c=5.0~14.0kPa,φ=29°~34°。承载力特征值100kPa。天然状态的沙漠砂按冻胀率划分为不冻胀性砂,当含水量小于18%时,为不冻胀或弱冻胀性砂。当砂在饱和状态时为冻胀性砂。沙漠砂力学性质的变化主要受干密度和含水量的影响。干密度越大,含水量越小,其力学性质越好。对于沙漠工程,提高沙漠砂的干密度,做好构筑物的防渗排水,避免地基含水量增高,是保证工程设施安全、正常运行的关键。     

高寒山区岩体冻胀冰劈破坏试验

高寒、高海拔地区岩体物理风化导致的不良地质对工程建设影响明显。为了揭示高寒山区岩体在冻融条件下破坏的机理,使岩体冻融破坏防治更有针对性及有效,依托乌鲁木齐-尉犁高速公路建设项目,通过试验手段,探讨了冻胀条件下岩体破坏的原因。冰劈试验揭示了自由水变成冰过程中膨胀力的变化情况及特性,试验显示在围护环境不变的情况下冻胀力或冰劈力可以达33 MPa以上,远大于岩石抗拉强度及裂隙胶结强度,且温度越低,冻胀启动越快,速率越大,冰劈越明显。通过岩体冻胀应变试验揭示了岩体裂隙中自由水膨胀变形性质。岩体冻胀应变主要由裂隙变化引起,裂隙性质不同,冻胀应变特征不同,冻胀应变的趋势及大小受控于裂隙的贯通性、含水情况及胶结强度。由此,总结了岩体在冻胀条件下的破坏机理。该成果对高寒山区岩体的破坏机理的认识具有重要的理论和现实意义。     

临界细沟水力几何形态问题的研究

从分析细沟床面上切应力出发，在细沟全断面泥沙处于临界起动条件下，导出了细沟临界断面方程并讨论其水力几何要素的变化，进一步提出用细沟密度去分析坡地的土壤侵蚀程度．     

塔里木沙漠公路沿线不同地下水埋深下的土壤水盐分布特征

通过在塔里木沙漠公路沿线选取3个不同地下水埋深区域（地下水埋深分别为3 m、7.3 m、13.7 m）取样并测定土壤含水率和含盐量,分析了地下水埋深对于土壤水盐分布的影响。结果表明：不同地下水埋深处土壤含水率随深度增加均先减小后增大,盐分的变化相对比较复杂;砂土最大毛细上升高度大约为1.8 m;黏土层具有聚水积盐的作用,其分布处含水率和含盐量都比较大;灌溉水影响深度为1.2 m。研究结果充分考虑了地下水埋深在土壤水盐分布中起的重要作用,在相关研究中具有重要的参考意义,对于建立合理的灌溉制度具有重要的指导意义。     

干湿循环作用下云南红土特性与库岸边坡稳定性关系研究

研究干湿循环作用下云南红土特性变化对库岸边坡稳定性的影响,对深入认识不同岩土体库岸边坡失稳机理有重要意义。通过红土试样的干湿循环试验,结合土工试验、数值计算及理论分析进行研究。结果表明:1)在一定初始干密度条件下,干湿循环作用使红土的粘粒含量呈先增大后减小,然后趋于稳定的变化趋势,而粉粒含量的变化趋势则与之相反。随着干湿循环次数的增加,干密度呈先增加后趋于稳定的变化趋势。2)在一定初始干密度条件下,红土的粘聚力、内摩擦角、抗剪强度及红土型库岸的稳定安全系数均随干湿循环次数的增加而非线性减小,但在干湿循环次数约10次时趋于稳定。红土抗剪强度、粘聚力和内摩擦角对红土型库岸边坡稳定有显著影响。以上结论可为防范和治理云南红土型库岸边坡失稳提供参考。     

极端干旱环境下的胡杨细根分布与土壤特征

以塔里木河下游的中龄胡杨为研究对象,采用开挖剖面分层取样法,对胡杨细根(D≤2 mm)的空间分布以及与土壤特征因子之间的关系进行了分析。结果表明:①在长期干旱胁迫下,胡杨细根(D≤2 mm)根长密度(RLD)、根表面积密度(SAD)从表层到地下100 cm土层内,呈逐渐增加趋势,100~140 cm土层内表现为减少的波动分布趋势;细根RLD、SAD集中分布在60~120 cm土层内,约占0~140 cm土层总细根RLD和SAD的74%以上;在水平方向上,距树干0.75～2.5 m范围内,呈逐渐减少趋势,而在3.5～5.5 m范围内呈波动的增加趋势。②胡杨细根(D≤2 mm)RLD和SAD与土壤总盐、土壤有效养分含量之间呈显著负相关关系,适合乘幂模型,与土壤含水率之间呈一定程度的正相关关系,适合三次曲线模型。     

Constitutive models and salt migration mechanisms of saline frozen soil and the-state-of-the-practice countermeasures in cold regions

A series of saline soil-related problems, including salt expansion and collapse, frost heave and thaw settlement, threaten the safety of the road traffic and the built infrastructure in cold regions. This article presents a comprehensive review of the physical and mechanical properties, salt migration mechanisms of saline soil in cold environment, and the countermeasures in practice. It is organized as follows:(1) The basic physical characteristics;(2) The strength criteria and constitutive models;(3) Water and salt migration characteristics and mechanisms; and(4) Countermeasures of frost heave and salt expansion. The review provides a holistic perspective for recent progress in the strength characteristics, mechanisms of frost heave and salt expansion, engineering countermeasures of saline soil in cold regions. Future research is proposed on issues such as the effects of salt erosion on concrete and salt corrosion of metal under the joint action of evaporation and freeze-thaw cycles.     

FINE SCALE VARIABILITY IN SOIL FROST DYNAMICS SURROUNDING CUSHIONS OF THE DOMINANT VASCULAR PLANT SPECIES (AZORELLA SELAGO) ON SUB‐ANTARCTIC MARION ISLAND

Through changing soil thermal regimes, soil moisture and affecting weathering and erosion processes plants can have an important effect on the physical properties and structure of soils. Such physical soil changes can in turn lead to biological facilitation, such as vegetation‐banked terrace formation or differential seedling establishment. We studied the fine scale variability in soil temperature and moisture parameters, specifically focusing on frost cycle characteristics around cushions of the dominant, vascular plant species, Azorella selago, on sub‐Antarctic Marion Island. The frost season was characterised by numerous low intensity and very shallow frost cycles. Soils on eastern cushion sides were found to have lower mean and maximum temperatures in winterthan soils on western cushion sides. In addition, lower variability in temperature was found on eastern cushion sides in winterthan on western cushion sides, probably as a result of higher wind speeds on western cushion sides and/or eastern, lee‐side snow accumulation. Despite the mild frost climate, extensive frost heave occurred in the study area, indicating that needle ice forms at temperatures above ?2°C. Our results demonstrate the effectiveness of frost pull as a heave mechanism under shallow frost conditions. The results highlight the importance of Azorella cushions in modifying site microclimates and of understanding the consequences of these modifications, such as potentially providing microhabitats. Such potential microhabitats are particularly important in light of current climate change trends on the island, as continued warming and drying will undoubtedly increase the need for thermal and moisture refugia.     

The effect of confining boundary on soil deformation in one dimensional frost heave tests and the theoretical volume correction

Frost heave is one of the major complications in highway construction in cold regions. Laboratory experiments are im-portant in the study frost heave behavior of soils, and one-dimensional frost heave ...     

Influence of fines content on the anti-frost properties of coarse-grained soil

This paper aims to determine the optimal fines content of coarse-grained soil required to simultaneously achieve weaker frost susceptibility and better bearing capacity. We studied the frost susceptibility and strength properties of coarse-grained soil by means of frost heaving tests and static triaxial tests, and the results are as follows:(1) the freezing temperature of coarse-grained soil decreased gradually and then leveled off with incremental increases in the percent content of fines; (2) the fines content proved to be an important factor influencing the frost heave susceptibility and strength properties of coarse-grained soil. With incremental increases in the percent content of fines, the frost heave ratio increased gradually and the cohesion function of fines effectively enhanced the shear strength of coarse-grained soil before freeze-thaw, but the frost susceptibility of fines weakened the shear strength of coarse-grained soil after freeze-thaw; (3) with increasing numbers of freeze-thaw cycles,the shear strength of coarse-grained soil decreased and then stabilized after the ninth freeze-thaw cycle, and therefore the mechanical indexes of the ninth freeze-thaw cycle are recommended for the engineering design values; and (4) considering frost susceptibility and strength properties as a whole, the optimal fines content of 5% is recommended for railway subgrade coarse-grained soil fillings in frozen regions.     

大柴旦盐湖采卤区地层剖面盐渍土基本类型及其抗剪强度试验研究

选取柴达木盆地大柴旦盐湖采卤区作为试验区,对区内地层剖面盐渍土的基本类型进行划分,即通过测定Na+、Mg2+、Cl-等易溶盐离子的方法,得出区内采卤区地层剖面盐渍土的主要类型是以亚氯盐渍土为主。在此基础上,对盐渍土进行扰动试样的室内直剪试验研究,以获取抗剪强度指标粘聚力c值与内摩擦角φ值。试验结果表明,该区盐渍土的含盐量由地表开始向下呈逐渐降低趋势,即由地表的6.89%降到地下4.5 m处的1.11%。粘聚力c值主要受试样含水量大小的影响,表现出随着含水量的增加,粘聚力c值呈降低现象,即当含水量由19.8%上升至23.3%时,粘聚力c值由35.4 k Pa下降至24.9 k Pa,下降率约为29.7%;而当含水量由23.3%下降至17.4%时,粘聚力c值则由24.9 k Pa上升至34.1 k Pa,上升率约为36.9%。内摩擦角φ值则受试样粒径影响相对较为明显,随着试样中粘粒含量的增多,粗粒含量相对减少,内摩擦角呈逐渐增大的趋势,即由24.1°上升至33.3°,增加率约为37.3%。随着试样中含盐量的增加,粘聚力c值和内摩擦角φ值均呈线性增加趋势。该研究成果将有助于进一步探讨含水量、颗粒大小以及含盐量对盐渍土试样抗剪强度变化的影响,且对区内盐田及其相应的基础设施建设有一定的理论指导意义。     

高密度聚乙烯(HDPE)蜂巢式沙障对土壤水分的影响

先以机械沙障固沙、再进行生物固沙,是常见的治沙模式。近年来传统材料沙障与新型材料沙障的固沙效果差异一直引人关注。用中子水分仪分别测定流沙、高密度聚乙烯（HDPE）蜂巢式沙障和半隐蔽草方格沙障内的土壤含水量,通过对比流沙和两种机械沙障铺设下的土壤含水量、土壤蓄水量对降雨的响应关系以及在植物不同生长时期下的不同土层土壤含水量变化,评价其固沙效果。结果表明：（1）两种机械沙障对土壤水分都有较好的蓄积效果,且HDPE蜂巢式沙障蓄水量高于草方格沙障（P < 0.001）;（2）在较长的干旱时间里,草方格沙障的土壤蓄水量变化比新型HDPE蜂巢式沙障滞后;（3） HDPE蜂巢式沙障和草方格沙障都有较好的保水效果,但HDPE蜂巢式沙障因高度持久的优势,保水效果更高;（4） HDPE蜂巢式沙障60~110 cm土层的土壤含水量明显高于草方格沙障土壤含水量且固沙时间越长效果越明显,从铺设中期开始HDPE蜂巢式沙障60~110 cm土层土壤含水量为7%的情况连续出现,有时部分土层会出现土壤含水量在8%以上的情况;（5） HDPE蜂巢式沙障对植物个体生长的间接作用比草方格沙障大。     

Research on the distribution of saline soil along the Chaerhan-Golmud Highway, northwestern China

In order to assess and improve the engineering stability of saline soil with high chloride content along a 40-km section of the Chaerhan-Golmud Highway in northwestern China, more than 200 monitoring p...     

青海湖西吉尔孟附近土壤水分研究

根据对青海湖北刚察县吉尔孟乡草地土壤含水量测定和粒度分析,研究了土壤水分变化等问题。研究区土层上部粒度成分以粗粉砂为主,下部以细砂为主。2009年该区草地土壤重力水分布深度达到了60 cm左右。土壤上部含水量丰富,下部水分严重不足。在土层约80 cm深度之下出现了中等干层和部分严重干层。该区土壤干层的发育阻隔了大气降水向地下深处的入渗,属于异常水分循环类型。该区土壤水分处于负平衡状态,指示当地的降水量并不能充分满足草原植被生长的需要。吉尔孟乡土壤蓄水量较少,易于发生生态环境的退化。     

钙网蛋白相关信号通路在肿瘤中的研究进展

钙网蛋白（calreticulin,CRT）是参与多种细胞过程的高度保守的内质网伴侣蛋白。1974年,它首次被鉴定为钙离子结合蛋白,随后CRT与肿瘤之间信号通路相关关系被广泛的研究。另外,在人类多种肿瘤中,细胞表面的CRT被认为是1个"促吞噬"信号,由此CRT与癌细胞的巨噬细胞吞噬免疫系统的相关研究,有望为肿瘤综合治疗提供新的理论依据和策略。也有越来越多的证据表明CRT在不同肿瘤中的异常表达,将为CRT成为一种新的肿瘤标志物提供许多依据。以及CRT对各种肿瘤的发展具有很重要的影响且CRT对肿瘤形成和进展的影响取决于细胞类型和临床阶段。     

机械沙障组合对土壤含水量及温度的影响

工程治沙技术的应用日益广泛,机械沙障是最早应用于防治风沙危害的工程措施之一,然而对于机械沙障如何影响沙土物理性质的研究较少。利用中子水分仪和温度计,对宁夏沙坡头地区两种机械沙障组合（直立式沙障+平铺式沙障）下不同土层的土壤含水量和温度进行测定分析,以未铺设沙障的裸沙为对照,为揭示工程固沙措施间接防风固沙机理提供科学依据。结果表明：机械沙障布设初期,直立式沙障加平铺式双层网明显提高了土壤温度,但随着布设时间的推移逐渐趋于稳定;机械沙障直接影响着土壤水分的再分配,不同机械沙障组合对土壤水分的再分配有着不同的影响,且有一定的蓄水保水作用。