根土复合体应力应变特性的试验研究

以香根草根系为研究对象,将根系与土壤视为一整体,探讨在不同含根量下根土复合体抗剪强度指标的变化规律,应用室内三轴试验的方法研究了根土复合体的应力-应变关系及强度特性,并且比较了素土与含根土的强度特性,以及它们的变形破坏模式。     

植物根系对边坡的加固作用模拟分析

采用有限元方法对植物根系加固边坡的作用规律进行了模拟分析,随着根的长度增加,边坡稳定性安全系数也逐渐提高,当根的长度超过3 m时,长度增长将不再导致边坡稳定性安全系数的增加;根的数量对边坡稳定性的影响与根长相同,在一定范围内,根的数量越多,边坡稳定性安全系数越高;根对边坡的加固作用的发挥也与根的位置有很大的关系.根的长度、数量都是随着时间的推移而增长的,所以根的固坡效果也随着时间的推移而加强.     

木本植物根系对边坡稳定性影响分析

根据木本植物根系对边坡提供轴向力和抗剪力的原理,采用不同根系长度下的抗拔力的取值,建立根系固坡模型并进行数值模拟分析。在模拟过程中,针对根系长度、密度和降雨条件等主要影响因素,研究其对边坡稳定性的影响。结果表明:木本植物根系的存在能够提高土体的抗剪强度,增加边坡的稳定性,使边坡更加趋于稳定;木本植物根系长度的增加和密度的变大,都会增大边坡的安全系数;在降雨条件下,植物根系仍能增大边坡的安全系数,对边坡有一定的加固效果。     

植物根系对边坡的加固作用模拟分析

采用有限元方法对植物根系加固边坡的作用规律进行了模拟分析,随着根的长度增加,边坡稳定性安全系数也逐渐提高,当根的长度超过3 m时,长度增长将不再导致边坡稳定性安全系数的增加;根的数量对边坡稳定性的影响与根长相同,在一定范围内,根的数量越多,边坡稳定性安全系数越高;根对边坡的加固作用的发挥也与根的位置有很大的关系。根的长度、数量都是随着时间的推移而增长的,所以根的固坡效果也随着时间的推移而加强。     

根系种类和含根量对土体强度及边坡稳定性影响

为研究边坡表层根土复合体对边坡稳定性的影响,通过室内三轴试验研究了重塑草根加筋土强度特征。选择３种常见的植物根系,分析根系种类和含根量对土体强度的影响,并基于三轴试验结果建立考虑草根加筋作用的边坡有限元分析模型,研究不同植物根系种类和含根量对边坡稳定的影响。试验结果表明：根土复合体试样应力—应变关系呈应变硬化型,随着试样含根量的增加,试样破坏应力显著上升;草根的存在虽对土体内摩擦力影响较小,但可显著提高土体黏聚力;根系配比对根土复合体强度加固效果有重要影响。数值模拟结果表明：表层根土复合体的存在可以延缓边坡表面水平位移的发展,延缓边坡进入塑性的趋势,有利于增强边坡的稳定性。     

东港湖岸种植香根草抵抗波浪侵蚀的效应研究

对东港湖水文气象资料进行调查,取湖泊岸坡土样进行土工试验,并对香根草进行根系调查,在此基础上运用抗冲蚀经验公式分别计算出裸岸及3种香根草种植方案条件下湖岸的侵蚀速率.研究结果表明,风浪对东港湖裸土岸坡的冲蚀速率为6.72 mm/h.不同香根草护岸方案下湖岸侵蚀速率较之于裸土岸坡减少69.18%~92.36%,根土面积比越大,风浪对岸坡的冲蚀速率越小,合理的香根草护岸能够有效地抵抗波浪对湖岸的侵蚀.     

植物根系固土护坡抗剪强度试验研究

以全风化花岗岩残积土为研究对象,通过对加入狗牙根根系形成的根土复合体在不同含水率条件的室内直剪试验,研究了土壤含水率及含根量对抗剪强度的影响,用以评价植物根系对全风化花岗岩残积土坡的加筋效应及固坡效果.结果表明:植物根系可以显著增强土体的抗剪强度,促进边坡的稳定;根土复合体的抗剪强度随着含水率的增加而降低;随着含根量的增加,根土复合体的抗剪强度增强,主要表现在粘聚力c随含根量增加而显著增大,内摩擦角φ值几乎不变;当含根量达到0.3%及以上时根土复合体的抗剪强度增幅有所减缓,即存在最优含根量区域;根系对25%含水率的土体加筋效果最显著.     

灌木对黄土边坡的加固效应

植物对边坡稳定性的贡献源于根系对土体的加劲作用、根系吸水消耗孔隙水压力及其引起的抗剪强度增加.通过对非饱和含根土开展剪切试验建立了根-土复合体的抗剪强度模型,其抗剪强度是根系密度和土壤含水率的函数.通过建立二维根系吸水模型,开展根系吸水条件下的渠道边坡土壤水分运动数值模拟.根据土壤水分动态分布和根-土复合体抗剪强度模型计算了不同气象阶段植被渠道边坡的稳定性.对比相同时刻植被边坡和裸土边坡的稳定性计算结果发现,植物根系通过加劲土壤和吸取土壤水分能够显著增强黄土渠道边坡的稳定性.     

DA-6与硅肥对水稻苗期根系形态和生理特性的影响

以盐粳68为试验材料,研究DA-6与硅肥混合喷施对盐粳68根系形态和生理特性的影响。预实验处理结果表明:DA-6喷施浓度为5μg/L和10μg/L、硅肥喷施1 500倍稀释液时对水稻根系形态和生理特性产生的效果最佳。将DA-6和硅肥进行混合喷施试验结果表明:混合喷施后在根数、根长、根冠比、根系氧化力和还原力均有显著提高,且以1 500倍硅肥稀释液+10μg/L DA-6处理效果最好。     

基于Bingham模型考虑根系固土的边坡渐进变形模拟

把Bingham模型用于综合考虑植被根系固土作用的边坡变形分析中。由于含水量影响坡土的黏滞性系数,同时根系沿着坡土深度呈一定分布,因此分别假定黏滞性系数和根系提供的抗滑力为随坡土深度变化的简化函数,求解边坡滑移变形的位移显式表达式,由数值方法求解更为复杂的边值问题。将模型计算值与1个生态边坡实测值相比较,结果表明:Bingham模型计算结果能反映边坡滑移变形中的剪切层;根系分布深度、宽度及其随坡土滑移时间变化分布等亦是模型应该考虑的因素。     

草本植物加固边坡的力学原理

草本植物根系使边坡土体浅层成为土体和根系的复合材料,它通过根土摩擦作用和根的抗拉作用,增强了根系土层的整体抗剪强度,但至今人们对草本植物根系对边坡岩土体的作用及效应的研究仍很少,亟待深入。通过对草本植物根系加固边坡的力学原理进行了全面的分析,不但提出了根土作用的力学模型,而且对边坡增加的抗剪强度和增加的边坡稳定性系数进行了定量计算。从而为草本植物生态护坡提供了理论依据。     

草及灌木根系对不同土质边坡稳定性影响分析

通过建立土边坡有限元模型,运用强度折减法,针对砂、粘土两种土质边坡及有无降雨情况,分析植被根系对不同土质边坡稳定性的影响。结果表明:植被根系能有效的提高边坡的安全系数;坡角的变化不影响植被根系对边坡安全系数的提高;在降雨条件下,边坡稳定性会有一定程度的降低,但植被根系仍能提高边坡的安全系数。     

基于CA-Markov模型的植物篱坡面土壤侵蚀状况的动态模拟研究

基于3个种植植物篱的试验小区和2个对照小区在3次降雨条件下的土壤侵蚀状况,将降水、坡度坡长、植物覆盖类型、土壤可蚀性K值作为影响因子输入,利用Markov模型和CA相结合的方法分别对5个小区的水土流失情况进行了模拟预测,并对结果以及引起误差的原因进行了分析.观测和模拟的结果表明,植物篱可以显著地减少坡面土壤流失量,并且不同植物篱作用不同,香根草的水土保持作用优于新银合欢,同时香根草在10°小区的作用大于它在15°小区的作用.     

植被根系固土抗剪强度试验研究

通过对培养的黑麦草加固黏土原状土样进行直剪试验,研究了根系含量和含水率对加固土体抗剪性能的影响,并结合研究结果对其作用机理进行分析。试验结果表明:随根系含量增加,加固土体的抗剪强度和黏聚力逐渐增强,内摩擦角变化较小。这是因为根系的存在加强了土颗粒之间的摩擦,同时在剪切过程中根系发生弹性形变,其内部产生的拉应力通过摩擦力转化为阻碍土体位移的力,增强土体强度。随着含水率的增加,加固土体的抗剪强度和黏聚力均减小,内摩擦角变化不大。这是由于一方面水的存在使根系的拉拔阻力和土颗粒之间的摩擦阻力减小,另一方面含水率的增加导致基质吸力减小,使土颗粒之间的液桥强度降低,从而降低了土体的抗剪强度。     

土体含水率与根系埋深对银杏树苗抗拉拔性能的影响

中国是受热带台风灾害影响最为严重的国家之一,由于强风暴雨作用引起的林木根系拔出及倾倒破坏致使交通中断、车辆受损、人员伤亡等次生灾害与日俱增。为进一步研究土体物理特性对林木抗拉拔性能的影响,采用自主设计的根系横向加载试验系统,通过对银杏树苗施加定速率横向加载的拉拔试验,模拟外力荷载下根系的倾倒过程。试验设置了5组梯度含水率和4种埋深工况分析土体含水率、根系埋深对拔出过程中抗拉拔力的影响。研究表明：在粉质砂土中,黏聚力根系位移抗拉拔力曲线中抗拉拔力的变化可以概括为平缓上升、陡峭上升和缓慢上升达到峰值3个阶段;最大抗拉拔力随含水率提升呈现先升后降的总体趋势,与土体黏聚力变化的总体趋势相同,当含水率趋近饱和含水率时,最大抗拉拔力衰减显著;当含水率一定时,根系的最大抗拉拔力随着根系埋深的增加,在试验设置的埋深区间内呈线性趋势增长。     

Modeling tree root diameter and biomass by ground-penetrating radar

Roots play a key role in ecosystem functioning as they transfer water and nutrients from soil to plants.Traditional methods for measuring roots are labor-intensive and destructive in nature,which limits quantitative and repeatable assessments in longterm research.Ground-penetrating radar(GPR) provides a non-destructive method to measure plant roots.Based on the superiority of GPR with 2 GHz frequency,we developed a new,practical method to estimate root biomass.First,average root matter density was measured ...     

某边坡支护的优化设计方案探讨

针对某滑落填土边坡,在对其稳定性进行分析评价的基础上,采用恢复挡土墙并结合抗滑桩的方案进行支护.从原设计的挡土墙入手,采用反算法得出该挡土墙恢复后承担的临界土压力,再从桩、墙作用力的分摊效应方面考虑,应用抗滑桩的极限承载理论和绕流阻力理论及钢筋混凝土结构学知识进一步探讨了抗滑桩的合理设置,从而对该土质边坡,提出一套具有参考价值和针对性的边坡优化支护方案.