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四种植物根系提高土体抗剪强度有效性研究

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声明

1 前言

1.1研究目的及意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 国外研究现状

1.2.2国内研究现状

1.3存在的问题

2研究区概况

2.1 地理位置

2.2地形地貌

2.3气候条件

2.4土壤植被条件

2.5研究内容及技术路线

2.5.1研究内容

2.5.2技术路线

3试验材料与方法

3.1试验材料

3.1.1根系的采集

3.1.2试验根的选取

3.2试验方法

3.2.1基础试验

3.2.2直接剪切试验

3.2.3十字板剪切试验

4 4种植物根系提高土体抗剪特性研究

4.1.年生长初期根系提高土体抗剪特性研究

4.1.1 土壤孔隙水承压时根-土复合体抗剪特性

4.1.2年生长初期非降雨条件根系提高土体抗剪强度有效性

4.1.3年生长初期不同土壤孔隙水承压条件下根-土复合体抗剪特性的差异

4.2年生长旺盛期根系提高土体抗剪特性研究

4.2.1 土壤孔隙水承压时根系提高土体抗剪特性

4.2.2 生长旺盛期非降雨条件根系提高土体抗剪强度有效性

4.2.3 生长旺盛期不同承压条件下根-土复合体抗剪特性的差异性

4.3不同生长时期布根径级相同的根-土复合体抗剪特性差异

4.4根系提高土体抗剪强度的实地验证

4.5 小结

5影响根-土复合体抗剪特性的因素

5.1 土壤性状对根-土复合体抗剪特性的影响

5.1.1 土壤含水率对根-土复合体抗剪特性的影响

5.1.2土壤密实度对根-土复合体抗剪特性的影响

5.2根系特征对根-土复合体抗剪特性的影响

5.2.1 布根方式对复合体抗剪强度指标的影响

5.2.2布根截面积相同根数不同对复合体抗剪强度及强度指标的影响

5.2.3根径对根-土复合体抗剪特性的影响

5.3 自然因素对根-土复合体抗剪特性的影响

5.3.1 根系埋深对根-土复合体抗剪强度的影响

5.3.2根-土复合体变形量与其剪应力的相互关系

5.3.3 根-土复合体变形速率对其抗剪强度的影响

5.4 小结

6讨论

7结论

致 谢

参考文献

作者简介

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摘要

本文基于弹塑性力学,土力学和水土保持学原理和方法,采用室内直剪试验和野外十字板剪切试验相结合的技术路线探讨风水复合侵蚀区4种典型固土植物的根系对土体抗剪强度的影响,以及根—土复合体的抗剪特性。通过对不同生长时期4种植物根—土复合体的室内直剪试验研究,结果表明:不同生长时期根—土复合体抗剪特性不同,但沙地柏(Sabina valgaris Ant)、沙柳(Salix psammophila C.Wang et Ch.Y.Yang)柠条(Caragana microphylla Lam.)、白沙蒿(Artemisia sphaerocephala Krasch.)根—土复合体在埋深1.5m(25kPa)的浅层范围内抗剪强度均大于素土,在根径相同(1.25mm)的条件下,根系生长初期,其粘聚力增加的大小顺序为沙柳复合体>沙地柏复合体>柠条复合体>白沙蒿复合体,在根系生长旺盛期,其粘聚力增加率的变化范围在4.6%~46.23%之间,大小顺序为柠条>沙地柏>沙柳>白沙蒿;在代表根径级及前后各一个径级范围内,随着根径的增加4种植物根—土复合体的抗剪强度均有不同程度的增大;根—土复合体内摩擦角随着含水率的增加而线性降低,粘聚力随着含水率的增加呈先增加后降低的趋势;随土壤密实度的增加,根—土复合体粘聚力呈幂指数增加趋势,内摩擦角变化不明显:柠条根—土复合体当布根截面积为定值时,抗剪强度随着布根数量的增加而增加;布根方式不同柠条根—土复合体抗剪强度的差异为:45°逆向>垂直>45°侧向>45°正向。

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