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植物根系固土作用模型研究进展 总被引：2，自引：0，他引：2
植物根系固土作用模型研究已历经近40年,从简单的极限平衡模型到复杂的有限元和离散元数值模型,已发展到10余种。总结这些根系固土作用模型不仅对揭示根系加固土壤作用的力学机制和分析林地边坡的稳定性具有重要意义,对根系固土作用模型未来的研究方向也具有积极指导意义。笔者对根系固土作用模型分2部分进行综述,第一部分主要介绍根系固土作用的理论模型,包括：Wu模型、倾斜根系模型、位移模型、纤维束模型、根束增强模型和能量模型,以及这些模型的应用条件、模型优缺点、适用范围等。第二部分主要综述根系固土作用的数值模型,包括：有限元数值模型、离散元数值模型和造林边坡稳定性分析数值模型,并详细比较了有限元与离散元数值模型的优缺点和在造林边坡稳定性分析上的应用。最后探讨了目前根系固土作用模型研究中存在的不足以及未来的发展方向。 相似文献
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为了研究降雨入渗对宁南山区黄土梯田边坡稳定性的影响。采用ABAQUS软件建立降雨入渗下的宁南山区黄土梯田边坡稳定性有限元模型,研究了水平梯田、隔坡梯田、原始边坡（对照）3种边坡类型,在降雨入渗强度(28~38 mm/h)和边坡坡度(15°—30°)下的破坏时间和安全系数的变化规律。结果表明:降雨入渗下,黄土梯田边坡的破坏时间随降雨入渗强度的增大而减小,且呈幂函数关系,水平梯田的破坏时间显著高于隔坡梯田和原始边坡;安全系数也随降雨入渗强度的增大而减小,但呈线性关系,水平梯田的安全系数与隔坡梯田和原始边坡并无显著差异。降雨条件下,修筑梯田能增加浅层梯田边坡的稳定性,而对于深层梯田边坡的稳定性影响不大。 相似文献
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花棒根-土复合体直剪试验的有限元数值模拟与验证 总被引：2，自引：4，他引：2
为深入了解花棒(Hedysarum scoparium)根系在增强土壤抗剪强度中的作用机理,同时减少试验成本和挖掘根系对环境的破坏,该文采用有限元数值模拟的方法研究了宁夏毛乌素沙地5 a生人工种植花棒根系的根截面积比(root area ratio,RAR)和垂直荷载对根-土复合体抗剪强度的影响,并对模拟结果进行了试验验证。研究表明:花棒根-土复合体的抗剪强度与垂直荷载的关系符合摩尔库伦(Mohr–Coulomb)屈服准则,花棒根系对土壤的抗剪强度有显著的提高作用。随RAR的增加,花棒根系表观黏聚力(root apparent cohesion,SR)呈线性增加(R20.9)。在相同的RAR下,花棒根-土复合体抗剪强度相对于素土抗剪强度的增长率随垂直荷载的增加逐渐降低,符合对数函数变化规律(R20.9);在相同的垂直荷载下,随RAR的降低,花棒根-土复合体抗剪强度相对于素土抗剪强度的增长率呈线性递减(R20.9);在较低垂直荷载的情况下,花棒根系提高土壤抗剪强度的作用更明显。研究发现与素土相比花棒根-土复合体的剪应力峰值出现较晚,当土壤出现明显塑性变形时,花棒根系的固土能力才能体现出来。数值模拟结果和室内试验结果显示:利用该文所建立的花棒根-土复合体直剪试验的有限元数值模型,模拟计算的根-土复合体抗剪强度与室内试验结果基本一致,相对误差绝对值的平均值1.87%,花棒根-土复合体的直剪试验可以通过该研究所建立的有限元数值模型来模拟。研究结果对于深入了解植物根系加固土壤的作用机理和推进根-土相互作用的数值模拟研究具有重要参考意义。 相似文献
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花棒和沙柳是毛乌素沙地中分布最广泛的优良防风固沙树种,在固定流动沙丘和半流动沙丘上效果明显。为了探索花棒和沙柳根-土界面的摩擦特性,该文选取毛乌素沙地5 a生人工种植花棒、沙柳的根系为研究对象,通过直剪摩擦试验研究界面类型、土壤含水率和垂直荷载对花棒、沙柳根-土界面以及素土-素土界面摩擦特性的影响,并采用有限元软件对直剪摩擦试验进行数值模拟。结果表明:花棒和沙柳根系对土壤抗剪强度的提高作用与根-土界面的黏聚力无关,与摩擦角有关。花棒根-界面的摩擦角显著高于素土-素土和沙柳根-土界面(P0.05)。土壤含水率的变化对根-土界面的黏聚力与摩擦角的影响规律相似,旱季和雨季对根系提高土壤抗剪强度的作用有显著影响(P0.05)。根-土界面的抗剪强度与垂直荷载的关系同样满足莫尔-库伦准则,本构关系为双曲线。花棒根-土界面抗剪强度极显著高于素土-素土界面和沙柳根-土界面(P0.01),从抵抗根-土位移的角度,花棒的固沙效果优于沙柳。该文所采用的应力、位移边界条件和Coulomb摩擦模型,模拟计算的根-土界面和素土-素土界面的抗剪强度与试验结果基本一致(最大相对误差10%),因此根-土界面的直剪摩擦试验可以通过本文所建立的有限元数值模型来模拟。研究结果可为根系固土作用的理论研究和防风固沙树种的筛选提供参考。 相似文献
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为揭示宁夏地区荷斯坦牛后备牛在周岁前的健康问题和淘汰情况,收集了2013—2020年宁夏地区12 个规模化牧场的后备牛出生记录、健康问题记录和淘汰记录,统计了后备牛周岁前发生的主要健康问题,重点分析了后备牛腹泻和肺炎的发生情况随后备牛月龄和自然月份的关系;此外,还分析了后备牛周岁前的淘汰情况,以及淘汰风险与后备牛月龄和自然月份的关系。宁夏地区的荷斯坦牛中,腹泻和肺炎是后备牛在周岁前最易发生的健康问题,占所有健康问题的75%。后备牛腹泻集中发生在2月龄以内的犊牛中,肺炎病例在周岁前的各生命阶段中均有分布,总体上随着后备牛月龄的增加而减少。不同自然月份中,后备牛腹泻和肺炎的发生情况存在较大差异,腹泻在1~2月发生较多,肺炎在1~6月发病较多,冬季是宁夏地区规模化牧场健康管理的重点季节。周岁前的后备牛淘汰时,其平均淘汰日龄为160.21±110.00 天;随着后备牛月龄的增加,后备牛淘汰风险逐渐降低;不同自然月份中,8~12月淘汰的后备牛较多。结果揭示了宁夏地区荷斯坦牛后备牛周岁前的健康事件和淘汰发生情况,为该地区规模化牧场的后备牛管理提供了有用信息。 相似文献
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试验通过收集出生、产犊和离群的记录,探究宁夏地区荷斯坦牛成母牛的淘汰情况,分析影响该地区奶牛长寿性的因素。对15523头荷斯坦牛的生产寿命、在群寿命和利用胎次进行描述性统计,分析淘汰时的胎次、季节和泌乳阶段的分布情况;计算生产寿命、在群寿命和利用胎次之间的表型相关,利用固定模型分析场-出生年、出生季节、牧场规模、淘汰原因和头胎产犊月龄对长寿性的影响。结果显示,宁夏地区荷斯坦牛的平均利用胎次为2.36胎,平均生产寿命为736.59 d。荷斯坦牛成母牛在产后第1个月内的淘汰风险最高,随着泌乳阶段的延长,成母牛在每个胎次内的淘汰风险均逐渐降低;随着淘汰胎次的增加,奶牛淘汰更加集中发生在产后泌乳早期;生产寿命、在群寿命和利用胎次之间存在较高的表型相关(均>0.9),场-出生年、出生季节、牧场规模、淘汰原因和头胎产犊月龄对长寿性有显著影响(P<0.05),春季出生和22月龄头胎产犊的奶牛长寿性表现更好。本研究初步揭示了宁夏地区荷斯坦牛成母牛的淘汰规律和长寿性的影响因素,为宁夏地区牛群选育成母牛长寿性状奠定了基础。 相似文献