黃土區(qū)紫花苜蓿根土復合體摩擦錨固試驗研究

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1、 黃土區(qū)紫花苜蓿根土復合體摩擦錨固試驗研究 水土流失引起的地表侵蝕、 邊坡失穩(wěn)和水土流失已成為我國生態(tài)環(huán)境的主要 問題 , 植物措施是防止水土流失最有效、最基本的方法。水土保持植物措施的實 施很大程度上減少了水土流失災害的發(fā)生。 為了研究黃土區(qū)紫花苜蓿根系拉拔力學性能和固土抗蝕過程中根土復合體 的摩擦錨固作用 , 以紫花苜蓿植物根系和黃土為研究對象 , 采用根系長度調查試 驗、單根原位拉拔試驗和根土復合體剪切試驗等多種試驗方法相結合、 室內外試 驗測量和理論分析相結合的技術路線 , 分析了不同直徑段

2、根系數量和根系橫截面 積隨土體埋深的變化規(guī)律 ; 研究了不同根系直徑、根系長度、根系表面積、土壤 含水量等因素對根系最大拉拔力的影響 ; 研究了不同剪切深度、根面積比和土壤 含水量下的根土復合體剪切規(guī)律 ; 探討了紫花苜蓿根土復合體摩擦錨固力學效應 , 研究結果對根土間受力關系和邊坡穩(wěn)定性研究具有重要意義。主要研究成果如 下 :(1) 紫花苜蓿根系特點 : 根系直徑、數量和根系橫截面積隨根系埋深增大而減小 , 根系埋深越大 , 其直徑、數量和橫截面積減幅越大 ; 根系直徑隨根系長度增加而減小 , 根系長度與平均直徑滿足冪函數關系。

3、 (2) 影響根系最大拉拔力的因素 : 根系最大拉拔力隨根系直徑增大而增大 , 滿 足冪函數關系 ; 根系平均最大拉拔力與根系長度滿足指數函數關系 , 根系長度越長 , 平均最大拉拔力越大 ; 根系最大拉拔力隨根系表面積增大而增大 , 滿足冪函數關系 ; 在 5 種不同含水量條件下 ( 分別為 7.84%、9.66%、13.02%、19.35%和 27.06%), 根系最大拉拔力隨含水量增大而減小 , 含水量由 7.84%增加到 27.06%, 最大拉拔 力減少了接近一半 (47.48%) 。(3) 根系破壞形式隨含水量和根系直徑的不同而變 化

4、 : 在以上 5 種含水量條件下 , 根系拔出率隨含水量增加而增大 , 拔斷率隨含水量 增加而減小 , 根系有拔出和斷裂兩種破壞形式 ; 含水量 9.66%下, 根系拉斷率為 48.28%, 拔出率為 51.72%; 根系斷裂和拔出含水量臨界值約為 9%;根系最大拉拔 力隨根系直徑增大而增大 , 直徑小于根徑臨界值 0.66 mm,斷裂拉拔力大于拔出拉 拔力 , 而直徑大于根徑臨界值 0.66 mm, 斷裂拉拔力小于拔出拉拔力。 (4) 苜蓿根系能增強土體的極限抗剪性能 , 苜蓿根系對土體極限抗剪性能的增強效應隨土壤含水量增加

5、而降低。 含水量為 18.97%時, 根土復合體試樣極限抗剪強度為 10.02 kPa, 剪切位移為 70.55 mm, 與裸地試樣相比 , 極限抗剪強度最大增幅為 89.41%,剪切位移增加約 25 mm。 剪切深度 30 cm下, 土壤含水量達到 30%左右時 , 根系的固土增強效應非常有 限 , 主要因為根系在此深度下分布數量較少以及較高土壤水分使土顆粒間粘聚力降低 , 使得根土復合體的極限抗剪強度降低。苜蓿根系對土體抗剪性能的增強效應隨土體深度增加而減小 , 根系對淺表層土體抗剪強度的增強作用更為顯著。 (5) 對于同一剪切深度、土壤含水量接近的條件下 , 根土復合體試樣抗剪強度隨根面積比 RAR增加而增大。根面積比越高 , 根土復合體試樣抗剪強度隨剪切位移的變化也越大。 (6) 限 (5)