生态护坡中桉树根系的固土效果试验研究

目的研究生态护坡中植物根系在土体中的加固方法和原理。方法通过土样的含水量测定试验、直剪试验和现场抗拉试验,建立了桉树林地土壤含水量与抗剪强度指标以及根系直径与根系最大抗拉强度和最大抗拉力之间的关系。结果土体抗剪强度参数值均随着土壤含水量的增加而减小,根系最大抗拉强度随着根系直径的增加呈现增加的趋势,最大抗拉力随着根系直径的增加呈现出减小的趋势,而植被根系的最大抗拉拔力与根土之间的静摩擦系数、根的直径、埋深和根周围土体的重度有关。结论根系最大抗拉强度与根系直径两者之间符合指数函数关系,最大抗拉力与根系直径两者之间符合正相关关系,植被根系越粗埋深越大,周围土体越密实则其最大抗拉力就越大。     

夹竹桃根系力学性能的实验研究

以护坡典型植物夹竹桃根系为对象进行室内抗拉试验,研究了根系直径与抗拉力和抗拉强度之间的关系。试验结果表明,单根夹竹桃极限抗拉力随着直径增大不断增大,根茎的抗拉强度随着直径的增大不断减小;根据数据采集时间和根系应变之间的关系,计算出根系弹性模量;证实夹竹桃根系与土体形成根土复合体能够改善土体的强度和变形特征,共同承担外界荷载,有效提高边坡土体抗冲刷和抗侵蚀能力。     

夹竹桃根系力学性能研究

以护坡典型植物夹竹桃根系为对象进行室内抗拉试验,研究了根系直径与抗拉力和抗拉强度之间的关系。试验结果表明,单根夹竹桃极限抗拉力随着直径增大不断增大,根茎的抗拉强度随着直径的增大不断减小。根据数据采集时间和根系应变之间的关系,计算出根系弹性模量。证实夹竹桃根系与土体形成根土复合体能够改善土体的强度和变形特征,共同承担外界荷载,有效提高边坡土体抗冲刷和抗侵蚀能力。     

护坡植物根系分布特征及抗拉强度研究

为研究植物根系固土护坡的力学机理,以芦竹(Arundo donax)、狗牙根(Cynodon dactylon)和早熟禾(Poa annua)为研究对象,对它们的根系分布特征及抗拉特性进行研究。结果表明,在根系分布特征方面,随着土层深度的增加,3种植物的根系数量逐渐减小,并且大部分集中在土层的上表面。数据拟合表明,采用幂函数模型能较好反映根系的空间分布;在根系抗拉特性方面,3种植物根系均表现出一定的抗拉能力,根系抗拉力与根径呈幂函数正相关关系,随根径增大而增大,3种植物按根系抗拉力由大到小依次排列为:芦竹、狗牙根、早熟禾;根系抗拉强度与根径呈幂函数负相关关系,随根径增大而减小。     

中亚热带优势灌木根系对土壤抗剪切力的影响

在浙江南部的山体滑坡、泥石流易发区,对中亚热带常绿阔叶林中3种优势灌木植物(檵木、麂角杜鹃和香港黄檀)根系进行野外和室内剪切测试,探讨了灌木植物根系增强土壤抗剪切强度的作用。结果表明:须根相对丰富的植物能明显提高表层土壤的抗剪强度;根系抗拉力和抗剪力均与根径呈幂函数正相关关系;檵木和麂角杜鹃根系抗拉强度与根径呈幂函数负相关关系,而香港黄檀根系抗拉强度与根径无明显相关性;细根或比粗根更有利于土壤加固和抗剪强度的提高。     

多花木兰根系抗拉特性及边坡稳定性分析

以护坡典型植物多花木兰根系为对象进行室内抗拉试验;在假定滑动面平行于坡面的前提下,推导生态护坡中坡体稳定系数的计算公式;研究不同坡度下根系的抗拉力、抗拉强度、弹性模量及边坡的稳定性.研究表明:多花木兰根系抗拉力随着直径的增大呈幂函数增加;根系抗拉强度为21.15~76.08MPa,随着直径的增加呈幂函数减小;坡度越大,同一直径根系的抗拉力与抗拉强度越大.多花木兰根系弹性模量为0.64~2.33GPa,随着直径的增加其弹性模量逐渐减小;根系直径为1.2~2.2mm时,弹性模量减小的幅度大,其他区间减小的幅度较小.坡体的稳定系数与根系的抗拉力呈正相关关系,与边坡的坡度呈负相关关系,并受根的生长方向和密度、植物的种植密度以及原状土的性质等影响.坡体的稳定系数随根系直径的增加呈线性增加.     

基于数值模拟方法的根系护坡研究进展

为深入探究植被根系固土效果,探寻最佳植被护坡模式。基于现有的植被护坡研究成果的基础上,论述运用数值模拟方法,对植被根系水文效应和力学机制进行模拟。重点总结了模拟不同的坡度、降雨、根系倾角、根长、根的密度和根的分布情况等因素条件下,根系的护坡效果。根据边坡的位移量和应力场情况,或通过对比在不同条件下边坡的稳定性系数和根土体的抗剪强度,更加准确反映出根系的护坡效果,也更进一步验证数值模拟方法的适用性。数值模拟能够考虑多重影响因素,对植被根系护坡作用进行分析,未来在根系护坡的运用中还需不断完善根系模型,考虑更全面的因素。     

基于根系化学组成的抗拉力学特性分析

【目的】分析根系力学特性与化学组成的关系,揭示根系固土的机理,为边坡的生态修复预测及树种优化提供理论基础。【方法】以贵州省石漠化土层浅薄地区乡土树种火棘(Pyracantha fortuneana)和刺鼠李(Rhamnus dumetorum Schneid)为研究对象,通过对根系木质素、纤维素和半纤维素含量及根系抗拉特性的测定,结合根系横截面的表观形态分析,从更为微观的角度分析根系固土护坡机制。【结果】根系力学性质与根径间存在明显的尺寸效应,根径越大,极限抗拉力越大,极限抗拉强度和极限延伸率越小。随着根径的增加,纤维素和半纤维素含量呈增加趋势,木质素含量呈减小趋势。其中火棘木质素含量高于刺鼠李,纤维素含量低于刺鼠李。木质素含量越高,根系极限抗拉力和极限抗拉强度越大,纤维素和半纤维素含量越高,极限延伸率越小。纤维素、半纤维素和木质素在微观的化学结构上韧性和强度可能对根系宏观的力学特性有较大影响。根系在微观结构方面具有与木材一样的微观“多孔结构”,从而对根系产生一定的增韧作用。【结论】根系的木质素、纤维素和半纤维素均对根系的抗拉力学性能有一定影响,在一定程度上揭示了影响根系力学性质内在因素。     

基于FLAC3D的寒旱环境植被根系分布形态对边坡稳定性的影响

随着生态护坡技术的不断发展,植被根系固土护坡作用越来越受到重视。为研究寒旱环境的霸王植被根系分布形态对边坡稳定性影响,同时减少试验成本和挖掘根系对环境的破坏,将根系简化为主根型,通过数值模拟根-土复合体直剪试验,获得与室内根-土复合体直剪试验基本吻合的抗剪强度参数,采用无限边坡理论模型,对不同分布形态根系穿过滑裂面的边坡进行稳定性影响分析。研究发现：不同垂直压力作用下,土体进入塑性剪切阶段时,素土剪切应力均小于根-土复合体;随根截面比增加,土体黏聚力增加幅值大于内摩擦角;当根截面比为0～0.88%时,根系穿过边坡潜在滑裂面时,边坡稳定系数增幅显著,但大于0.88%时,边坡稳定系数增幅较小。因此,在植物固坡工程设计中应找到最优根截面比,以满足寒旱环境边坡的稳定性要求。     

循环荷载对小叶锦鸡儿根系力学特性的影响

为了探究干旱、半干旱生态脆弱区植被根系承受循环荷载后的固土效能,以1.00≤d≤4.00 mm径级范围内的小叶锦鸡儿(Caragana microphylla)直根段为对象,采用TY8000伺服式强力机研究承受50次循环荷载后的根系抗拉力学特性. 结果表明:1.00≤d≤2.00、2.00 < d≤3.00和3.00 < d≤4.00 mm直根段承受单次荷载极限力30%的循环荷载后,极限力分别为(134.42±14.17)、(285.24±27.65)、(420.24±27.36) N,较单次荷载分别增加了48.20%、42.71%、29.07%;承受单次荷载极限力70%的循环荷载后,极限力分别为(70.53±10.3)、(155.15±21.04)、(287.84±22.65) N,较单次荷载分别减少了22.23%、22.37%和11.58%. 承受循环荷载后,各径级抗拉力及抗拉强度与单次荷载的差异具有统计学意义(P < 0.05). 试验根极限抗拉力和极限抗拉强度与其直径分别呈幂函数正相关、负相关,说明适度的循环荷载会对根系固土能力有促进作用,过度循环荷载会对根系造成损伤,降低其抗拉特性. 灰色关联分析发现:直径、加载次数、加载速度均对根系力学特性产生影响.     

植物根系土的剪切强度简化计算方法

选取典型植物根系结构,建立根系相对面积随深度的变化函数,分析植物根系拉伸强度与根系直径、植物高度与地表根系主干面积、地表根系主干面积与竖直方向延伸深度的统计关系。根据加筋原理,解释了植物根系土的强度增强机理,建立了根系土剪切强度随深度减小的统一函数,该函数可由植物根系拉伸强度和根系面积沿深度分布直接计算根系土的剪切强度,简化了根系土剪切强度的确定方法,最后通过已有数据对该函数的可行性进行了验证。     

A Study of Tensile Strength Tests of Arborous Species Root System in Forest Engineering Technique of Shallow Landslide

0IntroductionVegetationfor slope protectionis a kind of newtechnology making full play of soil-fixation ofroot systemin a bid to stabilize the shallow Land-slide.In comparison with the traditional civil engi-neering,not only is vegetation for slope protectionto protect slope,but beyondcomparablein other as-pects.Onthe one hand,itis abletoas quickas pos-sible restore the ecological environment destructedby human constructions,remain ecological balance,beautifylandscape,and refersh air,onthe oth…     

内蒙古草原植物根属性的变异格局及环境适应策略

在内蒙古草原沿水分梯度选择16个样点, 测定22种优势植物根的形态和构型属性, 分析6种植物根属性(直径、根长、比根长、组织密度、分支强度和分支比)的变异及其对4种环境因子(年均降雨量、年均温、土壤含碳量和土壤含氮量)的响应规律。结果表明: 1) 不同物种间吸收根直径、组织密度和比根长的变异为7, 9和15倍, 根直径与侧根长度显著正相关, 与分支强度负相关; 2) 吸收根和非吸收根对降水和土壤氮的适应方式具有明显的种间效应, 当利用不同根系属性组合刻画植物适应策略时, 由于随着环境变化, 不同物种根属性产生变异的程度和方向各不相同, 从而形成多样性的植物适应策略。     

基于拉拔试验的GFRP筋与砂浆粘结性能研究

为了获得玻璃纤维筋与砂浆间的合理粘结性能参数,本文采用室内拉拔试验和数值模拟反演分析相结合的手段开展了相关研究.通过开展不同筋材直径与不同砂浆强度下的筋材拉拔试验,得到了不同工况下的粘结强度-滑移量曲线,探明了筋材直径与砂浆强度对GFRP筋粘结强度的影响规律.基于室内拉拔试验结果,采用有限差分软件FLAC~(3D)模拟再现了GFRP筋拉拔试验,对软件中的粘结性能参数进行了反演分析,修正得到了GFRP筋灌浆体刚度和黏聚强度的计算公式.研究结果表明:GFRP筋与砂浆间的粘结强度与筋材直径成负相关,与砂浆强度成正相关;在缺乏筋材拉拔试验数据时,纤维筋锚杆极限粘结强度宜取灌浆体抗压强度的五分之一,以求得灌浆体黏聚强度;纤维筋锚杆灌浆体刚度可采用普通钢筋锚杆灌浆体刚度计算公式获取,但应乘以位于(1/10, 1/15]区间内的折减系数.     

黑河中游山前荒漠和绿洲荒漠过渡带土壤植被空间分布特征研究

干旱区呈现荒漠和绿洲邻接共存的独特景观,区域内土壤植被起到维持生态系统结构功能稳定的基础性作用.本文以黑河中游山前荒漠及绿洲荒漠过渡带作为典型区域,设置土壤植被调查样带,在采样分析土壤机械组成、水分、盐分离子、有机质质量分数及植被覆盖度、冠幅、高度等数据的基础上,探究土壤植被在垂直和水平方向的空间分布特征.得到以下结论:1)黑河中游样带土壤平均质量含水量在1.49%~5.57%范围内,祁连山前样带北山前样带,体现祁连山区对于荒漠的水分补给;2)祁连山前样带土壤质地主要为粉壤土和砾质壤土,盐分和有机质含量较高,相反,北山前样带土壤质地主要为砾石土和砂土,盐分和有机质含量较低,土壤含水量与土壤颗粒组成、盐分、有机质含量等其他土壤属性存在显著的相关关系;3)植被覆盖度在祁连山前荒漠较高,北山前荒漠较低,远离绿洲方向的样带土壤含水量及植被覆盖度总体呈上升趋势,表现生态裂谷特征,威胁黑河中游绿洲生态系统安全;4)植被与土壤属性之间高度相关,主要表现在植被覆盖度与土壤水分、土壤细粒径颗粒和有机质含量的正相关关系,以及植被覆盖度、高度和冠幅随盐分先增加后降低的二次抛物线关系,表明盐分对植物的生长具有一定的抑制作用.     

玄武岩纤维增强聚合物锚杆用于边坡支护工程之研究现状

随着新型复合材料的快速兴起,玄武岩纤维增强聚合物(basalt fiber reinforced polymer,简称BFRP)锚杆因其抗拉强度高、比重轻、耐腐蚀、绝缘性好等优点快速进入人们视野。本文概述了近二十年以来国内外对BFRP筋的基本物理力学性质以及其在边坡支护工程中的研究进展。重点从以下两个方面进行阐述：(1)根据前人所做的室内拉拔试验和现场试验,总结分析BFRP筋的抗拉强度、弹性模量、黏结强度、耐腐蚀等技术指标,对安全系数,支护设计等相关参数的选取进行了归纳总结;(2)通过现场试验与传统金属锚杆的支护效果进行对比分析,论证了BFRP锚杆取代金属锚杆的可行性与先进性。本文在综合已有试验和数值模拟结果的基础上,对BFRP锚杆在边坡加固工程的应用现状进行总结并提出针对性的建议,为BFRP锚杆在岩土工程的发展提供了新思路。