兩種典型護坡草灌植物根系力學(xué)特性的試驗研究.pdf

1、　　土壤與根系在相互間的黏附力作用下形成活性有機體,根系通過加筋網(wǎng)絡(luò)作用能顯著增強土體的抗剪強度,這對于土壤的侵蝕保護和邊坡淺層土體的穩(wěn)固具有積極的意義。本文以生態(tài)護坡工程中常用的草灌植物：麥冬和多花木藍為研究對象,通過室內(nèi)外試驗,結(jié)合計算模型,比較分析植物根系對土體抗剪強度的貢獻值,為根系的固土效應(yīng)研究提供有益參考。
　　論文第一部分通過室內(nèi)試驗。通過單根抗拉試驗測量了麥冬及多花木藍單根直徑及抗拉力,得到了兩種植物單根極限抗拉

2、力與極限抗拉強度的關(guān)系曲線及方程。研究發(fā)現(xiàn)：兩種植物單根的極限抗拉力均隨直徑的增大而增大,表現(xiàn)出顯著的正冪函數(shù)關(guān)系；單根的極限抗拉強度均隨直徑的增大而減小,表現(xiàn)出顯著的負冪函數(shù)關(guān)系。其中麥冬單根抗拉強度與直徑的擬合關(guān)系式為： 0.28811.811 ?? ? ? DTR ?D ? ；多花木藍根系單根抗拉強度與直徑的擬合關(guān)系式為： 0.59437.191 ?? ? ? DTR ?D ? 。通過單根拉拔試驗,發(fā)現(xiàn)兩種植物根系都具有一定的抗拔

3、能力,且埋深為4cm的根系比埋深為2cm根系表現(xiàn)出更強的抗拔能力。說明在邊坡生態(tài)防護工程中,根系入土深度較高的植物具有更好的固持土壤能力。對比分析兩個室內(nèi)試驗結(jié)果,得到如下結(jié)論：在邊坡發(fā)生失穩(wěn)破壞時,細根多表現(xiàn)為拉斷破壞,粗根則更多的被拔出,發(fā)生拉伸變形破壞。對于不同植物根系其極限抗拉力和極限拉拔力的研究具有重要工程意義。
　　論文第二部分通過原位直剪試驗,測量麥冬及多花木藍在無擾動狀況下,根土復(fù)合體抗剪強度值,并結(jié)合控制試驗-

4、--無根土的室內(nèi)直剪試驗,計算兩種植物根系對土體抗剪強度增強的實測值：麥冬根系對土體抗剪強度的增加值為 5.61kPa,多花木藍根系對土體抗剪強度的增加值為 5.77kPa。根土復(fù)合體的抗剪強度與位移的關(guān)系曲線呈現(xiàn)出一定規(guī)律：隨土塊位移的增加,抗剪強度值在達到某一峰值后逐漸下降并趨于穩(wěn)定。這個過程表明,根系能更好的提高土體的延性,增加土體的變形能力,從而提高邊坡的穩(wěn)定性。試驗中麥冬根系應(yīng)變軟化帶位移為 28.2mm ,多花木藍根系為54

5、.7mm,相較于草本植物麥冬,小灌木多花木藍對土體延性能力的提高更明顯。
　　論文第三部分為模型分析,結(jié)合室內(nèi)試驗結(jié)果,通過 W&W 模型計算兩種植物根系對土體抗剪強度增強的理論值。理論值與實測值的比較發(fā)現(xiàn),模型計算出的抗剪強度增強值不同程度夸大了根系的實際貢獻,誤差值最小為5%,最大可達30%。含根土塊的抗剪強度不能簡單的由單根的累加求得,原位直剪方法能更準確的衡量根系對土體抗剪強度的增加值。通過模型進行根土復(fù)合體抗剪強度理論