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冻融作用对白家包滑坡狗牙根根土复合体强度影响研究
1
作者 王瑞红 崔芸静 +2 位作者 骆浩 王芳 包顺 《水土保持研究》 北大核心 2025年第4期208-216,共9页
[目的]探究根系与冻融耦合作用对土体力学性质的影响规律,进而丰富植被护土固坡理论依据,为建立库岸边坡稳定性预测分析体系提供参考。[方法]以三峡库区白家包滑坡优势植被狗牙根根土复合体为研究对象,开展了冻融循环作用下根土复合体... [目的]探究根系与冻融耦合作用对土体力学性质的影响规律,进而丰富植被护土固坡理论依据,为建立库岸边坡稳定性预测分析体系提供参考。[方法]以三峡库区白家包滑坡优势植被狗牙根根土复合体为研究对象,开展了冻融循环作用下根土复合体宏观、微观物理力学试验,探究不同含根量根土复合体受冻融循环影响下的破坏形态以及无侧限抗压强度变化规律。[结果](1)冻融循环作用下,根土复合体呈现出典型的塑性破坏特征,随冻融次数增加,其破坏模式逐渐由塑性破坏转变为脆性破坏;(2)试样受压过程可以分为“线弹性—弹塑性—破坏—残余”4个阶段,根土复合体在4阶段的强度均高于裸土,表明根系的存在使土体韧性得到显著提升;(3)裸土和根土复合体残余强度的差值随着冻融循环次数的增加而减小,说明随冻融循环次数的增加,根系对土体的加固作用逐渐被削弱;(4)根土复合体的冻融劣化过程可分为“急剧衰减—缓慢衰减—平缓稳定”3个阶段,冻融作用在前期对土体的劣化效应最大,2次冻融循环后强度下降幅度达到整体下降幅度的33%;(5)以冻融损伤度为指标,建立了不同植被覆盖率下边坡整体冻融损伤情况的快速评价方法。[结论]狗牙根根系在一定程度上可以改善冻融对白家包滑坡浅层土体的破坏,提高土体强度,但是根系的加固作用会随冻融循环次数的增多而减弱。用冻融损伤度代替冻融循环次数对白家包滑坡浅层土体冻融损伤情况进行评估是便捷可行的。 展开更多
关键词 环境工程 根土复合体 冻融循环 根系加固 植被覆盖率
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含水率变化对四川山矾根土摩阻特性和边坡稳定性影响 被引量：1
2
作者 刘雪璇 郑培龙 +5 位作者 梁军 王玉杰 李通 王余靖 王鑫皓 王云琦 《中国水土保持科学》 北大核心 2025年第1期70-79,共10页
含水率是土壤物理性质中变化最频繁的指标,不但影响土体的表观强度,还影响根土力学作用。目前浅层边坡稳定性评估研究中,关于土壤含水率对根系固土能力影响的考虑较少。为明确根土界面特性—土壤含水率的关系,并探讨在边坡稳定分析中考... 含水率是土壤物理性质中变化最频繁的指标,不但影响土体的表观强度,还影响根土力学作用。目前浅层边坡稳定性评估研究中,关于土壤含水率对根系固土能力影响的考虑较少。为明确根土界面特性—土壤含水率的关系,并探讨在边坡稳定分析中考虑该关系的必要性,本研究开展以土壤含水率为变量的根土直剪摩擦试验,并将3种不同模型下根土界面摩阻特性(“本文动态模型”、Wu模型和FBM模型)分别纳入对根系附加强度的估算中,最后采用GEO-Studio软件对边坡稳定性进行模拟。结果表明:1)随着土壤含水率的增加,四川山矾根系抗拉和拔强度均与根径呈负幂函数关系,2条曲线通常具有交点,其对应的根径随着含水率升高先增后减,范围为0.12~2.75 mm;2)随着土壤含水率的增加,实测的根土界面摩擦系数先增后减;3)3种模型估算的根增附加黏聚力c_(r):c_(r)(f)<c_(r)(FBM)<c_(r)(Wu),且含水率越高,c_(r)(f)与c_(r)(FBM)和c_(r)(Wu)的偏差越大;4)将3种模型下根增附加黏聚力c_(r)纳入边坡稳定性评估中,边坡稳定系数均随含水率升高而降低,“本文动态模型”稳定系数的估算值更保守,Wu和FBM模型约为“本文动态模型”的1.53和1.02倍,说明分析植被边坡稳定性时应考虑根土界面摩擦特性随土壤含水率的动态变化。 展开更多
关键词 根系固土 根土界面摩阻特性 降雨入渗 土壤含水率 边坡稳定性
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关于剪切变形土体中单根受力—失效模式的试验研究和分析
3
作者 闫相君 李亦璞 +4 位作者 王彦丹 李通 祁子寒 胡岂源 王云琦 《水土保持研究》 北大核心 2025年第5期246-255,共10页
[目的]通过室内试验与力学分析,旨在揭示剪切变形土体中单根受力状态下的失效机理及水分响应机制,阐明根系直径、土壤含水率等因素对轴向抗拉/抗拔与径向抗弯强度的影响规律,明确根系固土效应的主控力学路径。[方法]室内设计了系列单根... [目的]通过室内试验与力学分析,旨在揭示剪切变形土体中单根受力状态下的失效机理及水分响应机制,阐明根系直径、土壤含水率等因素对轴向抗拉/抗拔与径向抗弯强度的影响规律,明确根系固土效应的主控力学路径。[方法]室内设计了系列单根的轴向(根系抗拉、拔试验)和径向(三点弯曲试验)试验模拟受力情景,并分析了土壤含水率和根系含水率对根系抗拉、抗拔和抗弯试验中力学参数的影响。[结果](1)根系的抗拉、抗拔和抗弯强度均呈现随根系直径增大而减小的趋势,其负数幂函数关系分别为T_(r)=(23.68±3.28)D^((-0.38±0.10)),T_(p)=(23.61±6.26)D^((-0.55±0.25)),T_(b)=4.945D^(-0.375);(2)土体饱和度增大过程中,根系自身含水率变化不大,对抗拉强度影响不显著(p=0.59),而根系抗拔强度则随饱和度的升高而显著衰减(p<0.01);(3)根系轴向的抗拉、拔强度的相对大小存在一个随土壤含水率变化的临界直径阈值(0.35~3.96 mm);(4)相对而言,根系对土体抗剪强度贡献主要来自于轴向受力,根系抗弯作用对土体抗剪强度的贡献非常有限。[结论]植物根系力学特性与直径、土体水状态相关,根系轴向受力对土体抗剪强度有贡献,在固土中起重要作用且效果因条件而异。 展开更多
关键词 根系固土 抗拉强度 抗拔强度 抗弯强度 三点弯曲试验
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草本植物根系对土体的加筋作用
4
作者 王海涛 张宇 +2 位作者 刘琳琳 崔明华 沈向军 《长江科学院院报》 北大核心 2025年第2期100-106,128,共8页
为研究根土相互作用,量化草本植物根系对土体抗剪强度的增强作用,以Wu和Waldron提出的根系固土模型为基础,考虑根系分布剪切方向、锚固作用长度和有效根数量3个因素,提出了改进模型,对草本植物加筋模型进行改进优化,并利用该模型研究根... 为研究根土相互作用,量化草本植物根系对土体抗剪强度的增强作用,以Wu和Waldron提出的根系固土模型为基础,考虑根系分布剪切方向、锚固作用长度和有效根数量3个因素,提出了改进模型,对草本植物加筋模型进行改进优化,并利用该模型研究根系与剪切面初始夹角、根系直径等对固土能力的影响。结果表明:改进模型能够很好地拟合试验结果;随着根系与剪切面夹角的增大,逆斜交根系对土体的加筋贡献值先增大后减小,顺斜交根系对土体的加筋贡献值先为0后增大最后减小;随着根系直径的增大,不同分布角度的根系对土体的加筋贡献值均增大,且大致呈正比例关系。 展开更多
关键词 草本植物 生态护坡 根土复合体 加筋作用 固土模型
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降雨条件下植被根系对非饱和土浅层滑坡的加固作用 被引量：1
5
作者 赵旭 范豪举 +1 位作者 许敬叔 杜修力 《北京工业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第9期1100-1110,共11页
为了研究降雨条件下植被根系对非饱和土边坡浅层滑移的稳定性,基于可计算任意时刻任意土层深度处孔隙水压力分布与变化特征的降雨入渗解析模型,通过理论解析方法研究降雨入渗作用、植被根系抗拉强度、根面积指数以及根系生长方向等因素... 为了研究降雨条件下植被根系对非饱和土边坡浅层滑移的稳定性,基于可计算任意时刻任意土层深度处孔隙水压力分布与变化特征的降雨入渗解析模型,通过理论解析方法研究降雨入渗作用、植被根系抗拉强度、根面积指数以及根系生长方向等因素对边坡浅层滑移稳定性的影响。结果表明,植被根系的抗拉强度越大或根面积指数越大,则边坡的稳定性越强。随着边坡坡角的增大,植被根系对边坡稳定性的加固效应越加明显。此外,植被根系的生长方向也会对加固效果产生明显影响。在实际工程中,应在合理控制植被根系生长方向的基础上,选择根系发达且发育较长同时具有较大根面积指数的植被,以达到更好的护坡效果。 展开更多
关键词 降雨入渗 边坡稳定性 浅层滑坡 植被根系加固 非饱和土 解析解
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不同耐盐碱水稻根系生长特征对土壤盐渍化的响应 被引量：2
6
作者 杨正虎 张涛 +6 位作者 张智 唐玙璠 张邦彦 白小龙 刘云鹏 武晋民 王彬 《农业科学研究》 2024年第4期78-84,共7页
针对宁夏平原“种稻压碱”面临的用水短缺等问题,在平罗周城村中度盐碱地开展选育节水耐盐高产水稻新品种试验。以前期研究筛选出的5个耐盐碱水稻品种(系)(宁粳43、SD-22、96D10、宁粳48、21HJW14)为供试材料,采用单因素随机区组设计,... 针对宁夏平原“种稻压碱”面临的用水短缺等问题,在平罗周城村中度盐碱地开展选育节水耐盐高产水稻新品种试验。以前期研究筛选出的5个耐盐碱水稻品种(系)(宁粳43、SD-22、96D10、宁粳48、21HJW14)为供试材料,采用单因素随机区组设计,进行不同品种耐盐碱水稻根系生长特征对土壤盐渍化的响应研究。结果表明:(1)在水稻整个生育期,各土层土壤体积含水量整体呈现出3次先升高再降低的变化趋势,土壤电导率整体呈现出3次先下降再升高后缓慢下降的变化趋势;(2)各供试水稻品种的根长、根表面积、根体积和根系活力均在苗期至分蘖期变化最为显著,平均增量分别为2626.46 mm、9840.79 mm^(2)、10750.9 mm^(3)和4.87μg/(g·h);(3)土壤电导率与根冠比显著负相关,与总根长、总根表面积、总根体积及根系吸收面积显著正相关,5个耐盐碱水稻品种(系)中,21HJW14、宁粳48、SD-22的生长表现及产量优于宁粳43、96D10。 展开更多
关键词 河套平原 耐盐碱水稻 土壤水盐垂直运移 根系生长特征
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加筋保土柔性污染阻隔管控技术在历史遗留废渣堆治理中的应用
7
作者 郭智 刘玉强 +2 位作者 齐长青 刘胜 郑中华 《有色金属工程》 CAS 北大核心 2024年第8期174-184,共11页
历史遗留废渣堆的治理是目前环保治理工作中的难点和热点,特别是对于堆存场地受限、边坡陡的废渣堆,原位污染防控与生态恢复的协同治理技术是当下历史遗留废渣堆污染防治的难题之一。以某关停矿山生态恢复项目渣堆管控项目为例,提出了... 历史遗留废渣堆的治理是目前环保治理工作中的难点和热点,特别是对于堆存场地受限、边坡陡的废渣堆,原位污染防控与生态恢复的协同治理技术是当下历史遗留废渣堆污染防治的难题之一。以某关停矿山生态恢复项目渣堆管控项目为例,提出了一种新型的历史遗留废渣堆原位污染防控及生态恢复技术,即废渣堆加筋—保土—水平与垂直柔性阻隔—生态恢复治理方案,简称“加筋保土柔性阻隔生态恢复技术”,该技术对废渣堆采用土工袋+格栅加筋的方式稳固边坡,堆体表面设置HDPE膜为主防渗的阻隔层,并挂设土工格室进行保土绿化,并在渣堆四周设置柔性垂直污染防控阻隔墙,将废渣堆进行三维立体阻隔,有效防控废渣堆对周边地下水及土壤的污染。同时废渣堆表层阻隔采用的是HDPE膜,其渗透系数小于1×10^(-13) cm/s,四周采用的柔性垂直阻隔墙整体渗透系数小于1×10^(-7) cm/s,HDPE膜表层通过钢制花管HDPE管靴固定土工格室,钢制花管HDPE管靴可与HDPE膜实现热熔焊接,渗透系数满足1×10^(-7) cm/s,最终实现污染阻隔与生态绿化相互协同,达到废渣堆原位污染防控和生态恢复的双重效果。 展开更多
关键词 历史遗留污染废渣 重金属污染 加筋保土结构 水平与垂直柔性阻隔 生态恢复
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贡嘎山森林生态系统根系固土力学机制研究 被引量：97
8
作者 朱清科 陈丽华 +1 位作者 张东升 谢春华 《北京林业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2002年第4期64-67,共4页
为探索森林生态系统树木根系固土力学机制 ,对长江上游贡嘎山森林生态系统不同演替阶段主要树种进行了根系抗拉试验 .结果表明 :各树种根系在受拉情况下 ,峨眉冷杉 (Abiesfabri)、冬瓜杨 (Populuspurdomii)根系为典型的弹性断裂 ,而杜... 为探索森林生态系统树木根系固土力学机制 ,对长江上游贡嘎山森林生态系统不同演替阶段主要树种进行了根系抗拉试验 .结果表明 :各树种根系在受拉情况下 ,峨眉冷杉 (Abiesfabri)、冬瓜杨 (Populuspurdomii)根系为典型的弹性断裂 ,而杜鹃根系为脆性断裂 .但各树种根系在断裂或完全拔出之前 ,根系变形量、最大形变率依次均为冬瓜杨 >杜鹃 >峨眉冷杉 .由于各树种根系形态特性及生物学的特性 ,在弹性形变范围内根系的弹性模量并不是一个常量 ,随根径的增加而增加 .根系的抗拉强度与根表面积、根径成正相关 ,即随着树木年龄的增长 ,其固持土壤的能力也不断增强 .由于冬瓜杨、杜鹃根系的抗拉阻力较峨眉冷杉强 ,该地区处于演替初期和中期的冬瓜杨。 展开更多
关键词 贡嘎山森林生态系统 根系 力学机制 固土作用 长江上游
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含根量对原状与重塑草根加筋土强度影响的试验研究 被引量：50
9
作者 王元战 刘旭菲 +2 位作者 张智凯 马殿光 崔衍强 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第8期1405-1410,共6页
用室内三轴试验方法研究了原状和重塑草根加筋土的强度特性,分析含根量对土体强度的影响,并对二者强度的差异进行量化描述。试验结果表明：对于原状草根加筋土,含根量的增加对内摩擦角基本无影响,但可提高土体黏聚力,并且黏聚力先增加... 用室内三轴试验方法研究了原状和重塑草根加筋土的强度特性,分析含根量对土体强度的影响,并对二者强度的差异进行量化描述。试验结果表明：对于原状草根加筋土,含根量的增加对内摩擦角基本无影响,但可提高土体黏聚力,并且黏聚力先增加再基本保持不变;对于重塑草根加筋土,存在最优含根量使其强度最高,并且该值与围压相关,随围压的增大,该值增加;重塑草根加筋土的含根量是原状土的4~6倍时,二者土体破坏时的主应力差值基本相等。 展开更多
关键词 原状土 重塑土 草根加筋土 含根量 三轴试验 强度
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云南松幼树垂直根的土壤增强作用 被引量：38
10
作者 周跃 李宏伟 徐强 《水土保持学报》 CSCD 北大核心 2000年第z1期110-113,121,共5页
植物垂直根系对加强根际土层的整体强度和提高其斜向滑动阻力具有重要作用。经过对云南中部地区云南松幼树的野外测试和模型预测 ,证实了该树种垂直根的这种作用。剪切实验表明 ,松树垂直根可以使根际土层的整体抗剪强度平均提高 0 .98M... 植物垂直根系对加强根际土层的整体强度和提高其斜向滑动阻力具有重要作用。经过对云南中部地区云南松幼树的野外测试和模型预测 ,证实了该树种垂直根的这种作用。剪切实验表明 ,松树垂直根可以使根际土层的整体抗剪强度平均提高 0 .98MPa,使土层对斜向滑动的阻力提高了 4 2 .0 9%。预测结果得到的强度增量平均值是 2 ..6 7MPa。分析认为 ,云南松垂直根作用的真实量值介于这 2种方法的确定值之间。 展开更多
关键词 云南松 垂直根 土壤增强 侵蚀控制
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林木根系固土作用数值分析 被引量：36
11
作者 宋维峰 陈丽华 刘秀萍 《北京林业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2006年第S2期80-84,共5页
林木根系的固土作用是通过影响土体的应力、应变(位移)状态来实现的.该文将根土复合体看作是由土体、根系以及土体与根系之间的接触单元所联系起来的有机体,采用Duncan-ChangE-μ模型和非线性界面单元模型对根系固坡问题进行了应力应变... 林木根系的固土作用是通过影响土体的应力、应变(位移)状态来实现的.该文将根土复合体看作是由土体、根系以及土体与根系之间的接触单元所联系起来的有机体,采用Duncan-ChangE-μ模型和非线性界面单元模型对根系固坡问题进行了应力应变分析,以油松为对象,模拟了油松根系与黄土相互作用的应力场,探索了有限元数值分析方法在根系固土机理研究领域的应用.研究结果表明,根系能使坡面表层的应力传递到土层深层,并弱化一定深度土层土体的应力,尤其是根底边缘附近的浅层土体应力减小的幅度较大,表明根系固土的影响范围局限于土体浅层.采用有限元法计算坡面在无林与有林两种条件下的边坡安全系数分别为1·821和1·984,有油松根系存在的边坡其安全系数比天然边坡计算的安全系数提高了10%,说明根系具有一定的固土作用. 展开更多
关键词 油松 根系 根土复合体 应力 数值分析 固土
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不同水分条件对冬小麦根系时空分布、土壤水利用和产量的影响 被引量：56
12
作者 薛丽华 段俊杰 +2 位作者 王志敏 郭志伟 鲁来清 《生态学报》 CAS CSCD 北大核心 2010年第19期5296-5305,共10页
为了明确华北严重缺水区晚播冬小麦灌水对根系时空分布和土壤水分利用规律的影响,以冬小麦石麦15为材料,利用田间定位试验研究了不同灌水处理(春季不灌水W0;春季灌拔节水75mm,W1;春季灌起身水、孕穗水和灌浆水共225mm,W3)对根系干重密度... 为了明确华北严重缺水区晚播冬小麦灌水对根系时空分布和土壤水分利用规律的影响,以冬小麦石麦15为材料,利用田间定位试验研究了不同灌水处理(春季不灌水W0;春季灌拔节水75mm,W1;春季灌起身水、孕穗水和灌浆水共225mm,W3)对根系干重密度(DRWD)、根长密度(RLD)、体积密度、分枝数等在0—200cm土层的垂直分布、动态变化及其对耗水和产量的影响,结果表明:随着春季灌水量的减少,开花后0—80cm土层的根干重密度、根长度密度、体积密度和分枝数密度均显著减少,80cm—200m土层的根干重密度、根长度密度、体积密度和分枝数密度却显著增加,并且显著增加冬小麦在灌浆期间对100cm以下深层土层水分的利用,总耗水量W1和W0分别比W3减少70.9mm、115.1mm,土壤耗水量分别比W3增加79.1mm、108.9mm,子粒产量W1和W0分别比W3减少653.3kg/hm2、1470kg/hm2,水分利用效率(WUE)则分别比W3提高0.09kg/m3、0.06kg/m3。晚播冬小麦春季灌1水(拔节水)可以促进根系深扎,增加深土层的根系分布量,提高对深层土壤贮水的吸收利用量,有利于实现节水与高产的统一。 展开更多
关键词 冬小麦 调亏灌溉 根系 垂直分布 土壤水分
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防风固沙灌木花棒沙柳根系生物力学特性 被引量：39
13
作者 田佳 曹兵 +3 位作者 及金楠 李才华 朱莉 马尼园 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第23期192-198,共7页
为了揭示花棒和沙柳的根系生物力学特性,该文选取毛乌苏沙地5 a生人工种植花棒、沙柳的根系为研究对象,通过室内单根拉伸试验,得到沙柳（直径0.78~7.44 mm）的平均最大拉力、抗拉强度和杨氏模量分别比花棒（直径0.91~6.46 mm）高42.07%... 为了揭示花棒和沙柳的根系生物力学特性,该文选取毛乌苏沙地5 a生人工种植花棒、沙柳的根系为研究对象,通过室内单根拉伸试验,得到沙柳（直径0.78~7.44 mm）的平均最大拉力、抗拉强度和杨氏模量分别比花棒（直径0.91~6.46 mm）高42.07%、44.52%和90.00%。花棒、沙柳单根根系的最大拉力随直径增大以幂函数增大,抗拉强度和杨氏模量随直径增大以幂函数减小。花棒与沙柳单根根系的平均抗拉强度能达到Ⅰ级钢筋（370MPa）的6.86%和9.91%,对土壤有一定的加筋作用。采用自制根系拉力测试系统进行野外原位整株根系垂直拉拔试验,得到花棒（地径17.65~42.68 mm）和沙柳（地径20.35~48.07 mm）的整株根系最大垂直拉拔力为（1.71±0.16）k N和（1.18±0.16）k N,花棒比沙柳高出44.92%。花棒整株根系的生物力学特性要优于沙柳,整体固沙能力更强。该研究可为根系固土作用理论研究和防风固沙树种的筛选提供参考。 展开更多
关键词 生物力学 抗拉强度 土壤 根系固土 垂直拉拔力 花棒 沙柳
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5种草本植物根系理化特性及其相关性 被引量：40
14
作者 叶超 郭忠录 +2 位作者 蔡崇法 闫峰陵 马中浩 《草业科学》 CAS CSCD 北大核心 2017年第3期598-606,共9页
为理解草本植物根系的主要化学成分对根系力学特性影响,选取武汉地区5种常见的水土保持草本植物,开展了根系抗拉特性研究。根系直径范围选取0~1.5mm,按直径分成4个径级,并按根系分级测定了纤维素、木质素和半纤维素含量,计算了综纤维素... 为理解草本植物根系的主要化学成分对根系力学特性影响,选取武汉地区5种常见的水土保持草本植物,开展了根系抗拉特性研究。根系直径范围选取0~1.5mm,按直径分成4个径级,并按根系分级测定了纤维素、木质素和半纤维素含量,计算了综纤维素含量和木纤比。结果表明,5种根系4个径级的抗拉力、抗拉强度均表现为香根草(Vetiveria zizanioides)>百喜草(Paspalum natatu)>狗牙根(Cynodon dactylon)>马尼拉草(Zoysia matrella)>狗尾草(Setaria viridis)。香根草和百喜草的根系具有较大的抗拉力学特性,与其它3种植物根系的抗拉力学特性差异显著(P<0.05)。随着直径增大,5种根系抗拉力均增大,而抗拉强度均减小,两者均表现为幂函数关系。5种植物不同径级根系纤维素含量范围为21.90%~34.57%,木质素含量为12.85%~19.42%,半纤维素含量为14.31%~20.22%,综纤维素含量为38.52%~51.83%,木纤比为0.37~0.90。根系抗拉力与纤维素、综纤维素含量显著负相关(P<0.05),与木纤比显著正相关(P<0.05);抗拉强度则均与纤维素、综纤维素含量显著正相关(P<0.05),与木质素含量、木纤比显著负相关(P<0.05)。纤维素、木质素、综纤维素含量和木纤比与5种草本植物根系的力学性质有较好的相关关系。研究结果表明,香根草和百喜草可作为武汉重要的固土护坡植物种类,为分析植物根系力学、化学性质和直径的相互作用关系提供理论依据。 展开更多
关键词 草本植物 根系 抗拉力学特性 化学成分 固土效应
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林木根系固土的理论基础 被引量：28
15
作者 宋维峰 陈丽华 刘秀萍 《水土保持通报》 CSCD 北大核心 2008年第6期180-186,共7页
为了探索林木根系的固土作用,半个多世纪以来许多学者从不同侧面对根系的固土作用进行了大量的研究和探索,在根系固土理论研究上取得了一定成果。鉴于此,概述了莫尔—库仑强度理论、加筋理论、锚固理论等根系固土基础理论以及须根理论模... 为了探索林木根系的固土作用,半个多世纪以来许多学者从不同侧面对根系的固土作用进行了大量的研究和探索,在根系固土理论研究上取得了一定成果。鉴于此,概述了莫尔—库仑强度理论、加筋理论、锚固理论等根系固土基础理论以及须根理论模型(W氏模型)、垂直根系木本植物根—土相互作用力学模型、水平根系根—土相互作用力学模型等根系固土的分析模型。依据固土理论,提出了今后根系固土作用研究重点是根系的分布特征,根系与土的摩擦特性以及根系的力学性能。 展开更多
关键词 林木 根系 固土 理论
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植物根系固土护坡机理的研究进展及展望 被引量：83
16
作者 周云艳 陈建平 王晓梅 《生态环境学报》 CSCD 北大核心 2012年第6期1171-1177,共7页
在综合国内外相关研究成果的基础上,详细介绍了近几年来植物根系固土护坡机理的研究进展。文章分别从水文效应和力学效应2个方面对根系固土护坡机理进行了介绍,并着重从根增强的理论模型、根-土相互作用等方面论述了植物根系固土护坡的... 在综合国内外相关研究成果的基础上,详细介绍了近几年来植物根系固土护坡机理的研究进展。文章分别从水文效应和力学效应2个方面对根系固土护坡机理进行了介绍,并着重从根增强的理论模型、根-土相互作用等方面论述了植物根系固土护坡的力学效应。首先介绍了根增强理论的先驱模型Wu和Waldron模型,文章从多方面论证了Wu和Waldron模型假定穿过剪切面的所有根在受力时同时破坏高估了根的增强作用,详细介绍了国外学者对Wu和Waldron模型改进后,最新提出的2种考虑根系逐渐破坏的力学模型——纤维束增强模型FBM和根束增强模型RBM。FBM模型用动态纤维束来模拟根系的渐进破坏,假设荷载被分配给束中的每个根,当载荷增加到其值超过了某单根的抗拉强度时,该根被拉断,而被该根分担的载荷被重新分配到剩下的完好的根中,直到所有的根都拉断。该模型使用应力控制的加载过程,不能得到完整的力-位移关系曲线;且该模型中没有考虑根的直径分布、几何性质、力学性质等的影响。为了克服上述缺陷Schwarz在FBM模型的基础上,又提出了RBM模型。RBM模型是一个以位移控制加载过程的纤维束模型,该模型考虑整个根束的拔出力是位移的函数,并被表示成单根的拔出力之和。文章最后详细论述了根系的拔出机理,探讨了植物根系固土护坡研究的发展方向。 展开更多
关键词 根系固土 力学效应 纤维束增强模型 根束增强模型 根-土相互作用
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土工格栅加筋膨胀土的三轴试验研究 被引量：22
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作者 王协群 郭敏 胡波 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第6期1649-1653,共5页
土工格栅加筋膨胀土路堤或路堑、渠坡已在公路、铁路与水利工程中获得成功应用,但目前对加筋膨胀土的强度与变形特性的研究还较少。对不同方案加筋(水平1层加筋、水平3层加筋、竖向加筋)与不加筋的膨胀土样在不同围压下的三轴排水剪切... 土工格栅加筋膨胀土路堤或路堑、渠坡已在公路、铁路与水利工程中获得成功应用,但目前对加筋膨胀土的强度与变形特性的研究还较少。对不同方案加筋(水平1层加筋、水平3层加筋、竖向加筋)与不加筋的膨胀土样在不同围压下的三轴排水剪切试验结果的分析表明,(1)土工格栅加筋膨胀土形成排水通道,加速土体的排水固结,有利于膨胀土坡的稳定;(2)土工格栅加筋膨胀土一般呈应变硬化特征;(3)土工格栅的植入使剪切带的发展受到抑制,导致破坏模式变化;(4)加筋使膨胀土的内摩擦角变化不大,而黏聚力则有明显提高,其提高程度从小到大依次为水平1层加筋、水平3层加筋和竖向加筋;(5)采用加筋效果系数R评价,除了水平1层加筋方式的效果有所降低外,其余加筋方式都表现出加筋比不加筋的效果要好,其中以竖向加筋的效果最好。 展开更多
关键词 膨胀土 水平加筋 竖向加筋 应力-应变特征 强度指标 加筋效果系数
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树木根系固土力学机制研究综述 被引量：17
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作者 宋维峰 陈丽华 刘秀萍 《浙江林学院学报》 CAS CSCD 北大核心 2008年第3期376-381,共6页
近30 a来,由于科学技术的发展和生态环境建设的需要,根系固坡力学机制研究成为学科交叉的新领域。鉴于此,概述了近30 a来固土力学机制的研究进展及今后研究方向。综观根系固坡的研究历程,研究集中在林木根系抗拉、锚固、根系-土壤复合... 近30 a来,由于科学技术的发展和生态环境建设的需要,根系固坡力学机制研究成为学科交叉的新领域。鉴于此,概述了近30 a来固土力学机制的研究进展及今后研究方向。综观根系固坡的研究历程,研究集中在林木根系抗拉、锚固、根系-土壤复合体提高抗剪强度等方面。今后应加强对根系纤维素、半纤维素的定量分析,探讨不同植物根系弹性、抗拉力及应力-应变关系的差异,加强水土保持树种搭配的理论研究,从不同力学特性的根系相搭配的角度来研究根系固土护坡的功效。在边坡的稳定方面,应用有限单元方法研究根土复合体边坡的应力场、位移场的变化及边坡的稳定性情况,并用有限元的方法解决实际生产中的边坡造林中树种选择、造林密度等问题。 展开更多
关键词 土壤学 树木根系 固土护坡 力学机制 抗拉强度 抗剪强度
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华北典型植被根系抗拉力学特性及其与主要化学成分关系 被引量：44
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作者 吕春娟 陈丽华 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第23期69-78,共10页
为了解植被根系化学成分对根系力学性能的影响,该研究对华北地区常见的2种针叶树油松（Pinus tabulaeformis Carr.）和华北落叶松（Larix principis-rupprechtii Mayr.）以及3种阔叶树白桦（Betula platyphylla Suk.）、蒙古栎（Quercus... 为了解植被根系化学成分对根系力学性能的影响,该研究对华北地区常见的2种针叶树油松（Pinus tabulaeformis Carr.）和华北落叶松（Larix principis-rupprechtii Mayr.）以及3种阔叶树白桦（Betula platyphylla Suk.）、蒙古栎（Quercus mongolicus Fisch.ex Ledeb）和榆树（Ulmus pumila Linn.）5种树直径为0.75~7.65mm,共473根系进行了单根抗拉试验,并将拉伸后的根系按7个直径级归类后测定其纤维素含量、木质素含量、半纤维素含量及综纤维素含量。结果表明,5种树根系抗拉力范围为8~954 N,抗拉强度范围为6~53 MPa。不同树种间抗拉力、抗拉强度差异显著,从大到小依次为榆树〉白桦〉蒙古栎〉油松〉华北落叶松。抗拉力随直径增大以幂函数增大;抗拉强度随直径减小以幂函数和逆函数减小。根系的极限延伸率范围为6.95%~15.50%,不同树种间差异显著。5种树7个径级根系纤维素质量分数范围为20.09%~37.67%,木质素质量分数范围为18.03%~41.67%,半纤维素质量分数范围为1.29%~14.90%,综纤维素质量分数范围为26.20%~52.09%,木质素与纤维素质量分数比值（简称木纤比）为0.53~1.81。根系抗拉力与纤维素含量、半纤维含量、综纤维素含量正相关,与木质素含量、木纤比负相关;根系抗拉强度与纤维素含量、半纤维含量、综纤维素含量负相关,与木质素含量、木纤比正相关。但对于不同的树种,显著影响抗拉力、抗拉强度的化学成分不同。因此,根系中某一化学成分含量的变化并不能完全解释根系力学性能与直径的尺寸效应,或许根系其他内在因素如显微结构等也有着重要的贡献。 展开更多
关键词 树 生物力学 加固 乔木根系 化学成分 土体加固
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林木根系的加筋作用试验研究 被引量：19
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作者 宋维峰 陈丽华 刘秀萍 《水土保持研究》 CSCD 北大核心 2008年第2期99-102,106,共5页
为探索林木根系的固土机理,基于加筋理论,采用三轴压缩试验的方法,对黄土加根土与素黄土在相同的土壤含水量和密度条件下,进行了25,50,75,100 kPa下的压缩试验,得出了加根黄土与素黄土的应力应变关系和应力差强度包线图,对加根土与未加... 为探索林木根系的固土机理,基于加筋理论,采用三轴压缩试验的方法,对黄土加根土与素黄土在相同的土壤含水量和密度条件下,进行了25,50,75,100 kPa下的压缩试验,得出了加根黄土与素黄土的应力应变关系和应力差强度包线图,对加根土与未加根土的应力圆进行了分析,推导了加根土的"似黏聚力"。试验表明:在不同围压下,应变达到一定程度,含根土总是比素黄土的主应力差大一个值,说明在根系分布的不同深度,根系都增强了土体的强度。 展开更多
关键词 林木 根系 加筋 水土保持
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