林草混交根系加固邊坡的機(jī)理研究.pdf

1、近年來(lái)，植物邊坡的研究備受國(guó)內(nèi)外學(xué)者的關(guān)注，工程護(hù)坡和生態(tài)護(hù)坡相結(jié)合的護(hù)坡新技術(shù)也越來(lái)越受到重視。前人對(duì)植物莖葉及根-土復(fù)合體的室內(nèi)外試驗(yàn)研究均表明，植物對(duì)防治邊坡水土流失和提高邊坡土體穩(wěn)定性等方面有顯著作用。本文以香根草、小葉女貞與湖南本地黏性土的根-土復(fù)合體為研究對(duì)象，依托國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“高強(qiáng)度林草混交根系成型機(jī)理與邊坡根系土體加固機(jī)制研究”(項(xiàng)目號(hào):31270671，2013.01～2016.12)、國(guó)家林業(yè)局948項(xiàng)目“林

2、草一體化高穩(wěn)定性生態(tài)護(hù)坡技術(shù)引進(jìn)”（項(xiàng)目號(hào):2012-4-76，2012.01～2015.12）和湖南省自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目“植物邊坡力學(xué)特性研究”(項(xiàng)目號(hào):12JJ5015，2012.01～2014.12)等展開(kāi)研究。通過(guò)一系列針對(duì)香根草和小葉女貞的根-土復(fù)合體的降雨模擬試驗(yàn)、失水率測(cè)定試驗(yàn)、土壤抗蝕性能試驗(yàn)以及直剪試驗(yàn)和三軸剪切試驗(yàn)，研究了在不同因素影響下，林草混合邊坡土體含水量、土體抗侵蝕性能和根-土復(fù)合體強(qiáng)度以及應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系，

3、探索了混交根系含量、密度、分布形態(tài)和含水量的變化等因素對(duì)邊坡變形和穩(wěn)定性的影響規(guī)律。通過(guò)研究得到了主要的創(chuàng)新性結(jié)論如下:
　　（一）水文效應(yīng)方面
　　1、植物根系可以將土體內(nèi)的水分含量保持在一定的變化范圍之內(nèi)，能夠有效地平衡土體中的含水量，增強(qiáng)邊坡的穩(wěn)定性。而這種平衡效果還受邊坡的高度和混合植物種植密度的影響。
　　2、在林草混合植物的種植情況下，邊坡坡度越緩，植物種植密度越大，土體內(nèi)有效須根量越多。
　　3、植

4、物根系對(duì)土體抗崩解能力有很大的增強(qiáng)作用，根系越多，土體抗崩解能力越強(qiáng)，含水率越小，土壤完全崩解所需時(shí)間越長(zhǎng)，抗崩解能力也越強(qiáng)。
　　4、通過(guò)對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了Origin數(shù)據(jù)擬合，發(fā)現(xiàn)根系含量與抗崩解能力呈冪函數(shù)增長(zhǎng)關(guān)系，并提出了不同初始含水量和不同有效根密度條件下土壤完全崩解所需時(shí)間的計(jì)算公式。
　?。ǘ┝W(xué)效應(yīng)方面
　　1、混合植物根-土復(fù)合體的抗剪強(qiáng)度依然符合庫(kù)倫抗剪強(qiáng)度的變化規(guī)律。且隨著含水量的減小，根-土復(fù)合

5、體的抗剪強(qiáng)度逐漸增大，在最佳含水率時(shí)達(dá)到峰值。
　　2、植物根系的存在能夠有效的增加復(fù)合土體的抗剪強(qiáng)度，并且對(duì)于草本植物這種增強(qiáng)效果主要體現(xiàn)在粘聚力的增加上。當(dāng)含根量在某一定范圍內(nèi)，土體中根系越多，對(duì)土體的抗剪強(qiáng)度貢獻(xiàn)也就越大;
　　3、直根和斜根對(duì)根-土復(fù)合體的抗剪強(qiáng)度的影響規(guī)律是相似的，都是隨著根量的增加而增強(qiáng);
　　4、通過(guò)研究，探討了纖維束模型中荷載不同分配方式對(duì)計(jì)算結(jié)果的影響。在對(duì)已有模型進(jìn)行改進(jìn)的基礎(chǔ)上，提