紫穗槐根系形态与固土护坡效应研究

本文采用紫穗槐根系的现场调查和根系扫描图像数据的方法,通过对根长量、根长密度、根体积和单位体积土中含根量4根系指标数据的测定和分析,研究根系对边坡土体水土保持的效果。结果显示,紫穗槐属于深根性直根树种,主干根的优势极为显著,分布最深可达50 cm土层以下,须根在各个土壤层次中均有不同径级根系的分布,根长和根量指标也随着土层的加深而均匀递减。根系能够对土体起到锚固和加筋作用,对边坡表层土体的水土侵蚀起到有效保护作用。     

应用分形维数研究狗牙根根系边坡固坡效应

植物根系形态非常复杂,很难定量确定根系对边坡土体的防护作用。笔者选择常见护坡植物狗牙根为研究对象,根据自主研发的分形维数计算软件确定狗牙根根系分形维数,提出基于根系分形特征的固土机理数值分析方法,将根土复合体当作由土体、根系所联系起来的有机体,研究在雨水侵蚀力和坡面径流侵蚀力作用下,不同根系分形特征对土体位移场的影响。根据根系分形维数与表层位移关系曲线,建立分形维数与边坡土体稳定性的相互关系,明确边坡植入狗牙根根系对表层土体稳定性影响,研究结果表明,分形维数与数值计算相结合,能够反映植物根系形态对边坡表层土体位移的影响,对于植物生态边坡的设计与施工具有现实的指导意义。     

关于植物根系形态分布研究进展与新方法探讨

根系是影响植物生长的重要组成部分,同时根系对浅层边坡加固具有重要作用。根系结构是一个具有自相似特征的非规整复杂形体,欧氏几何中难以定量测量,将分形理论应用于根系结构中,能很好的定量描述根系结构形态。本文分析植物根系护坡和分形理论在植物根系中应用这两个领域国内外研究成果。在此基础上提出,基于L-系统理论构建植物根系形态模型,利用有限元软件数值模拟根系模型与土共同作用对边坡稳定性影响的思路。     

狗牙根根系形态对边坡稳定性的影响

基于野外调查和室内试验,将根土复合体看作由土体、根系所联系起来的有机体,运用非线性有限元计算方法分析在雨水侵蚀力和坡面径流侵蚀力作用下,狗牙根根系须根数量和长度对边坡表层土体稳定性的影响．结果表明：根系的存在能有效提高边坡表层土体整体稳定性,边坡表层总应力和水平应力随着狗牙根须根数量的增多和须根长度的增大而逐渐增大,边坡土体水平位移量、竖向位移量、总位移量随着狗牙根须根数量的增多和须根长度的增大而逐渐减小．因此,选择合适根系分布形态的护坡植物对稳定边坡表层土体具有十分重要的意义．     

分形理论应用于植物根系形态分布的研究进展及其应用前景

综述了非线性科学热点之一——分形理论的研究现状,及其在植物根系研究方面的应用进展,强调利用分形维数研究植物根系分形特征的优越性,最后对分形理论在植物根系研究领域应用前景进行了展望。     

不同降雨强度下植被护坡对边坡位移的影响

为研究不同降雨强度下植物根系对边坡土体位移的控制效果,采用PLAXIS 3D有限元软件对3种降雨强度下植物根系固土边坡进行数值模拟计算,结果表明:边坡未采用植物根系护坡时,降雨会导致边坡表层土体发生较大位移,土体位移增大范围包含整个坡面。边坡采用植物根系护坡时,能有效减少边坡表层土体位移,边坡土体位移增大范围比无根系防护边坡明显减小,主要分布在边坡坡面中上部。降雨强度为5,10和20 mm/h时,植物根系固土边坡土体最大位移相比无根系防护边坡减小幅度分别为89.8%,80.3%和71.8%,可见降雨条件下植物根系能够有效控制边坡土体位移,但随着降雨强度增大,植物根系对边坡表层土体位移的控制效果会有所减弱。对边坡进行稳定性分析可知,植物根系的存在能有效提高边坡浅层范围内土体的抗剪强度,从而使边坡表层土体塑性点数量减少;还能显著减小发生滑坡时的偏应变增量,并且缩小潜在滑动面的发生区域,提升边坡的稳定性。为了保证强降雨条件下边坡稳定性,提出了植物根系结合锚杆支护的综合护坡方式,该支护方式能够有效降低强降雨条件下边坡土体的位移,增强边坡稳定性。