两种典型护坡草灌植物根系力学特性的试验研究

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土壤与根系在相互间的黏附力作用下形成活性有机体,根系通过加筋网络作用能显著增强土体的抗剪强度,这对于土壤的侵蚀保护和边坡浅层土体的稳固具有积极的意义。本文以生态护坡工程中常用的草灌植物：麦冬和多花木蓝为研究对象,通过室内外试验,结合计算模型,比较分析植物根系对土体抗剪强度的贡献值,为根系的固土效应研究提供有益参考。
　　论文第一部分通过室内试验。通过单根抗拉试验测量了麦冬及多花木蓝单根直径及抗拉力,得到了两种植物单根极限抗拉力与极限抗拉强度的关系曲线及方程。研究发现：两种植物单根的极限抗拉力均随直径的增大而增大,表现出显著的正幂函数关系；单根的极限抗拉强度均随直径的增大而减小,表现出显著的负幂函数关系。其中麦冬单根抗拉强度与直径的拟合关系式为： 0.28811.811    DTR D  ；多花木蓝根系单根抗拉强度与直径的拟合关系式为： 0.59437.191    DTR D  。通过单根拉拔试验,发现两种植物根系都具有一定的抗拔能力,且埋深为4cm的根系比埋深为2cm根系表现出更强的抗拔能力。说明在边坡生态防护工程中,根系入土深度较高的植物具有更好的固持土壤能力。对比分析两个室内试验结果,得到如下结论：在边坡发生失稳破坏时,细根多表现为拉断破坏,粗根则更多的被拔出,发生拉伸变形破坏。对于不同植物根系其极限抗拉力和极限拉拔力的研究具有重要工程意义。
　　论文第二部分通过原位直剪试验,测量麦冬及多花木蓝在无扰动状况下,根土复合体抗剪强度值,并结合控制试验---无根土的室内直剪试验,计算两种植物根系对土体抗剪强度增强的实测值：麦冬根系对土体抗剪强度的增加值为 5.61kPa,多花木蓝根系对土体抗剪强度的增加值为 5.77kPa。根土复合体的抗剪强度与位移的关系曲线呈现出一定规律：随土块位移的增加,抗剪强度值在达到某一峰值后逐渐下降并趋于稳定。这个过程表明,根系能更好的提高土体的延性,增加土体的变形能力,从而提高边坡的稳定性。试验中麦冬根系应变软化带位移为 28.2mm ,多花木蓝根系为54.7mm,相较于草本植物麦冬,小灌木多花木蓝对土体延性能力的提高更明显。
　　论文第三部分为模型分析,结合室内试验结果,通过 W&W 模型计算两种植物根系对土体抗剪强度增强的理论值。理论值与实测值的比较发现,模型计算出的抗剪强度增强值不同程度夸大了根系的实际贡献,误差值最小为5%,最大可达30%。含根土块的抗剪强度不能简单的由单根的累加求得,原位直剪方法能更准确的衡量根系对土体抗剪强度的增加值。通过模型进行根土复合体抗剪强度理论计算时,必须充分考虑土壤条件、根系分布等对模型参数取值的影响,以期得到更加精确的模型计算值。

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作者
赵冰琴;
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作者单位

三峡大学;

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授予单位三峡大学;
学科建筑与土木工程
授予学位硕士
导师姓名许文年,夏振尧;
年度 2013
页码
总页数
原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类土壤学;建筑结构;
关键词
植被护坡; 单根抗拉; 单根拉拔; 直剪试验; 根系固土模型;

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