發(fā)布時間：2020-08-10 22:16

【摘要】：草方格沙障廣泛應(yīng)用于荒漠化的治理,該方法將麥稈、稻草等植物莖稈插入沙土內(nèi)并在沙土表面鋪設(shè)成方格狀,通過增加地表粗糙度達到固沙目的,是一種綠色環(huán)保的重要工程方法。目前已有學(xué)者設(shè)計出“固沙車”實現(xiàn)了草方格的機械化鋪設(shè),但在確定圓刃刀盤插草刀工作參數(shù)時仍主要依靠人為經(jīng)驗。本文旨在通過試驗與DEM模擬相結(jié)合的方法,測量插草過程中刀盤豎直方向的插草阻力及土壤內(nèi)部土壓力,初步分析“固沙車”插草阻力的影響因素,為離散元法研究“固沙車”奠定一定的基礎(chǔ)。主要研究內(nèi)容和結(jié)論如下:1.本文首先進行了試驗系統(tǒng)的設(shè)計及參數(shù)測定,并進行了簡單下壓式固沙插草試驗。試驗發(fā)現(xiàn)刀盤豎直方向插草阻力的最大值幾乎不受插草速度的影響,受刀刃形狀的影響較小,隨著鋪設(shè)草稈厚度的增加而增加;而刀盤正下方土壓力隨著插草速度及鋪設(shè)草稈厚度的增加而增加,但受刀刃形狀影響較小。另外,通過測量刀盤兩側(cè)沙土的土壓力,發(fā)現(xiàn)插草刀盤在插草過程中對沙土在水平方向的擾動作用比在豎直方向的更明顯。2.其次,本文采用試驗與DEM相結(jié)合的方法進行了數(shù)值模型參數(shù)標定。通過將沙土堆積休止角的模擬結(jié)果與試驗結(jié)果進行比對確定出沙土顆粒的物性參數(shù);通過將簡單下壓式固沙插草試驗過程中草稈的運動與DEM模擬結(jié)果進行對比分析,確定了刀盤豎直插草速度與草稈在打折點向刀盤轉(zhuǎn)動時轉(zhuǎn)動參數(shù)的標定方法。3.最后,本文建立了圓刃刀盤滾動插草的數(shù)值模型并進行了 DEM仿真模擬。首先對草稈在固沙車滾動插草作業(yè)過程中的運動進行了理論分析,將草稈簡化為三段式剛體,每根草稈的運動規(guī)律相同,為中間段豎直勻減速平移與兩邊長段繞中間段勻減速定軸轉(zhuǎn)動的復(fù)合平面運動。并在此基礎(chǔ)上建立了固沙車圓刃刀盤滾動插草的離散元數(shù)值模型,發(fā)現(xiàn)在水平前進速度4-10 cm/s時,刀盤豎直方向插草阻力幾乎不受前進速度的影響,而刀盤豎直方向插草阻力隨鋪設(shè)草稈厚度的增加而增大,單位刀盤厚度的豎直方向穩(wěn)態(tài)插草阻力在2-6 mm區(qū)間內(nèi)隨著刀盤厚度的增大而減小。
【學(xué)位授予單位】：北京林業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：S288
【圖文】：

＾到固沙的目的，而障礙物的首要目的是阻沙，然后才是固沙，不能從根本題。因此，當前應(yīng)該進一步研究“化學(xué)－生物－機械沙障”等治沙措施的綜技術(shù)。逡逑在機械沙障治沙措施中，防風固沙效果較理想、使用較多的則是草方格沙格沙障（圖１．２）是半隱蔽式沙障的一種，將麥稈、稻草、蘆葦?shù)热嵝圆穆袢肷惩羶?nèi)，并將露在沙土表面的部分編排成方格狀（孫濤，劉虎俊等，２０１２，劉虎俊等，２０１３），該方法于１９５６年由原蘇聯(lián)學(xué)者彼得洛夫引進我國應(yīng)用研究表明，沙土表面３０ｃｍ高度內(nèi)流域的沙土含量可以達到風沙流總量的９１邋ｍｘｌ邋ｍ的方格尺寸最為合理，草方格沙障一般要求直立于沙土表面的２０ｃｍ，插入深度約丨５ｃｍ，近地表（０－２０ｃｍ高度內(nèi)）輸沙率可降低為流沙％左右，地面風速能夠降低４０多倍（劉姝穎，李寧等，２０１４；劉大為，２０１３）

逡逑在機械沙障治沙措施中，防風固沙效果較理想、使用較多的則是草方格沙障。逡逑草方格沙障（圖１．２）是半隱蔽式沙障的一種，將麥稈、稻草、蘆葦?shù)热嵝圆牧系腻义系撞柯袢肷惩羶?nèi)，并將露在沙土表面的部分編排成方格狀（孫濤，劉虎俊等，２０１２；逡逑馬瑞，劉虎俊等，２０１３），該方法于１９５６年由原蘇聯(lián)學(xué)者彼得洛夫引進我國應(yīng)用。逡逑己有研究表明，沙土表面３０ｃｍ高度內(nèi)流域的沙土含量可以達到風沙流總量的９０％，逡逑發(fā)現(xiàn)１邋ｍｘｌ邋ｍ的方格尺寸最為合理，草方格沙障一般要求直立于沙土表面的高度逡逑約２０ｃｍ，插入深度約丨５ｃｍ，近地表（０－２０ｃｍ高度內(nèi)）輸沙率可降低為流沙區(qū)的逡逑０．２％左右，地面風速能夠降低４０多倍（劉姝穎，李寧等，２０１４；劉大為，２０１３）。逡逑ｍｍ逡逑圖１．２草方格沙障邐圖１．４機械化鋪設(shè)存在的問題逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋１．２邋Ｓｔｒａｗ邋ｃｈｅｃｋｅｒｂｏａｒｄｓ邐Ｆｉｇｕｒｅ邋１．４邋Ｐｒｏｂｌｅｍｓ邋ｗｉｔｈ邋ｍｅｃｈａｎｉｚｅｄ邋ｉｎｓｅｒｔｉｎｇ逡逑圖１．３多功能立體固沙車（李村，２０１７）逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋１．３邋Ｓｔｅｒｅｏ邋ｓａｎｄ－ｆｉｘｉｎｇ邋ｖｅｈｉｃｌｅ逡逑目前鋪設(shè)草方格采用人工作業(yè)與機械鋪設(shè)兩種方式。人鋪設(shè)的草方格固沙逡逑效果較好

＾到固沙的目的，而障礙物的首要目的是阻沙，然后才是固沙，不能從根本題。因此，當前應(yīng)該進一步研究“化學(xué)－生物－機械沙障”等治沙措施的綜技術(shù)。逡逑在機械沙障治沙措施中，防風固沙效果較理想、使用較多的則是草方格沙格沙障（圖１．２）是半隱蔽式沙障的一種，將麥稈、稻草、蘆葦?shù)热嵝圆穆袢肷惩羶?nèi)，并將露在沙土表面的部分編排成方格狀（孫濤，劉虎俊等，２０１２，劉虎俊等，２０１３），該方法于１９５６年由原蘇聯(lián)學(xué)者彼得洛夫引進我國應(yīng)用研究表明，沙土表面３０ｃｍ高度內(nèi)流域的沙土含量可以達到風沙流總量的９１邋ｍｘｌ邋ｍ的方格尺寸最為合理，草方格沙障一般要求直立于沙土表面的２０ｃｍ，插入深度約丨５ｃｍ，近地表（０－２０ｃｍ高度內(nèi)）輸沙率可降低為流沙％左右，地面風速能夠降低４０多倍（劉姝穎，李寧等，２０１４；劉大為，２０１３）

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