草本植物根系對(duì)植被混凝土基材淺層抗剪強(qiáng)度的影響.pdf

1、植物在邊坡生態(tài)恢復(fù)工程中被廣泛應(yīng)用,其根系在邊坡的淺層防護(hù)中起著不可忽視的作用。草本植物根系發(fā)達(dá),生長(zhǎng)快,能在較短時(shí)間形成三維空間結(jié)構(gòu),對(duì)邊坡生態(tài)防護(hù)的前期起到了較大的作用。
　　本論文通過在植被混凝土基材上種植兩種常用的草本植物:紫花苜蓿和狗牙根,定期觀測(cè)植物根系的結(jié)構(gòu)特征,并用環(huán)刀現(xiàn)場(chǎng)分層取樣,進(jìn)行室內(nèi)直剪試驗(yàn),對(duì)比基材空白樣分析根-土復(fù)合體對(duì)土壤抗剪強(qiáng)度的影響;探討抗剪強(qiáng)度與植物根系分維數(shù)的關(guān)系并建立根系抗剪強(qiáng)度力學(xué)模型,分

2、析抗剪強(qiáng)度理論值與試驗(yàn)值存在的差異。采用環(huán)刀現(xiàn)場(chǎng)取樣的方法能維持植物根系在土壤中的自然分布形態(tài),確切的反映根系的自然特征。得出的主要結(jié)論如下:
　　1)植物根系分維數(shù)隨著生長(zhǎng)期的增長(zhǎng)有增大的趨勢(shì),說明隨著生長(zhǎng)期的增長(zhǎng),植物根系更加發(fā)達(dá),其充斥土體的能力不斷增強(qiáng);同一物種不同土層的根系分維數(shù)不同,并呈現(xiàn)出先增加后減小的趨勢(shì),植株分蘗數(shù)的增加是導(dǎo)致分維數(shù)增大的主要原因,后由于根系含量、直徑等隨土層減小,故分維數(shù)降低。
　　2)基

3、材空白樣、紫花苜蓿樣地和狗牙根樣地的土壤抗剪強(qiáng)度均滿足莫爾-庫倫強(qiáng)度破壞理論;在忽略水分和自重的影響下,基材空白樣地基質(zhì)在時(shí)間和空間尺度上是不變的,故基材空白樣抗剪強(qiáng)度隨時(shí)間變化不明顯;狗牙根和紫花苜蓿根-土復(fù)合體抗剪強(qiáng)度隨生長(zhǎng)期有增長(zhǎng)的趨勢(shì),主要是由于隨著的增長(zhǎng),根系越加發(fā)達(dá),充斥土體的能力越強(qiáng),根-土復(fù)合體相互作用更好。
　　3)對(duì)比基材空白樣地,根-土復(fù)合體對(duì)土壤抗剪強(qiáng)度的提高有較大的貢獻(xiàn)。狗牙根根-土復(fù)合體粘聚力最大增幅為

4、128％,最小為48％,紫花苜蓿根-土復(fù)合體粘聚力增幅最大為157％,最小為18％,可見根-土復(fù)合體對(duì)土壤粘聚力的影響較大;根-土復(fù)合體對(duì)土壤內(nèi)摩擦角的影響較小。
　　4)土壤抗剪強(qiáng)度增幅與根系分維數(shù)之間有一定的聯(lián)系,其抗剪強(qiáng)度增幅隨根系分維數(shù)的增大呈現(xiàn)出先增加后減小的趨勢(shì)。隨著根系分維數(shù)增大,根系充斥土體的能力增強(qiáng),根系的三維空間箍套作用越好,土壤抗剪強(qiáng)度就增大;隨著根系分維數(shù)的繼續(xù)增大,根系在土壤中所占的比例越大,根系對(duì)土壤的

5、擠脹作用增大,在一定程度上阻礙了土壤抗剪強(qiáng)度增長(zhǎng)。
　　5)力學(xué)模型計(jì)算的根-土復(fù)合體抗剪強(qiáng)度從理論上驗(yàn)證了根-土復(fù)合體對(duì)土壤抗剪強(qiáng)度的增強(qiáng)作用。對(duì)比力學(xué)模型和試驗(yàn)中抗剪強(qiáng)度的增加幅度,試驗(yàn)中抗剪強(qiáng)度的提高值相對(duì)較小,主要是直剪試驗(yàn)中剪切面不一定是最薄弱面,且理論計(jì)算中考慮的是所有各系同時(shí)被拉斷,這與實(shí)際有一定的差別。
　　本論文采用植被混凝土基材作為試驗(yàn)樣地基材,并種植狗牙根和紫花苜蓿這兩種生態(tài)護(hù)坡常用草本植物,分析根-土