黃土區(qū)紫花苜蓿根土復(fù)合體摩擦錨固試驗研究

黃土區(qū)紫花苜蓿根土復(fù)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(zāi)害的發(fā)生。 為了研究黃土區(qū)紫花苜蓿根系拉拔力學(xué)性能和固土抗蝕過程中根土復(fù)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(diào)查試 驗、單根原位拉拔試驗和根土復(fù)合體剪切試驗等多種試驗方法相結(jié)合、 室內(nèi)外試 驗測量和理論分析相結(jié)合的技術(shù)路線 , 分析了不同直徑段根系數(shù)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(fù)合體剪切規(guī)律 ; 探討了紫花苜蓿根土復(fù)合體摩擦錨固力學(xué)效應(yīng) , 研究結(jié)果對根土間受力關(guān)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(shù)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(shù)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(shù)關(guān)系。 (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(shù)關(guān)系 ; 根系平均最大拉拔力與根系長度滿足指數(shù)函數(shù)關(guān)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(shù)關(guān)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 : 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(yīng)隨土壤含水量增加而降低。 含水量為 18.97%時, 根土復(fù)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(yīng)非常有 限 , 主要因為根系在此深度下分布數(shù)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(fù)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(yīng)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(fù)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(fù)合體試樣抗剪強度隨剪切位移的變化也越大。 (6) 限 (5)