滩涂土壤与植物根系复合体抗剪强度的试验研究

运用工程力学基本理论和土力学试验方法,剖析植物根系在增强松软饱和滩涂土壤抗剪强度中的作用机理。由花米草土壤－根系复合体原型结构试样直剪试验得知：复合体抗剪强度τ与法向正压力σ的关系符合库仑定律,且τ随含根量Ｍｒ的增加而提高,并提高土壤中草根的作用与钢筋混凝土结构中的钢筋类似,参照钢筋钢混土结构抗剪承载力公式,总结出复合体单位面积上的受剪承载力与含根量之间的关系公式为τ＝τ。＋０．１４Ｍｒｆｒ,公式     

土壤-草本植被根系复合体抗水蚀强度与抗剪强度的试验研究

分析了草本植被根系保持水土效能的机理，提出将根茎连接处形成的微型“栏上栅”及“滤水土体”抵抗径流推移破坏的极限能力，作为土壤-草本植被根系复合体的抗水蚀强度，并研究了它与含根量的相关性。通过复合体原型结构试样的直剪试验，证明复合体的抗剪强度τf与法向压力σ的关系符合库伦定律，即τf＝σtan C，但式中是土粒与土粒、土粒与根系之间的综合内摩擦角（13°～25°）；C是土位与土粒、土粒与报系之间的凝聚力，以及由土的剪应力传递给根系而引起的根系抗拔力之和（16～60kPa）。由试验结果知，复合体抗剪强度随含根量增加而增大，随含水量增多而减小；C值与含根量呈正相关，而值与含根量关系不大。     

土壤—草本植被根系复合体抗水蚀温度与抗剪强度的试验研究

分析了草本植被根系保持水土效能的机理，提出了将根茎连接处形成的微型“拦土栅”及“滤水土体”抵抗径流推移破坏的极限能力，作为土壤－草本植被根系复合体的抗水蚀强度，并研究了它与含根量的相关性。     

林木根系黄土复合体的非线性有限元分析

为了揭示林木根系固土的力学机制和林木固坡的抗滑机理,以林木根系黄土复合体为研究对象,采用三轴压缩试验结合有限元模拟的方法,研究了根土复合体的应力应变传递变化。将根土复合体视作单一均匀复合材料,采用非线性弹性模型中的邓肯--张(E--B)模型作为其复合模型,根据三轴压缩试验结果计算出的模型参数,运用非线性有限元法模拟三轴压缩试验中素土和复合根土复合体的应力场和应变场,绘制等值线图。结果表明:土体中加根能显著提高土体的承载力、限制土体的侧向变形、减少土体的沉降量,模拟结果与三轴压缩试验结果基本一致。可以将有限元方法用于造林边坡的应力应变场研究。     

黄土高原陡坡土坎植被根-土复合体抗剪强度研究

以黄土高原陡坡土坎6种典型植物群落类型为研究对象,在分析植被根系密度指标的基础上,通过直剪试验,探讨不同植物群落的根-土复合体抗剪强度以及根系对提高抗剪强度的作用。结果表明:1）6种群落的根系密度指标值均具有显著性差异,白刺花-铁杆蒿群落的根重密度、根长密度和根表面积密度在所有群落类型中均为最高,分别为2 757.07 g/m³、17 886.22 m/m³和16.96 m²/m³;2）6种群落之间的根-土复合体的抗剪强度均显著高于素土抗剪强度,其中白刺花-铁杆蒿群落相对于素土的抗剪强度增加值最大,为32.98 kPa,且抗剪强度增加值随土层深度增加而降低;3）根-土复合体抗剪强度相对于素土抗剪强度的增加值与根系密度指标值呈对数函数关系,随根系含量增加而升高。     

天然草本植被根系对表层土壤抗剪强度的影响

利用直剪仪在试验室测定了一年生天然草本植被(主要为稗草和狗尾巴草)根系特征参数对土壤-根系复合体抗剪强度的影响。结果显示,土壤-根系复合体抗剪强度与根重密度的相关性大于其与根长密度或根-土面积比的相关性。土壤-根系复合体抗剪强度随着土壤干密度和根重密度的增大而增大,但随土壤含水量的增大而减小。土壤干密度和土壤含水量对土壤-根系复合体抗剪强度的影响程度大于根重密度的影响程度,其与土壤-根系复合体抗剪强度的标准回归系数(Beta值)分别为0.456、-0.321和0.186。当根重密度为5~10kg/m3时,一年生天然草本植被根系可增大土壤-根系复合体抗剪强度19.8%~39.5%。     

重庆缙云山不同林地类型土壤的抗剪强度研究

采用三轴压缩试验方法研究重庆缙云山5种林地类型土壤的应力-应变关系及强度特性,探讨影响土壤抗剪强度的指标和主要因素。结果表明,非饱和条件下,各林地土壤的抗剪强度τf与法向正压力σ的关系符合库仑定律。缙云山各林地土壤抗剪强度包线呈斜直线;同一林地类型不同层次土壤抗剪强度大小主要与其黏聚力相关;不同林地类型同一层次土壤抗剪强度大小受含水率、土壤结构多种因素的综合影响。     

草本植物根系对边坡浅层土体抗剪强度的影响规律研究

[目的]研究草本植物根系对边坡浅层土体抗剪强度的影响规律。[方法]以阜新海州露天煤矿为工程依托,采用理论分析方法,建立了草本植物根系与土相互作用的力学模型,深化了草本植物根系固土改性的力学认识;采用直剪试验,选用马唐草与狗尾草为研究对象,研究了不同含根率与不同含水率共同作用下根-土复合体的抗剪强度及其相关参数的变化规律。[结果]根-土复合体的最佳抗剪强度与最优含根率相对应;2种草本植物根-土复合体抗剪强度随正压力的增加而增大,随含水率的增加而降低,在未达到含根率之前,随含根率增加而增大;根-土复合体黏聚力与抗剪强度变化规律相似,根系提高土体的抗剪强度主要体现在土体黏聚力的增加。[结论]该研究可为浅层边坡的固土稳定提供参考。     

粗粒料抗剪强度参数三轴试验研究

试验材料采用原料场颗粒级配进行缩尺制备,通过三轴试验对试样抗剪强度指标进行对比分析,得到同一种粗粒料相同围压下,最大主应力比随着试验方法固结排水剪（CD）、固结不排水剪（CU）、不固结不排水剪（UU）的变化而减小,内摩擦角也随之减小的变化规律,证明了同一种粗粒料在不同实验方法下,总应力强度线及强度指标φCD〉φCU〉φUU的变化规律。     

黄土高原植物根系增强土体抗剪强度的模型与试验研究

为研究黄土高原植物根系固土力学机制,通过Wu & Waldron(WWM)模型和Fiber Bundle(FBM)模型, 确定了黄土高原地区主要造林树种油松、刺槐、荆条和丁香4种植物根系对土体抗剪强度的增强作用,并用原位直剪试验对其进行了验证。应用ABAQUS有限元软件构建造林边坡稳定性分析模型,通过数值模拟的方法从边坡尺度上量化4种不同植物根系固土作用。结果表明:通过原位直剪试验的验证,发现评价植物根系对土体抗剪强度增强作用的WWM、FBM模型均存在一定的误差,因而建议进一步完善该理论模型。同时,基于原位直剪试验测定的根系对土体抗剪强度的增强作用,进行边坡稳定性分析,发现4种植物造林边坡稳定性均高于裸坡,边坡安全系数平均提高4.38%,最大等效塑性应变平均减小50.08%,最大水平位移平均减小40.83%,最大竖向位移平均减小14.84%;4种植物措施中,荆条造林措施对浅表层土体的固土效果最佳。研究结论为评价造林边坡的稳定性,揭示根系固土的力学机理提供理论基础和科学依据。      

黄土高原造林边坡应力应变特征及其稳定性分析

该文以刺槐林、油松林固坡为例,运用有限元方法分析刺槐和油松林边坡的应力和变形特性,探讨不同根型树种对边坡稳定性的影响。结果表明:油松能将表层土体的应力通过根系传递到深层,起到弱化浅层土体应力的作用,提高边坡的稳定性。刺槐林边坡坡脚向土体内侧存在一个位移集中带,是边坡不稳定的主要部位;在边坡偏上部出现位移集中带,最大位移也出现在边坡偏上部,是边坡变形滑动时“滑出”的位置。油松林边坡未出现上述两种情况,说明油松林显著提高了边坡的稳定性,油松根系的固土作用及增加边坡稳定性效果要好于刺槐林边坡。      

刺槐林边坡稳定性有限元分析

该文以刺槐林固坡为例,将根土复合体看作是由土体、根系以及土体与根系之间的接触面单元所联系起来的有机体,运用有限元方法分析了刺槐林木根系边坡的应力和变形特性,探讨了刺槐根系对边坡稳定性的影响。结果表明:无林边坡坡脚向土体内侧存在一个应力和位移的集中带,根系的存在使得有林边坡在坡脚集中带的区域范围减小;根系周围位移等值线变化剧烈,有林边坡最大水平位移发生在边坡根系分布区;斜坡中同一位置处有林边坡的垂直位移明显小于无林边坡的;边坡最大、最小主应力等值线随土层深度的增加而增加,有林边坡最大主应力、最小主应力的最大值小于无林边坡的,说明有林边坡更趋于稳定。     

饲料型四倍体刺槐青贮饲料研究初报

对饲料型四倍体刺槐进行单一青贮和混合青贮试验,从青贮饲料的色泽、气味、质地等感官品质,pH值、氨态氮/总氮比值等发酵品质,以及粗蛋白、中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维等营养价值方面进行分析评定.结果表明:饲料型四倍体刺槐地上、地下单一青贮的综合品质一般,两种青贮方式之间无明显差异;而与玉米秸秆混合青贮的综合品质良好,且混合1/3玉米秸秆处理的蛋白含量较高,纤维含量低.     

窄冠速生刺槐培育技术研究

为了研究窄冠速生刺槐在惠水山区的培育技术,进行了插根育苗密度试验和幼林施肥试验。试验结果表明:窄冠速生刺槐最适宜的育苗密度是17株/m2(20 cm×30 cm),其次是22株/m2(15 cm×30 cm),最差50株/m2(10 cm×20 cm);幼林生长第1年最优的施肥组合方式为尿素25 g/株、氯化钾40 g/株。     

刺槐种子超低温保存研究

[目的]为实现刺槐种质资源超低温保存提供理论和实践依据。[方法]研究了刺槐种子的含水量、不同化冻方式及不同程度的机械撞击对超低温保存后刺槐种子的发芽率、电导率和脱氢酶活性的影响。[结果]当刺槐种子的含水量从7.1%增加到9.1%,发芽率和TTCH含量明显降低,而电导率上升。这说明在保持种子活力的前提下,低含水量有利于刺槐种子的超低温保存。对于超低温保存后的刺槐种子,40℃温水化冻比慢速室温解冻更为适宜。机械撞击对处于超低温保存下的刺槐种子有一定的影响,故应尽量避免剧烈震动。[结论]含水量对超低温保存后刺槐种子的发芽率影响显著。40℃温水化冻5min的化冻方式对超低温保存后刺槐种子的活力影响较小,种子发芽率较高。     

复合材料层合板高阶剪切变形理论位移模式的研究

在总结现有复合材料层合板高阶理论的基础上，推导出一种基于整体-局部位移假设的1，2-3高阶剪切变形理论，使其既满足层间位移、应力连续条件，也满足上、下自由表面条件。比较了应用该高阶理论的位移有限单元数值的计算结果。证明了此高阶理论既能很好地描述剪切变形效应，又能较好地计算整体位移参数和横向剪切应力。     

林木根系单根的生物力学特性

以黄土高原半干旱区17年生的刺槐(Robinia pseudoacacia)人工林和17年生的侧柏(Platycladus orientalis)人工林为对象,通过单根拉伸试验研究了根系的抗拉强度和杨氏模量.结果表明,刺槐根与侧柏根的生物力学特性表现出显著的尺度效应.根系的抗拉强度与杨氏模量都随直径的增大而减小,且刺槐根的强度约是侧柏根的2倍.     

王东沟不同坡向刺槐细根分布特征研究

采用土钻法研究了渭北黄土高原主要造林树种刺槐的根系分布特征。结果表明,在以坡向为主要影响因子的立地条件下,刺槐的根系分布特征表现出明显差异。不同径级根系的长度和表面积等主要指标,在土壤中的垂直分布和水平分布均表现出不同的趋变模式。阴坡立地上的细根长度和根系表面积的水平分布(距地面50cm的土层中)和垂直分布均比阳坡大且较均匀,而阳坡立地上,细根长度和体积表面积均表现出随距树干距离增加而急剧减少的趋势。阴坡立地的刺槐根系较之阳坡立地具有更大的生长潜势。