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1.
[目的]研究草本植物根系对边坡浅层土体抗剪强度的影响规律。[方法]以阜新海州露天煤矿为工程依托,采用理论分析方法,建立了草本植物根系与土相互作用的力学模型,深化了草本植物根系固土改性的力学认识;采用直剪试验,选用马唐草与狗尾草为研究对象,研究了不同含根率与不同含水率共同作用下根-土复合体的抗剪强度及其相关参数的变化规律。[结果]根-土复合体的最佳抗剪强度与最优含根率相对应;2种草本植物根-土复合体抗剪强度随正压力的增加而增大,随含水率的增加而降低,在未达到含根率之前,随含根率增加而增大;根-土复合体黏聚力与抗剪强度变化规律相似,根系提高土体的抗剪强度主要体现在土体黏聚力的增加。[结论]该研究可为浅层边坡的固土稳定提供参考。 相似文献
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[目的]研究4种不同土壤生物工程措施对边坡土体抗剪强度的提高作用。[方法]设置了一处长40 m的人工边坡,在边坡上使用扦插、灌丛垫、层栽与梢捆4种土壤生物工程措施,并在施工8、12个月后分别开展根系现场调查,在实验室进行单根抗拉试验,并引入RWM模型量化研究4种不同土壤生物工程对边坡抗剪强度的提高作用。[结果]旱柳根系抗拉强度随根系直径增大逐渐减小,能产生显著的根系加筋作用;随着土层深度的增加,根的面积比减小,4种土壤生物工程措施完工12个月后的各径级的根系截面积比率(RAR)相比于8个月后提高43.75%~69.38%;土壤生物工程可以明显提高边坡的抗剪强度,随着根系的发展,12个月以后各种措施附加黏聚力比8个月时有明显的增长。20 cm土层深度时灌丛垫与梢捆措施附加黏聚力高于扦插和层栽,且根系所产生的附加黏聚力最大,对边坡的浅层土壤的加筋作用优于另外2种措施。20 cm深度以下灌丛垫与梢捆措施根系附加黏聚力逐渐下降,而扦插与层栽措施附加黏聚力逐渐增加,对深层土壤具有一定的锚固作用。[结论]研究可为土壤生物工程技术在农田水利护坡中的广泛应用提供量化评价方法和理论指导。 相似文献
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石漠化区多花木蓝和双荚决明根土复合体抗剪特性研究 总被引：1，自引：0，他引：1
石漠化地区土壤易流失,植被恢复难度大。选取贵州石漠化区有代表性的灌木树种多花木蓝和双荚决明为研究对象,采用四联直剪仪对多花木蓝和双荚决明根-石灰土重塑试样进行直剪试验,主要分析了根径、法向压力和含水率对根土复合体抗剪特性的影响。结果表明:植物根系的存在对土体抗剪强度有积极作用,主要以加筋的形式增强土体的抗剪强度,以根径2～3 mm对石漠化地区固坡护坡效果较好。法向压力对复合体抗剪特性的影响最显著,因其影响复合体的密实性来间接影响抗剪强度,表现为法向压力越大,土体密实性越好,根土复合体抗剪强度越大。根土复合体的抗剪强度随含水率的增加呈先增加后减小的趋势,在含水率14.3%时,根土复合体抗剪强度最大,固土效果最佳。2种植物中,多花木蓝总体上较双荚决明更能增强土体抗剪强度。本研究可为石漠化地区边坡绿化和水土保持树种的筛选及根径大小的控制提供参考。 相似文献
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为了定量化分析在不同坡度条件下植被根系对边坡稳定性的贡献,采用不固结不排水三轴压缩试验测定研究区不含根土体及2种灌木植物根-土复合体的抗剪强度参数,应用极限平衡法分析不同坡度对边坡稳定性的影响。通过算例分析,发现当坡度在25°以下时,有根系边坡的稳定系数比素土边坡的稳定系数增大1倍以上;当坡度在25°~50°之间时,种植灌木四翅滨藜的边坡稳定性较种植柠条锦鸡儿边坡平均增加38%,其中四翅滨藜可提高边坡稳定系数1.38~0.80,柠条锦鸡儿提高边坡稳定系数在1.03~0.56之间,植物根系对边坡土体发挥着重要的加筋和锚固作用;当边坡坡度超过55°时,2种灌木植物根系对边坡稳定性的影响相对较小。 相似文献
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紧实胁迫对不同类型土壤玉米根系时空分布及活力的影响 总被引：10，自引：0，他引：10
【目的】明确不同土壤类型玉米根系时空分布、根系活力、玉米产量及其对土壤紧实胁迫的响应。【方法】采用微区桶栽,设计土壤类型和紧实度两因素试验,研究紧实胁迫下玉米根分布、活力及产量变化特征。【结果】紧实胁迫下玉米根形态指标（根干重、根长度、根体积和根条数）及产量均呈下降趋势,3类土壤上根形态指标大小和产量高低均表现为：潮土>砂姜黑土>黄褐土;根吸收活力（根总吸收面积、活跃吸收面积和根脱氢酶活性）及根系还原强度与根形态指标变化趋势一致,但比吸收表面、比活跃吸收表面随紧实度增加而增大。降低紧实度促进了单株根系干重、长度、吸收活力和产量的增加,尤其促进了20—40 cm 土层根长密度和根干重密度的增加,但单根的吸收能力呈下降趋势;3类土壤上玉米根系生长、根活力和产量对紧实胁迫的响应以砂姜黑土和黄褐土较为敏感。【结论】紧实胁迫严重限制了根系生长、分布和吸收功能以及产量形成,但根系并不是被动地忍受逆境的胁迫,而是积极主动地调节其生理代谢过程,以减缓紧实胁迫伤害,但缓解能力有限,且不同类型土壤上根系的响应程度与土壤本身理化性质密切相关。 相似文献
6.
黄土高原植物根系增强土体抗剪强度的模型与试验研究 总被引：3，自引：0，他引：3
为研究黄土高原植物根系固土力学机制,通过Wu & Waldron(WWM)模型和Fiber Bundle(FBM)模型, 确定了黄土高原地区主要造林树种油松、刺槐、荆条和丁香4种植物根系对土体抗剪强度的增强作用,并用原位直剪试验对其进行了验证。应用ABAQUS有限元软件构建造林边坡稳定性分析模型,通过数值模拟的方法从边坡尺度上量化4种不同植物根系固土作用。结果表明:通过原位直剪试验的验证,发现评价植物根系对土体抗剪强度增强作用的WWM、FBM模型均存在一定的误差,因而建议进一步完善该理论模型。同时,基于原位直剪试验测定的根系对土体抗剪强度的增强作用,进行边坡稳定性分析,发现4种植物造林边坡稳定性均高于裸坡,边坡安全系数平均提高4.38%,最大等效塑性应变平均减小50.08%,最大水平位移平均减小40.83%,最大竖向位移平均减小14.84%;4种植物措施中,荆条造林措施对浅表层土体的固土效果最佳。研究结论为评价造林边坡的稳定性,揭示根系固土的力学机理提供理论基础和科学依据。 相似文献
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高等级公路边坡植物护坡机理与深根锚固作用 总被引：3，自引：0，他引：3
从植物根系的力学作用、茎叶及枯枝落叶的水文效应、植物的蒸腾排水效应3个方面分析了植物护坡的作用机理.通过对胡枝子(Lespedeza bicolor Turcz)根系的野外试验证实:深根具有锚固作用;有植物根系的边坡,在剪切处于不同阶段时,抗剪强度由根与土的复合体和植物根共同承担;植物根系不能延长土体结构发生破坏的时间,只能延长根与土复合体的破坏过程. 相似文献
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针对公路边坡开挖可能导致生态破坏和边坡失稳等问题，分别从理论上分析植物根系生态护坡的力学机理和从试验上研究根系的抗拉锚固能力.理论研究表明，根系提高土的抗剪强度主要是通过根-土接触面的摩擦力把土中的剪应力转换成根的拉应力来实现的；根系在生长时分泌了大量高分子聚合物，将其表面附近的土颗粒聚集起来，从而抵抗边坡土体受水流等因素的侵蚀.刺槐幼株根系的抗拉强度试验研究表明：侧根抗拉强度最大值大于主根的抗拉强度最大值，其最大值可达91.41 MPa；与HPB235钢材强度设计值210 MPa相比，该株刺槐根系的抗拉强度可达到其1/4～1/2. 相似文献
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植物根系固土护坡效应的原位测定 总被引：8，自引：1，他引：7
通过对南望山山脚下樟树的4个含根土样和素土样在现场进行原位剪切试验,对比素土样和4个含根土样的强度值、位移值,分析评价植物根系的固土护坡效应。结果表明:1)根系的存在提高了土体的峰值强度和残余强度,且根系提高土体残余强度的程度更高;2)同素土样相比,4个含根土样在强度峰值点对应的位移值更大,在土体被剪破前,含根土体能够承受更大的变形,根系增加了土体的延性;3)含根土体的应变软化段曲线较素土体的更加平缓,根系降低了土体峰值点后抗剪强度的减小幅度,使土体在较大应变处仍能保持较高的强度,提高了土体的延性;4)剪切断面上总根长、根面积比与土体抗剪强度的增量均成正相关。 相似文献