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应用分形维数研究狗牙根根系边坡固坡效应 总被引：1，自引：0，他引：1
植物根系形态非常复杂,很难定量确定根系对边坡土体的防护作用。笔者选择常见护坡植物狗牙根为研究对象,根据自主研发的分形维数计算软件确定狗牙根根系分形维数,提出基于根系分形特征的固土机理数值分析方法,将根土复合体当作由土体、根系所联系起来的有机体,研究在雨水侵蚀力和坡面径流侵蚀力作用下,不同根系分形特征对土体位移场的影响。根据根系分形维数与表层位移关系曲线,建立分形维数与边坡土体稳定性的相互关系,明确边坡植入狗牙根根系对表层土体稳定性影响,研究结果表明,分形维数与数值计算相结合,能够反映植物根系形态对边坡表层土体位移的影响,对于植物生态边坡的设计与施工具有现实的指导意义。 相似文献
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本文通过室内三轴试验研究冻融作用下边坡表层粉质粘土土体随含水量、密实度、冻融次数、是否存在植物根系等不同条件下土的力学指标变化规律,对提高季冻区边坡防护效果具有一定的理论指导意义。研究结果表明:(1)土体主应力差在植物根系作用下明显提高,在含水率13%左右提高明显;加根土主应力差随土的密实度增加而显著提高。(2)含水率较小时,土体黏聚力随含水率的增加而增大,当含水率在13%左右时,黏聚力最大,当含水率大于13%后,黏聚力开始随含水率增加而减小。植物根系作用下粘聚力随土体密实度增加而增大。(3)随含水率增加土体内摩擦角减小,含水率越大内摩擦角减小幅度越大。含水率较大时植物根系对土体内摩擦角影响较小;含水率较小和密实度较大时植物根系对提高土内摩擦角作用明显。 相似文献
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公路植物护坡水文与力学效应的理论研究 总被引：1，自引：0，他引：1
公路边坡种植植物后土体和植物体系组成有机整体，提高了边坡的稳定性。其中茎叶的水文效应与根系的力学效应起着主要的作用。建立茎叶的水文模型以及根一土相互作用力学模型，即可以定性及定量分析植物的护坡作用，为植物护坡工程的设计计算提供一定的参考，以达到减小水土流失和边坡病害的发生的目的。 相似文献
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《中南林业科技大学学报(自然科学版)》2015,(5)
通过对模型箱根—土的试验研究,探索了混合种植林草的边坡土体的初始含水量、边坡坡度及有效根密度等对边坡土体抗崩解能力的影响。研究结果表明:边坡土体的抗崩解能力不但与边坡坡度和土体的初始含水量有关,更与边坡土体中的有效根密度有关;在一定的初始含水量条件下,土体抗崩解能力随着有效根密度的增大而呈幂函数增长趋势;在此基础上提出了不同初始含水量和不同有效根密度条件下土壤完全崩解所需时间的计算公式。研究结果为揭示植物根系对边坡稳定性的增强机理提供了理论基础,也对促进生态护坡和植物边坡的水土保持等技术的发展具有一定的理论及工程应用价值。 相似文献
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《中南林业科技大学学报(自然科学版)》2016,(8)
通过对香根草根-土复合体的室内直剪试验,探讨了根系直径和分布方式对根-土复合体抗剪强度的影响。研究发现,在其它条件相同的情况下,垂直加斜交等量布根时,复合体的抗剪强度最高;垂直加水平等量布根时,其抗剪强度最低;其它布根方式时,其抗剪强度介于上述二者之间。研究表明,根系分布方式对根-土复合体的粘聚力的影响是非常明显的,而对其内摩擦角的影响却并不明显。同时,在相同根系数量和布根方式条件下,随着根系直径的增大根-土复合体的抗剪强度及内摩擦角先增大后减小。当根系直径达到某一值时,根-土复合体的抗剪强度达到最大值。研究结果对进一步探索生态护坡工程中根-土复合体的抗剪强度形成机理具有重要的理论意义,也为生态护坡工程的强度和边坡稳定分析提供了理论依据。 相似文献
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【目的】研究微生物诱导碳酸钙沉淀技术（Microbially induced calcium carbonate precipitation, MICP）对红黏土物理性质及红黏土边坡稳定性的影响。【方法】采用三轴固结不排水剪切试验、变水头渗透试验比较微生物改良前后的红黏土抗剪强度和渗透性变化,用ABAQUS有限元软件模拟降雨作用下不同改良深度红黏土边坡的稳定性。【结果】微生物改良红黏土有效内摩擦角提高了18.73%,有效黏聚力提高了116.47%,渗透系数降低两个数量级。有限元结果表明,用微生物对红黏土边坡进行改良防护,边坡的位移得到较好的限制,随着改良深度的加深,对位移限制作用逐渐减弱,但改良深度穿过边坡滑移面时又会提高位移限制效果。微生物改良对边坡水平位移的约束效果要优于对竖向位移的约束效果。边坡塑性区的分布随改良深度的加深逐渐往边坡内部转移。对红黏土边坡浅层土的改良显著提高了边坡安全系数,随着改良区域的加深,边坡安全系数增幅减小。改良深度到达5 m时,改良区域穿过了边坡的滑动面,此时边坡的最大总位移减小93.66%,最大塑性应变减小98.46%,安全系数由1.07增至1.46,边... 相似文献
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3种散生竹的单根抗拉力学特性 总被引：5，自引：0，他引：5
植被在改善生态环境、减少水土流失、涵养水源、固土护坡等方面具有其他工程措施所不能替代的作用.现有研究表明,植物根系对土壤的力学作用,能够稳定土层结构、提高土壤的抗剪强度,是植被实现固土护坡的重要手段(Roering et al.,2003;李绍才等,2006;吕春娟等,2011).
林木根系的抗拉力学特性是影响根系固土护坡效果的重要因素(陈丽华等,2008).植物根系由众多单根构成,单根是发生根土力学作用的基本单元,单根的抗拉能力及抵抗形变能力决定了植株受外力时的整体形变状态及对土壤的约束能力,因此,具有较大抗拉强度的单根构成的根系将有助于土壤的稳固和增强. 相似文献
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为探究植物纤维毯护坡措施在黄土沟壑区对沟道边坡产流产沙和土壤的影响,采用野外人工模拟降雨试验和野外监测相结合的方法,在模拟降雨试验中,设计3个雨强,测定植物纤维毯的径流量和产沙量;在野外小区监测中,通过测定土壤物理及化学指标,评价植物纤维毯对土壤的改良作用。结果表明:植物纤维毯护坡措施在降雨强度为30 mm·h~(-1)、70 mm·h~(-1)和120 mm·h~(-1)时均能有效地抑制径流产沙,平均减流效益为63.33%,平均减沙效益为84.16%,减流效益和减沙效益均在降雨强度为30 mm·h~(-1)时最高。植物纤维毯护坡措施抑制径流产沙的效果受降雨强度影响,随着降雨强度不断增加,植物纤维毯边坡的径流量和产沙量不断增加,减流、减沙效益不同程度降低,平均径流量由降雨强度为30 mm·h~(-1)时的3.71 L增加到降雨强度为120 mm·h~(-1)时的4.22 L,平均产沙量由降雨强度为30 mm·h~(-1)时的10.99 g增加到降雨强度为120 mm·h~(-1)时的66.72 g;平均减流效益由降雨强度为30 mm·h~(-1)时的72.13%降到降雨强度为120 mm·h~(-1)时的47.76%,平均减沙效益由降雨强度为30 mm·h~(-1)时的88.77%降到降雨强度为120 mm·h~(-1)时的79.95%。植物纤维毯护坡措施可改良坡面表层土壤,植物纤维毯坡面表层土壤的土壤含水量和总孔隙度较裸坡显著提高,土壤含水率平均提高5.70%,总孔隙度平均提高13.07%,全氮和有机质含量也显著提升,全氮含量平均是裸坡的1.88倍,有机质含量平均是裸坡的2.22倍。植物纤维毯能够有效降低黄土丘陵沟壑区沟道边坡土壤侵蚀,减少产流,改善土壤理化性质,减沙效益优于减流效益。 相似文献
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本文以江苏省宿迁市绿化常用草本植物高羊茅为研究对象,通过植物学和材料力学的研究方法,对高羊茅根系的土体分布特征和单根抗拉力学特性进行研究分析。结果显示:在0~40 cm土层中,高羊茅直径≤1.0 mm的根系密度大于直径>1.0 mm的根系,且其生物量随土层深度的增加而减少;高羊茅根系的单根抗拉力与根系直径之间呈正相关关系,抗拉强度与直径之间呈负相关关系。研究表明高羊茅根系具有较强的固土护坡能力,可以有效增强土体稳定性,在减缓公路土石边坡水土流失方面发挥较大作用。 相似文献
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微生物固化粉土坡面能够提高粉土边坡的抗侵蚀能力,微生物固化防护层的物理力学特性以及植物的适生性是影响该技术应用的重要因素。采用巴氏芽孢杆菌以及胶结液对粉土进行表层喷洒固化处理,研究高羊茅和披碱草在微生物固化表层的粉土中的出苗生长情况。试验结果显示,提高胶结液浓度能够获得更高的粉土表层固化层强度。采用高浓度胶结液的固化层水稳定性更好。粉土表层经微生物固化后高羊茅和披碱草的出苗率随着固化层贯入阻力的提高而降低,出苗时间延迟4～5 d。固化层贯入阻力低于280 k Pa时,出苗率可达到80%以上。采用菌液和浓度为0.75～1.00 mol/L、喷洒量0.06 m L/cm2的胶结液喷洒3遍处理,可以保证粉土坡面既具有一定防护强度,又能够保证高羊茅正常生长。粉土经微生物固化表层后不适于披碱草的生长。研究结果表明,微生物固化粉土坡面对草本植物具有一定的适生性;植物种类及固化层强度是影响出苗率和出苗速率指数的重要因素。将微生物坡面防护与植物防护相结合的粉土坡面防护技术有良好的发展潜力。 相似文献
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指出了高边坡是公路工程建设中较为常见的工程形式,为了确保路基高边坡的稳定性,在分析边坡坡率、边坡高度、坡长、边坡土的性质、自然条件等主要因素对边坡稳定性的影响的基础上,提出了植物防护、工程防护两种防护措施及其防护要点,以期为路基高边坡的设计、施工、防护提供一定的参考。 相似文献
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铁路路基边坡的植被防护 总被引：1，自引：0，他引：1
一、路基边坡被伤害的直接原因——水土流失。没有防护的边坡表面,在雨水的作用下,侵蚀沟急剧下切,为害面积不断扩犬,造成路基的坍塌。严重者,路基可由局部坍塌形成全面崩溃——断道,影响铁路的安全运输 二、路基边坡的植被防护: 1.植被护坡:在路基边坡上,营造灌木林。利用灌木林林冠阻拦降水及网状根系固土功能,起到保持水土,稳固路基的作用。在土壤条件极差的路基边坡,可先铺种草皮进行初级防护,待条件得到改善以后,营造灌木林。 相似文献
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关于植物根系形态分布研究进展与新方法探讨 总被引：3，自引：0，他引：3
根系是影响植物生长的重要组成部分,同时根系对浅层边坡加固具有重要作用。根系结构是一个具有自相似特征的非规整复杂形体,欧氏几何中难以定量测量,将分形理论应用于根系结构中,能很好的定量描述根系结构形态。本文分析植物根系护坡和分形理论在植物根系中应用这两个领域国内外研究成果。在此基础上提出,基于L-系统理论构建植物根系形态模型,利用有限元软件数值模拟根系模型与土共同作用对边坡稳定性影响的思路。 相似文献
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基于植物生长过程的根系固土机制及Wu模型参数优化 总被引：4，自引：0，他引：4
【目的】为提高植物根系固土效果模型量化的准确性,针对植物根系在土壤中受破坏的不同方式,基于植物生长过程的根土复合体直剪试验,利用根的拔出与抗拉试验,分析根系在不同生长时期的受力机制,定量评估植物根系对土壤的加固效果。【方法】在原有直剪仪器的基础上,设计了一套分离式、可测定盆栽植物根系固土效果的装置。将12棵3年生山矾幼树样本直接种植于直剪盒,针对移植后1个月、4个月和1年后山矾根系的单根抗拉强度、拔出强度和根土复合体的抗剪强度进行测定,建立植物单根直径与单根抗拉强度、拔出强度的关系曲线。在时间尺度上,研究影响其根系固土的相关参数变化,分析根系与土壤的相互作用机制和根系的破坏情况,并优化现有Wu模型,并尝试评估动态生长过程中的根系固土效果。【结果】1)植物根系固土效果受抗拉强度与拔出强度的共同影响,在植物的生长的过程中,拔出强度对固土效果的影响比抗拉强度更加显著;2)随着植物种植时间的增加,4个月后根土复合体的抗剪切强度显著增加,1年后根土复合体的抗剪切强度较前4个月增长放缓。根土复合体发生剪切破坏后,根系发生断裂破坏的概率随种植时间的增加而增加。3)将根系抗拉和拔出强度2个参数加入到植物根系固土模型的计算中,可以更好地反映植物根系固土效果,特别是对于植物移植生长过程,模型计算结果与实际值平均相差仅为8.13%。【结论】植物根系在1年的生长周期内,根系数量不会发生较大变化,根系抗拉强度由其材料属性决定,也不会发生较大变化。而根系与土壤间的键合则变得更加紧密,根系的拔出强度增加显著,更多的根系在土壤发生破坏时发生断裂,最终提高根系加固土壤的效果。 相似文献
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植物护坡及其生态效应研究 总被引：1，自引：0，他引：1
河道生态系统中的河岸侵蚀和滨水缓冲带建设倍受关注。本文以上海市浦东新区机场镇的生态河道示范工程为例,探讨了以生态修复和稳定坡岸为目标的植物护坡技术在生态河道坡岸修复中的应用及其生态效应。在不同河段分别采用了全系列生态护坡、土壤生物工程护坡和复合式生物稳定等三类植物护坡技术。通过对工程实施后3年（2004～2006年）来的生态监测发现,护坡植物生长良好,新生枝叶和根系的护坡作用明显,土壤抗剪强度明显增加,河岸土壤侵蚀得到有效控制,坡岸的结构稳定性增强;同时河岸生境得到改善,本地植物快速恢复,生物多样性增加,河岸植物群落结构由单一结构向复杂结构转变,生态稳定性逐渐增强。生态河道的植物坡岸修复技术可以在我国各类坡岸的生态修复和边坡稳定中广泛运用。 相似文献
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林木根系与黄土复合体的三轴试验 总被引：4，自引：0，他引：4
以林木根系为研究对象,将根系与土壤视为一个整体,用三轴压缩试验方法研究根土复合体的应力-应变及强度特性,探讨不同根系直径、根系分布方式、复合体含水量和围压下的极限主应力差和加根效果,得出根土复合体的强度指标.结果表明:根土复合体在含水量相同的情况下,随根径增大,复合体的强度提高率增大.水平根的根土复合体随含水量增加,复合体的强度提高率减小;垂直根和复合根的复合体随含水量增加,复合体的强度提高率增大.垂直根和复合根的根土复合体能明显提高土体的强度,水平根的根土复合体对于提高土体强度效果不是很明显. 相似文献
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植被护坡主要是依靠坡面植被地下根系的力学效应和茎叶的水文效应来实现的。本文通过对乔木层、灌木层、草本层和枯枝落叶层的降雨截留、削弱溅蚀等水文作用机制的研究,构建了公路边坡植被降雨截留和所消减的降雨动能的理论模型。 相似文献
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深基坑逐层开挖,逐层在边坡以较密排列打入土钉钢筋,强化坑边坡土体的受力,并在坡面上设钢筋网,分层喷射混凝土,这就是深基坑支护中的土钉支护方法。这种方法与锚杆支护、加筋比较,具有独特的优点。 相似文献