裂隙巖體植物根劈作用機(jī)理研究.pdf

1、裂隙巖體在植物根系的根劈作用下，巖體將發(fā)生一定程度的損傷斷裂破壞，而巖體的破壞程度決定了巖體強(qiáng)度、變形及其穩(wěn)定性，通常會(huì)誘發(fā)落石、崩塌以及滑坡等地質(zhì)災(zāi)害的產(chǎn)生。本文通過(guò)研究根劈作用對(duì)巖體裂隙破壞的影響因素及破壞作用機(jī)理進(jìn)行分析，同時(shí)對(duì)重慶地區(qū)典型的三類(lèi)巖性巖體進(jìn)行根劈作用數(shù)值模擬，主要得出以下結(jié)論:
　　1)影響裂隙巖體內(nèi)植物根劈作用對(duì)周?chē)鷰r體產(chǎn)生破壞作用的因素有很多，分析植物根系的根劈作用，可將影響植物根系根劈作用的諸多因素歸納

2、為三方面:巖體自身特性、植物根系自身特性以及植物根系與巖體所處環(huán)境。植物根系根劈作用通過(guò)不斷增大的根系膨脹作用力以及逐漸減小的巖體裂隙體積兩方面對(duì)裂隙巖體造成破化作用，而根系處于巖體的不同位置也將造成不同程度的破壞。越靠近巖體邊界處的根系造成的巖體破壞程度越大，而位于巖體中部的裂隙在根系作用下的破壞程度較小。
　　2)植物根劈作用機(jī)理主要分為兩個(gè)階段:裂紋尖端鈍化張開(kāi)階段和裂紋尖端失穩(wěn)擴(kuò)展階段，其中裂紋鈍化張開(kāi)階段可分為線彈性變形

3、及彈塑性變形兩個(gè)過(guò)程。裂紋尖端失穩(wěn)破壞是植物根系擴(kuò)展巖體的根本原因。同時(shí)給出裂隙巖體在根劈作用下發(fā)生線彈性變形及彈塑性變形時(shí)的判斷依據(jù)，同時(shí)給出根系膨脹作用力計(jì)算公式及裂隙巖體擴(kuò)展能量計(jì)算公式。其中，裂隙巖體內(nèi)的植物根系膨脹力主要與巖體自身屬性、根系的扎入深度以及根徑尺寸有關(guān)。算例分析中，巖體斷裂韌度為1.22MPa·m1/2，相對(duì)應(yīng)的根系膨脹力臨界值為0.96MPa，實(shí)地監(jiān)測(cè)過(guò)程中根系膨脹力為0.87MPa，巖體在此階段并未發(fā)生斷裂。