寒旱环境植物根系增强边坡土体抗剪强度试验研究

研究以地处西宁盆地的青海大学自建试验区作为研究区。采用草本、灌木植物单一种植和混合种植的方式,对种植植物边坡及未种植植物的素土边坡在A层(坡面地表0cm)、B层(坡面以下20cm)深度处的根—土复合体试样进行直接剪切试验,探讨了单一种植和混合种植两种种植方式下边坡土体抗剪强度的变化特征。结果表明:(1)单一种植的草本边坡在A层处根—土复合试样的粘聚力值分别为24.09,22.81kPa,均显著大于灌木边坡A层深度处根—土复合体试样的粘聚力值19.03,17.91kPa,且相对于素土试样的粘聚力值,草本根—土复合体试样的粘聚力值的增加幅度依次为104.67%,93.80%,灌木根—土复合体试样粘聚力值的增加幅度依次为61.68%,52.17%,显然,草本根—土复合体的粘聚力值增长幅度大于灌木植物;(2)随边坡土体深度的增加,单一种植方式下草本边坡根—土复合体试样粘聚力值呈递减趋势,即粘聚力值依次由24.09,22.81kPa递减至19.06,21.02kPa,这在一定程度反映出草本对边坡浅层土体抗剪强度的增强作用相对较为显著;(3)2种草本和灌木混合种植方式下根系对边坡土体抗剪强度的贡献值,均大于相应位置处2种草本和灌木单一种植方式下的贡献值,即混合种植条件下复合体的粘聚力值较单一种植时的增加幅度为0.13%~42.83%。该研究成果为定量评价边坡不同种植方式下植物根系增强边坡土体抗剪强度提供了理论依据,同时为进一步探讨植物根系增强边坡土体抗剪强机理具有一定理论价值和实际意义。     

黄河源区高寒草地植物组合对根-土复合体抗剪强度的影响

以位于黄河源区的青海河南县境内高寒草地作为研究区,通过野外现场勘察与取样及室内试验,探讨了区内6种不同植物组合类型草地的植物根-土复合体抗剪强度特征,旨在为防治草地退化引起的水土流失、浅层滑坡等灾害现象发生提供理论依据。结果表明：6种组合类型的根-土复合体抗剪强度随海拔高度降低而呈逐渐增大的变化趋势,即阳坡坡顶位置处紫花针茅（Stipa purpurea Griseb.）+高山嵩草（Kobresia pygmaea C.B.Clarke）组合的根-土复合体抗剪强度为27.76 kPa,至阳坡坡底位置处的垂穗披碱草（Elymus nutans Griseb.）其根-土复合体抗剪强度为37.53 kPa;从坡顶至坡底6种植物根-土复合体抗剪强度由小至大变化规律,与根-土复合体试样密度、含水率、根系干重等因素有关,即阳坡坡顶、坡中和坡底处根系平均含量分别为6.2%,5.5%和16.2%;阴坡坡顶、坡中、坡底处根系平均含量分别为8.0%,11.4%和31.6%。     

黄河源区高寒草地植被根-土复合体抗剪强度试验及退化程度阈值确定

为研究黄河源区高寒草地不同退化程度的植物根-土复合体抗剪强度特征,以青海河南县境内的黄河源区高寒草地作为研究区,进行了根-土复合体试样抗剪强度试验研究,系统分析了区内草地不同退化类型的根-土复合体抗剪强度特征及其不同退化程度之间的阈值。结果表明,区内草地其平面形态呈现不规则状椭圆形退化形态,且愈近于圆心部位草地退化相对愈严重,其退化程度表现出由外至内可依次划分为未退化区、轻度退化区、中度退化区、重度退化区;随着退化程度的加剧,原生植物种类及数量呈减少的趋势,次生植物则逐渐取代原生植物并构成优势植物种类,其结果使得根-土复合体的根系含量表现出逐渐减少的特征,根-土复合体抗剪强度亦逐渐减小;同时,根据4种类型退化区草地根-土复合体抗剪强度特征,分别确定出各退化区交替界限之间的根-土复合体抗剪强度阈值,即表现在未退化区与轻度退化区之间植物根-土复合体的黏聚力阈值为28.07 kPa,轻度退化区与中度退化区复合体的黏聚力阈值为20.46 kPa,中度退化区与重度退化区复合体的黏聚力阈值为9.21 kPa。该项研究成果通过由力学强度角度出发定量研究草地不同退化程度的根-土复合体强度变化规律,从而对科学有效地防治该区草地退化具有重要理论研究价值和实际指导意义。     

青海湖地区草本植物根系力学特性试验研究

为研究草本植物单根的力学特性及其根系固土护坡的力学机制,为青海湖及其周边地区开展植物固土护坡和防风固沙提供理论依据和实际应用指导,以青海湖北岸为研究区,分别采集自然生长区内的醉马草、紫花针茅、羊茅,沙漠生长区的赖草、驼绒藜,315国道种植区的垂穗披碱草、早熟禾等7种优势草本植物,进行了室内单根拉伸和单根剪切试验,较为系统地分析了7种草本植物单根的力学特性。试验结果表明:草本植物单根抗拉力和抗剪力均随其根径的增加而增大,且分别与其根径呈幂函数或指数函数关系;3个区内草本植物单根抗拉强度与其根径均呈幂函数关系,抗剪强度与其根径呈幂函数或指数函数关系,其中自然生长区草本植物单根平均抗拉强度和平均抗剪强度由大至小依次为紫花针茅、羊茅、醉马草,沙漠生长区草本植物单根平均抗拉强度和平均抗剪强度为赖草大于驼绒藜,315国道种植区草本植物单根平均抗拉强度和平均抗剪强度为早熟禾大于垂穗披碱草。