植草根系的加筋效果及机理研究

为了研究植物根系对浅层土的加筋机理,对野外的巴根草根系原状粉土试样进行快剪试验,然后对剪切破坏后土样进行重塑,比较原状根系和重塑根系土样以及无根重塑土的抗剪特性,分析根系特性的加筋效果。研究结果表明根系对抗剪强度的影响随根须特征而改变,对于原状土样,当含根量少于0.2%时,根系的加筋作用不明显,当含根量在0.2%～1%时,含根原状土的抗剪强度明显提高。当含根量较多大于1%时,原状土的残余强度反而最低,这也说明根与土壤间的复杂生物化学作用对土体抗剪强度的提高起一定作用。     

原状与重塑黄土冻融劣化机理对比试验研究

通过对西安Q₃原状和重塑黄土在冻融作用下的电镜扫描和直剪试验,对比研究了原状和重塑黄土冻融过程抗剪强度劣化机理及规律。结果显示:冻融过程原状和重塑黄土微观结构都发生显著变化,土体胶结性变差。冻融条件下试样表观结构特征破坏较为严重,且原状黄土表观结构劣化程度更为严重。黏聚力随冻融次数增加均呈指数衰减趋势;原状黄土黏聚力高于重塑黄土,但随冻融次数增加,两者差异逐渐减小;原状黄土黏聚力衰减幅值及速率高于重塑黄土。随含水量增加,黏聚力总体呈线性减小变化规律,且反复冻融后黏聚力随含水量变化曲线分布特征近似重叠。冻融作用对内摩擦角无显著影响。随冻融次数增加,黏聚力冻融损伤系数表现出呈指数增加特征;原状黄土黏聚力冻融损伤系数高于重塑黄土。     

海绵城市消落带土体结构与适用植被根系固土强度试验研究

通过植被与河道边坡的有效组合,可实现海绵城市河道治理工程生态环境效益最大化,植被根系对河道消落带土体的加固效果直接影响河道治理效果。为此,依托绵阳市小枧城市生态湿地公园河道工程,选取河道消落带土体及狗尾草进行室内三轴固结不排水剪切试验研究。研究结果表明,当含根量较小时,根系对消落带土体强度无促进作用,随着剪切位移的增大,含根系的消落带土体剪切应力增大,表现出明显的根系加筋效果;最大、最小围压和含根量下,随着干湿循环次数的增加,消落带土体剪切应力逐渐减小,干湿循环次数对土体强度的影响较大;含根量越高,消落带土体黏聚力越大;随着干湿循环次数的增加,消落带土体黏聚力逐渐降低;含根量不为0时,随着含根量的增大,消落带土体内摩擦角逐渐增大;随着干湿循环次数的增加,消落带土体内摩擦角呈小幅波动变化趋势。     

黑麦草根系加固粘土的剪切强度性能研究

植被在增强边坡稳定性方面有着积极的作用,其作为一种兼顾生态保护和边坡治理的护坡方式,在工程实践中得到了广泛的应用。为了研究植物根系加筋土的抗剪特性,以室内培育的黑麦草根系为加筋土的筋材,制备了不同含根量和含水率的重塑试样,通过直剪试验分析其抗剪强度特性的变化规律。研究结果表明:黑麦草根系加筋增强了土体的抗剪强度,表现为粘聚力随着含根量的增长呈明显增长趋势,最大粘聚力增长可达253%,而内摩擦角的变化较不明显。土体的抗剪强度随含水率的增加有着明显的降低,这归因于根-土界面抗剪强度的降低,使得根系更易被拔出土体而导致较差的拉筋效果。当土体含水率增加时,根系在为加筋土提供抗剪强度方面的作用变得尤为重要。     

牛筋草根土复合体抗剪性能研究

以海南常见的野生草本植物牛筋草为研究对象,利用应变控制式直剪仪对不同含水率和不同含根率的含根土体进行了快速直剪试验,分析了含根率和含水率对土体有效粘聚力的影响,结果表明,少量的牛筋草根系能提高土体的抗剪强度,且含根率越高抗剪强度越高;土体抗剪强度随着含水率增加而降低,但存在一个界限含水率。     

原状和重塑软土力学特性的比较研究

为了研究结构性对土的力学特性的影响,对上海淤泥质软黏土的原状样和重塑样进行了等向压缩、排水剪切试验。试验结果表明:在固结压力相同时,原状样比重塑样具有更大的孔隙比、压缩指数Cc和膨胀指数Cs;原状样的应力—应变—体变曲线与剪切围压密切相关,而重塑样的应力—应变—体变曲线却不受剪切围压影响;相同剪切围压时,得到的重塑样强度高于相应原状样的强度,这是由于原状样的孔隙比大于重塑样的孔隙比造成的。     

寒旱环境盐生植物根系固土护坡力学效应及其最优含根量探讨

 本项研究以大柴旦盐湖区及其周边地区为例,选取海韭菜(Triglochin maritima Linn.)、赖草(Leymus secalinus Tzvel.)、毛穗赖草(Leymus paboanus Claus.)、无脉苔草(Carex enervis C. A. Mey.)等4种优势盐生植物,对其单根进行了单根拉伸试验以及4种植物根–土复合体抗剪强度试验。分别获得了4种植物单根最大抗拉力和单根抗拉强度;通过对4种盐生植物根–土复合体在不同含根量梯度下的直接剪切试验,探讨了根系对土体抗剪强度增强作用以及根–土复合体的最优含根量。由单根拉伸试验结果表明,4种植物单根抗拉力值为4.67～10.97 N,单根抗拉强度值为12.32～49.99 MPa,且4种植物单根抗拉强度由大至小依次为赖草、毛穗赖草、无脉苔草、海韭菜;4种植物根–土复合体扰动试样黏聚力值为10.44～27.42 kPa,不含根素土试样黏聚力值为8.10 kPa,与不含根系素土相比,根–土复合体的黏聚力增长量为2.34～19.32 kPa,其增幅为28.89%～238.52%;根系增强土体抗剪强度存在最优含根量,根–土复合体试样中的含根量处于最优含根量时,4种植物根-土复合体的抗剪强度为相对最大值,其黏聚力值为17.94～27.42 kPa,黏聚力由大至小依次为海韭菜、赖草、毛穗赖草、无脉苔草。该研究成果对大柴旦盐湖区以及与该区地质条件相似的其他地区开展利用盐生植物增强土体抗剪强度,且对于开展有效防治土体侵蚀和地表水土流失等地质灾害的发生具有理论价值和实际意义。     

柴达木盆地盐湖区盐生植物根–土复合体物理力学性质指标概率统计分析EI北大核心CSCD

根–土复合体抗剪强度值是评价土壤抗侵蚀能力的重要指标,受植物生长期、植物种类等因素影响,植物根–土复合体抗剪强度值往往表现出较大程度的变异性。为有效降低这种变异性,在实际研究过程中需开展一定数量的复合体剪切试验,以便合理地确定根–土复合体抗剪强度值大小,以及复合体抗剪强度影响因素的作用程度。为此,开展定量分析不同植物根–土复合体抗剪强度、影响复合体抗剪强度的主要因素,以及复合体抗剪强度指标与各影响因素之间的关系,是亟待解决的关键问题。基于此,本文以生长于柴达木盆地大柴旦盐湖湖滨区的5种盐生植物根–土复合体为研究对象,通过室内直剪试验对上述根–土复合体原状试样进行直剪试验,获得其抗剪强度指标黏聚力c值和内摩擦角j值;通过烘干称重法获得复合体含水率、通过洗根称重法获得其含根量、采用游标卡尺测定法获得其根径。在此基础上,以黏聚力c值、内摩擦角j值、含水率、根径和含根量5项试验值为指标,进一步分析了含水率、含根量和根径3种因素与复合体黏聚力c值和内摩擦角j值的相关性,并采用正态分布、伽马分布、瑞利分布和威布尔分布函数对上述5项指标进行拟合分析,获得了相应分布函数的分布参数;最后采用柯尔莫哥洛夫–斯米洛夫检验(KS test)对上述指标进行分布检验。研究结果表明:复合体5项物理力学性质指标中,含水率与黏聚力c值存在负相关性,含根量与黏聚力c值呈正相关性,其余2项指标(根径、含水率)与黏聚力c值间相关性不显著,且含水率、含根量、根径与内摩擦角φ值间相关性亦不显著;此外,内摩擦角j值服从正态分布和伽马分布,其余4项指标均服从正态分布、伽马分布和威布尔分布;其中,内摩擦角j值最优分布函数为正态分布,黏聚力和含根量最优分布函数为威布尔分布,根径和含水率最优分布函数均为伽马分布。该项研究成果对于合理分析根–土复合体抗剪强度指标的影响因素,进一步深入探讨复合体抗剪强度影响因素之间的相互作用关系具有理论参考价值和实际指导意义,且为合理评价研究区及其与研究区自然条件相类似地区的不同盐生植物增强土体强度,防治盐湖区草原荒漠化现象的发生提供理论支撑,同时对于实现区域生态环境的可持续发展具有重要的现实意义。     

合肥原状和重塑黏性土动力特性对比试验研究

为研究土体扰动对土动力特性的影响，以合肥包河区的地基土为研究对象，采用GCTS STX-100双向振动三轴仪对不同钻孔和不同深度的原状和重塑黏性土进行动三轴试验，试验得出以下结果：(1)在相同围压下，原状和重塑黏性土动力特征参数(最大动应力τ_dmax、最大动剪切模量G_dmax)的差异性随着钻孔深度的增大逐渐增大；在低围压(50 kPa)下，原状样和重塑样的τ_dmax、G_dmax差异不大、关系曲线趋于重合。随着围压的增大，关系曲线快速分离，原状样的τ_dmax、G_dmax大于重塑样，且增大的幅度随着围压的增大逐渐增大，当围压达到300 kPa时，偏离幅度可达30%以上；(2)原状样和重塑样阻尼比λ_d在同一动应变下随着围压的增大而减小；λ_dmax范围在0.2～0.3;(3)土体的动强度和动剪切模量由于土体的扰动而减小。     

紫茎泽兰筋材改良昔格达土物理力学试验研究

针对攀西地区特殊昔格达土质,利用广泛分布的紫茎泽兰做改良土筋材,对昔格达紫茎泽兰加筋土进行不固结、不排水的三轴压缩试验,研究不同加筋量及不同围压下加筋土的σ-ε关系曲线和抗剪强度,并分析其影响因素。试验结果表明:昔格达紫茎泽兰加筋土的抗剪强度和抵抗变形的能力较素土有显著提高;内摩擦角φ变化相对较小,相对变化率绝对值在40.13%以内,但黏聚力增长较大,最高可达17.03倍;无筋素土试样大多以剪切破坏为主,而掺入紫茎泽兰筋材后,试样的破坏主要为鼓胀破坏;抗剪强度增加量与紫茎泽兰掺入量的比例呈非线性关系,且并非掺入量越大越好。说明紫茎泽兰筋材对土体存在补强的作用,同时试验得出黏聚力c值是影响加筋土抗剪强度的主要因素。     

粉砂土岸坡三维加筋生态护坡结构力学效应研究

加筋生态护坡是土工织物与植草相结合形成的一种护坡形式,在保证工程生态性的同时大大提高了生态护坡的强度,有广泛的应用前景。以黑龙江同抚堤防工程粉砂土岸坡防护工程为例,开展了三维加筋生态护坡结构的现场原位测试与加筋土体力学特性室内试验研究,揭示了该护坡技术固土护坡力学效应。试验结果表明:对比纯植被护坡和遮阳网表层覆盖护坡方式,三维加筋生态护坡结构对土体加筋作用最为有效。土工网可以帮助植被根系在岸坡表层形成良好的加筋层,而植被根系则帮助土工网与岸坡土体更紧密地结合。加筋生态结构效果主要表现为增加了土体黏聚力,但对内摩擦角影响不大;一个生长周期内草本型植被根系加筋区域集中在地面以下20cm左右的深度;土体含水率和含根量对根土复合体抗剪强度有明显影响,随着土体中含根量和含水率的增加,根土复合体抗剪强度呈先增加后减少的趋势,即对于高羊茅这类抗剪型根系,其加固土体时存在最佳含根量和含水率使其强度最高。     

加筋土筋土界面抗剪强度影响因素试验研究

通过室内筋土界面直剪试验,考虑筋土界面抗剪强度的影响因素,进行了不同剪切速度、筋材空隙率及土体含水率下筋土界面直剪试验,分析了不同因素对筋土界面抗剪强度的影响。试验结果表明,剪切速度主要影响筋土界面的内摩擦角,对筋土界面黏聚力几乎没有影响,随着剪切速度的增加,内摩擦角变大,导致筋土界面抗剪强度增大。筋材空隙率主要影响筋土界面黏聚力大小,空隙率越大,筋材肋条对土颗粒的约束作用越小,筋土界面抗剪强度降低。筋土界面抗剪强度受土体含水率的影响较大,随着土体含水率的增加,筋土界面黏聚力和内摩擦角都明显减小,导致筋土界面抗剪强度显著降低。     

Effect of discrete fibre reinforcement on soil tensile strength

The tensile behaviour of soil plays a significantly important role in various engineering applications. Compacted soils used in geotechnical constructions such as dams and clayey liners in waste containment facilities can suffer from cracking due to tensile failure. In order to increase soil tensile strength, discrete fibre reinforcement technique was proposed. An innovative tensile apparatus was developed to deter- mine the tensile strength characteristics of fibre reinforced soil. The effects of fibre content, dry density and water content on the tensile strength were studied. The results indicate that the developed test apparatus was applicable in determining tensile strength of soils. Fibre inclusion can significantly in- crease soil tensile strength and soil tensile failure ductility. The tensile strength basically increases with increasing fibre content. As the fibre content increases from 0% to 0.2%, the tensile strength increases by 65.7%. The tensile strength of fibre reinforced soil increases with increasing dry density and decreases with decreasing water content. For instance, the tensile strength at a dry density of 1.7 Mg/m^3 is 2.8 times higher than that at 1.4 Mg/m^3. It decreases by 30% as the water content increases from 14.5% to 20.5%. Furthermore, it is observed that the tensile strength of fibre reinforced soil is dominated by fibre pull-out resistance, depending on the interracial mechanical interaction between fibre surface and soil matrix.     

新疆昭苏县草甸土的工程性质试验研究

由于目前对草甸土的工程性质了解甚少,一方面引起了草甸土与草炭土、泥炭等的混淆,另一方面导致了在设计过程中不知如何选择相应的处治措施。鉴于此,以新疆伊犁昭苏县草甸土层为研究对象,参照一般土体的室内土工试验方法,测试了草甸土的比重、重度、烧失量、渗透系数、抗剪强度、无侧限抗压强度等物理力学指标,并将试验结果与国内外草炭土、泥炭、泥炭质土的工程特性进行了对比分析。结果表明:按照有机质含量分类,新疆昭苏县草甸土属于泥炭质土;其含水率处于泥炭质土的低限附近,而重度则高于一般泥炭和泥炭质土的重度,具有较好的渗透性、很高的压缩性;草甸土中的草根可以显著提高土体的黏聚力,但对内摩擦角的影响不明显;无侧限抗压强度试验过程中草甸土未发生类似于一般黏土的剪切破坏,而是产生了很大的压缩变形和鼓胀变形;草甸土在受荷载后主固结沉降完成很快,其主固结系数随着固结压力的增大线性减小;当固结压力超过100 k Pa时,草甸土的主固结比较小,说明此时草甸土的次固结变形量不容忽视,地基沉降计算中应予以考虑。     

污水环境对水泥土力学性能的影响试验研究

由于多数地下水泥土工程直接与地下腐蚀性介质环境接触,必将导致水泥土材料的逐步劣化甚至失效破坏。以某市区工地附近明渠排放的污水作为侵蚀性介质,制作了不同水泥掺量的水泥土试件,通过对比试验,研究了污水环境和清水环境下不同水泥掺量、不同龄期的水泥土抗压强度和抗剪强度。结果表明,在污水或清水环境下,相同水泥掺量水泥土30 d 龄期的抗压强度几乎相等,随着龄期的增加其抗压强度均逐步增大,但污水环境下其抗压强度增长的幅度明显小于清水环境,90 d 后清水环境的水泥土抗压强度不再增长,而污水环境的抗压强度开始降低;污水环境和清水环境下的水泥土内摩擦角和黏聚力随龄期、水泥掺量的增加均逐步增大,污水环境下龄期90 d后的内摩擦角和黏聚力均开始降低。     

含盐量与固化材料掺量对固化盐渍土抗压强度的影响

为解决滨海盐渍土的低强度和大变形问题,采用水泥、石灰、SH固土剂固化盐渍土,研究含盐量、固化材料掺量、养护龄期和浸泡用水对固化土抗压强度的影响.结果证实:含盐量大于1%,固化土抗压强度随含盐量的增加而减小;掺加水泥、石灰、SH固土剂均可提高土的强度和水稳性;随养护龄期的增加,固化土的抗压强度增加;石灰固化土和SH固土剂...     

Direct shear tests of shear strength of soils reinforced by geomats and plant roots

To investigate the shear strength of root–geomat reinforced soil (RMS), direct shear tests were conducted in laboratory on soil samples cultivated with three–dimensional geomats and Bermuda grass. The test results showed that the shear strength of RMS could be significantly improved by the combined reinforcement with grass roots and geomats, particularly at a low vertical stress level. The shear strength increment was increased exponentially with the total reinforcement content of roots and geomats. Concurrently, the soil cohesion was significantly increased, but the influence on the friction angle was generally negligible. With the increase in root or geomat content and decrease in water content, both the soil shear strength and cohesion were remarkably increased. Owing to the higher tensile strength of geomat than that of roots, the effect of geomat content on shear strength was larger than that of root content. Furthermore, the shear strength increment caused by root–geomat reinforcement was larger than the sum of the respective increments caused by root and geomat. Moreover, the soil shear strength and cohesion increments induced by the combined root–geomat mutual interlocking effect were increased exponentially with the total reinforcement content.     

重塑膨胀土三轴增湿变形及力学特性的试验研究

通过三轴增湿变形试验和直接剪切试验,对膨胀土的变形和抗剪强度规律进行了研究.结果表明,膨胀土的极限剪应力、凝聚力和内摩擦角都随着含水率的增大而减小,试样含水率越接近饱和含水率,试样的抗剪强度减小的越快;膨胀土的应力随应变增加呈衰减趋势,并且在增湿变形中以体积变形为主,轴向变形较小;在同一应力状态下,随着含水率的增大,体应变逐渐减小,土样表现为膨胀,在含水率相同的条件下,应力越小,膨胀土在浸水过程中的体积变化就越大.     

水泥土应变软化特性三轴试验研究

目前,水泥土在工程当中已得到广泛运用.为了深入了解其力学性质,在大量三轴试验的基础上,对水泥土的破坏模式、应变软化相关特性进行了研究.试验结果表明:水泥土的破坏模式随水泥掺量的不同而发生变化;峰值强度、残余强度随水泥掺量及围压的增大而增大;临界应变(峰值强度对应的应变)则随围压增大而增大,随水泥掺量的增大而减小.