邊坡失穩和水土流失是常見的地質災害,其結果往往導致嚴重的經濟和社會損害,植被是維持生態平衡的重要因素,植被覆蓋降低了邊坡失穩和侵蝕的風險。因此,研究不同根系構型對根-土復合體強度的影響規律,揭示根系固坡機理,建立根系固土模型,具有重要的理論意義和工程應用價值。論文依托國家自然科學青年基金項目“基于根系構型定向調控的植物邊坡固土機理研究”(項目編號:51608545),通過理論分析研究和試驗研究相結合的方法,對香根草根系形態特征、根系抗拉強度與含根土體強度等方面進行了深入的研究,主要的研究成果如下:(1)通過獲取不同生長期香根草根系的形態參數,總結了不同根系形態參數隨生長期的變化規律,香根草根系的數量和根長隨生長期均呈指數型增長,橫向延伸寬度和根系干重隨生長期在一定范圍內呈線性增長,根系直徑基本不隨生長期的延長而發生變化。(2)通過在香根草種植區進行現場拉拔試驗和采集香根草根系進行室內拉伸試驗,得到了香根草根系的抗拉拔強度以及拉伸時的應力應變關系。試驗結果表明:香根草根系拉伸應力應變關系表現為彈塑性,且抗拉強度隨著直徑的增大而減小,其彈性模量最大可達750MPa。(3)通過對不同須根含量下的重塑含根土進行三軸試驗研究,驗證了在一定含水率下,隨著須根含量的增加,根-土復合體的剪切強度不斷增大,粘聚力也不斷增大。香根草須根體積含量為0.18%時,根-土復合體的粘聚力值相對未加筋土增加了69.6%,內摩擦角值增加了 13.5%。(4)建立了考慮根土相互作用的二元本構模型。二元模型能夠較好的體現根-土復合體三軸剪切的應力應變關系,并且可以根據根系體積含量與分布函數較好的預測根-土復合體的模量和強度值。(5)通過對不同根系形態下的重塑含根土進行直剪試驗研究,探明了不同根系生長形態下根-土復合體的抗剪強度特性,建立了考慮根系空間分布角度的土體抗剪強度的關系表達式,闡明了不同分布形態的根系影響邊坡穩定的規律。在邊坡土體發生剪切時,只有根系受拉才能夠發揮其加筋作用以抵抗土體的下滑力。
【學位單位】：中南林業科技大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：TU43
【部分圖文】：

以描述根系的生長構型需要綜合考慮各種參數，從而體現根的生長形態、布和結構特點。現將最常用的描述根構型的參數列在表２．１當中。??表２．１常用的根系構型參數???Ｔａｂ?２．１?Ｒｏｏｔ?ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ?ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ根系構型參數?符號（單位）?定義??根系長度?Ｌ?（ｍ）?根自然生長狀態下的原始長度??根系直徑?Ｄ?（ｍｍ）?根自然生長狀態下的平均直徑??分叉節點數?Ｎ?根系分叉的節點個數??分支角度?（°）?主根與分支根之間的夾角??根系傾角?（°）?根與水平面之間的夾角??根截面面積?ＣＡＲ?（ｃｍ２）?平面內某區域根的總截面面積??根土面積比?ＲＡＲ?單位面積根－土復合體中根的橫截面積??根系密度?ＲＤ?（ｋｇ／ｍ３）?單位體積土中根的干重??

對于草本植物莖和根都較為粗大，木質成分較多；而草本植物根莖較為纖細，且??有大量的須根成分。根據植物根系不同的生長構型可以將其進行多種分類，Ｙｅｎ，??Ｃ．Ｐ依據根的分支模式將根系分為五種［２９］，如圖２．１所示。其中Ｈ－ｔｙｐｅ以水平根??為主，Ｖ－ｔｙｐｅ以垂直根為主，ＶＨ－ｔｙｐｅ既有較長的垂直根又有豐富的水平根，Ｒ型??以側根為主且有明顯的主根，Ｍ型側根根系發達且無明顯的主根。這種分類方式??主要針對根徑較粗且分支較為明顯的木本植物。??對于草本植物而言，植物學中將其簡單的分為直根系與須根系兩類，如圖２．２??所示。直根系植物根系通常由主根、側根和須根組成，主根由種子的胚根生長而??來，側根根據分枝級數進一步分為二級側根、三級側根等，從而構成全部根系。??直根系植物具有一根明顯優于其它根的主根，并且有極明顯的向地性，側根則相??對偏短、偏細，在主根周圍成一定角度的長出，整個根系形成了一種主根向重力??方向生長

２．?２．１香根草模型箱試驗??香根草分兩次種植于模型箱中，第一次種植時間為２０１７年３月份，種植于木??質邊坡模型箱內，如圖２．３?（ａ）；第二次種植時間為２０１８年３月份，種植于有機??玻璃質邊坡模型箱內，如圖２．３?（ｂ）。香根草幼苗由多年生香根草根系分蘗而來，??分蘗后的根系長度、根系數量近似相同。種植初期施加少量的氮肥并保證種植后??半個月內每天澆水，進而加快根系的發育和莖葉的生長。??（ａ）種植于１７年３月?（ｂ）種植于１８年３月??圖２．３香根草的種植??Ｆｉｇ?２．３?Ｔｈｅ?ｃｕｌｔｉｖａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｖｅｔｉｖｅｒ?ｇｒａｓｓ??１２??
【參考文獻】

相關期刊論文 前10條

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本文編號：2891048