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丛生竹根系抗拉力学特性 总被引：2，自引：0，他引：2
竹林是具有水土保持功能的一种重要植被,其地下根系力学性能好坏是影响竹林固土力学作用的重要因素。为了了解丛生竹林地下根系的抗拉力学特性,利用自制的植物根系抗拉力学特性野外便携实验系统,对料慈竹、绿竹、龙竹、香竹4种丛生竹根系进行了现场拉伸实验,测量这4种丛生竹不同直径根系的抗拉力、应变,并通过计算得到抗拉强度和弹性模量。结果表明,4种丛生竹根系最大抗拉力与根直径的关系呈幂函数正相关增长,抗拉强度与根直径的关系呈幂函数负相关增长。根系平均抗拉力分别为料慈竹(59.47 N)、香竹(58.65 N)、龙竹(43.51 N)、绿竹(40.80 N),平均抗拉强度依次为龙竹(30.24 MPa)、料慈竹(23.14 MPa)、绿竹(22.83 MPa)、香竹(18.14 MPa),平均极限应变较为接近,在14%～18%之间,平均弹性模量值为龙竹(169.86 MPa)、料慈竹(166.37MPa)、绿竹(158.36 MPa)、香竹(135.56 MPa),最高峰值达到350 MPa。4种丛生竹相比,龙竹根系的综合抗拉力学性能最好,其次是料慈竹和绿竹,最后是香竹。与常见造林树种油松、落叶松、白桦相比,丛生竹根系具有较好的抗拉力学性能。 相似文献
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选取适宜于西宁盆地及其周边地区生长的2种优势草本植物垂穗披碱草(Elymus nutans Griseb.)和细茎冰草(Agropyron trachycaulum(Linn.) Gaertn.)作为试验供试种,通过室内种植培育方式,采用浓度梯度分别为50 mmol/L、100 mmol/L、150 mmol/L、200 mmol/L的Na_2SO_4溶液对2种植物进行盐胁迫处理。在盐胁迫试验处理后的第15 d、30 d和45 d,分别测定2种植物单根抗拉力和单根抗拉强度。结果表明:相同盐胁迫浓度时,2种植物单根抗拉力随生长期增长而逐渐增大,单根抗拉强度随生长期增加而逐渐降低;相同生长期,2种植物单根抗拉力随着胁迫液浓度由0 mmol/L增加至200 mmol/L时,表现为逐渐减小趋势;进一步研究表明,在相同胁迫浓度和相同生长期条件下,细茎冰草单根抗拉力和单根抗拉强度分别较垂穗披碱草高0.008～0.025 N和9.646～72.807 MPa;2种草本植物单根抗拉力与根径之间呈指数函数关系;2种草本单根抗拉强度分别随根径的增加而逐渐减小,且均与根径呈幂函数关系。研究成果对于进一步探讨寒旱环境盐胁迫条件下,草本植物根系力学强度特征及其变化规律具有重要理论价值,同时对于有效防治研究区水土流失、浅层滑坡等地质灾害的发生具有实际指导意义。 相似文献
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本项研究选取适宜于西宁盆地及其周边地区生长的2种优势草本植物垂穗披碱草(Elymus nutans Griseb)和细茎冰草(Agropyron trachycaulum (Linn.) Gaertn.)作为供试种,通过室内种植培育方式,采用浓度梯度分别为50mmol/L、100mmol/L、150mmol/L、200mmol/L的Na2SO4溶液对2种植物进行盐胁迫处理。在盐胁迫试验处理后的第15d、30d和45d时,分别测定2种植物单根抗拉力和单根抗拉强度。试验结果表明：相同盐胁迫浓度时,2种植物单根抗拉力随生长期增长呈逐渐增大,单根抗拉强度随生长期增加表现为逐渐降低的变化规律;相同生长期时,2种植物单根抗拉力随着胁迫液浓度由0mmol/L增加至200mmol/L时表现为逐渐减小趋势,单根抗拉强度则随着胁迫液浓度增加呈逐渐增大的变化规律;进一步研究表明,在相同胁迫浓度和相同生长期条件下,细茎冰草单根抗拉力和单根抗拉强度分别较垂穗披碱草高0.008N~0.025N和9.646MPa~72.807MPa;2种草本植物单根抗拉力与根径之间呈指数函数关系;2种草本单根抗拉强度分别随根径的增加而逐渐减小,且均与根径呈幂函数关系。本该研究成果对于进一步探讨寒旱环境盐胁迫条件下,草本植物根系力学强度特征及其变化规律具有重要理论研究价值,同时对于有效防治研究区水土流失、浅层滑坡等地质灾害的发生具有实际指导意义。 相似文献
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研究以青藏高原东北部观赏地被植物马蔺为研究对象,通过野外调查和材料力学、土力学试验,定量评价了野生马蔺植株和根系生长特征、单根抗拉特性以及根系对土体抗剪强度的增强效应。结果表明,马蔺平均株高、冠幅和植株密度分别为(75.22±11.40)cm、(106.09±25.62)cm和(1.51±0.55)株/m2;马蔺标准株根系分布深度可达50 cm,主要分布在0~30 cm深度范围内,根幅约40~50 cm。马蔺根径为0.20～0.70 mm,单根抗拉力、抗拉强度和延伸率平均值分别为(7.94±2.91)N,(46.30±11.06)MPa和54.17%±17.08%。随着根径的增大,单根抗拉力和单根抗拉强度分别呈幂函数增大和幂函数降低趋势,单根极限延伸率随着根径的增大呈逐渐增大变化趋势,但二者之间未表现出相对显著性的关系。马蔺根系对土体黏聚力和内摩擦角均有增强作用,可分别显著增强0~30 cm和0~10 cm深度范围内土体黏聚力和内摩擦角,增长率分别为9.48%~17.40%和7.62%。本文研究成果对马蔺用于坡面水土流失、浅层滑坡等地质灾害现象的生态防护工作,具有实际指导意义。 相似文献
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为了进一步丰富青藏高原东北部地区植被护坡工程植物选择,推动区内植被护坡工程实用性和观赏性兼顾发展。该项研究以青藏高原东北部观赏地被植物马蔺为研究对象,以青海省大通县朔北藏族乡至东峡镇之间区域为研究区,在野外植物分布特征和生长特征调查的基础上,结合单根拉伸试验和重塑根-土复合体三轴压缩试验,定量评价了野生马蔺植株和根系生长特征、单根抗拉特性以及根系对土体抗剪强度的增强效应。试验结果表明：马蔺主要分布在研究区内洪积扇、坡积裙和河漫滩等地貌单元,立地条件包括上述地貌单元内的林下坡地、田间、道旁、湿地、荒地等;通过选取两处试验区开展调查可知,马蔺平均株高、冠幅和植株密度分别为75.22±11.40 cm、106.09±25.62 cm和1.51±0.55 株/m2;马蔺标准株根系分布深度可达50 cm,主要分布在0~30 cm深度范围内,根幅约40~50 cm;马蔺根径为0.20～0.70 mm,单根抗拉力、抗拉强度和延伸率平均值分别为7.94±2.91 N,46.30± 11.06 MPa和54.17%±17.08%,随着根径的增大,单根抗拉力和单根抗拉强度分别呈幂函数增大和幂函数降低关系,单根极限延伸率随着根径的增大呈逐渐增大变化趋势,但二者之间未表现出相对显著性的关系;马蔺根系对土体黏聚力和内摩擦角均有增强作用,可分别显著增强0~30 cm和0~10 cm深度范围内土体黏聚力和内摩擦角,且对土体黏聚力的增强作用较为显著。该项研究成果对于选用观赏地被植物马蔺进行研究区坡面水土流失、浅层滑坡等地质灾害现象的生态防护工作,具有理论研究价值和实际指导意义。 相似文献
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黄河源玛沁地区高寒草地植物固土护坡的力学效应 总被引：5，自引：0，他引：5
通过对试验区草本植物根系的力学强度试验,研究了黄河源玛沁地区高寒草地植物护坡的力学效应,即通过研究未退化、轻度退化、重度退化的草地的主要优势种植物的单根抗拉力、抗拉强度和根-土复合体的抗剪强度等评价其固土护坡能力与贡献。研究所选取的未退化草地的优势种植物主要有小嵩草(Kobresia pygmaea C.B.Clarke)、紫花针茅(Stipa purpurea Griseb.),轻度退化草地的优势种植物包括矮火绒草(Leontopodium nanum(Hook.f.et Thoms.)Hand.-Mazz.)、二裂委陵菜(Potentilla bifurca L.),重度退化草地的优势种植物为细叶亚菊(Ajania tenuifolia(Jacq.)Tzvel.)、盐地风毛菊(Saussurea salsa(Pall)Spreng)。由单根拉伸试验结果表明,单根抗拉强度平均值由大至小依次为紫花针茅小嵩草矮火绒草二裂委陵菜细叶亚菊盐地风毛菊;室内根-土复合体原状试样直接剪切试验表明,根-土复合体的抗剪强度由大至小依次为小嵩草紫花针茅矮火绒草二裂委陵菜细叶亚菊盐地风毛菊。研究成果对进一步探讨黄河源高寒地区植物固土护坡机理,以及试验区及其与试验区条件相似的其他地区,科学防治坡面水土流失、浅层滑坡等地质灾害的发生具有重要理论指导意义。 相似文献
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浅层滑坡多发区典型植被恢复树种根系对土壤抗剪强度影响 总被引：4，自引：0，他引：4
为揭示坡面植被根系对土壤抗剪强度的影响及其固坡效应的差异性,选取白龙江流域浅层滑坡多发区两种典型修复树种刺槐(Robinia pseudoacacia)和毛白杨(Populus tomentosa)为研究对象,通过剖面网格法计算不同树种根系的根截面积比(RAR),采用万能试验机分析不同根系径级单根抗拉特征,并运用RWM模型计算两种乔木根系对土壤抗剪强度的增加值。结果表明,两种乔木根系的RAR值,刺槐(0.18%)和杨树(0.51%)均大于发挥固坡效应的阈值(0.1%)。两种乔木的单根抗拉力(TF)随着直径的增加而增大,分布规律表现出明显的幂函数特征,TF_(R.pseudoacacia)(363.6 N)TFP.tomentosa(419.95 N);刺槐根系的抗拉强度(TS)与根系直径正相关,杨树根系与直径呈负相关关系,且TSR.pseudoacacia(25.38 MPa)TSP.tomentosa(27.62 MPa)。RWM模型计算得到根系对土壤抗剪强度的增加值为刺槐(21.93 Kpa)杨树(67.61 Kpa)。在研究区,两种乔木植物根系均能有效增加土壤抗剪强度,杨树根系的固坡效应优于刺槐,研究结果可为浅层滑坡多发区植被根系固土模型的应用和生物工程减灾效果的评价提供一定理论依据。 相似文献
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为了揭示植物地上部分枝条防风抗蚀生物力学响应机制、筛选合适的防风树种,以内蒙古准格尔露天煤矿排土场6种常见植物枝条为对象,进行室内瞬时极限拉伸试验,研究枝条极限抗拉强度以及不同加载速度、枝径和枝条水分变化对极限抗拉强度的影响及其变化规律。结果表明:测试植物枝径0～3 mm范围枝条平均极限抗拉强度随加载速度的增加而增加、随直径增加呈降低趋势,极限抗拉强度大小顺序为柠条(50.13 MPa)>沙棘(37.27 MPa)>紫花苜蓿(30.25 MPa)>沙打旺(22.74 MPa)>草木樨(22.22 MPa);枝条水分变化对其极限抗拉强度的影响表现为枝条越细,对水分变化的敏感程度也越高,继而对极限抗拉强度的影响越大,即直径相同情况下水分损失率越大则平均极限抗拉强度越大。几种植物枝条在不同加载速度、不同直径、不同枝条水分变化影响下的抗拉生物力学特性既存在相同规律,又有差别,其内在原因还需要进一步的研究。 相似文献
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震区泥石流流域内滑坡物源根系固土效应分析 总被引：1，自引：0，他引：1
通过室内直剪试验对强震区泥石流流域内的滑坡堆积物源所恢复草本植被的根系进行了固土效应分析,并研究探讨了含水率、含根量对根系固土效应的影响,以及不同植物根系的固土效应差别。结果表明:(1)植被的恢复有利于堆积物源稳定性的增强;(2)恢复植被的坡体,随着含水率的逐渐增加,其稳定性依旧会逐渐增加达到峰值再逐渐变小直至发生破坏;(3)在中华草沙蚕、细裂叶莲蒿和中华山蓼3种植被中,细裂叶莲蒿根系对堆积物源的固土效应最好,其次为中华山蓼,再次为中华草沙蚕。 相似文献
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植物类型及土壤营养元素含量等因素随植物群落演替而发生规律性变化,并影响植物根-土复合体抗剪强度。本文选择黄河源区高寒草地,开展植物根-土复合体直接剪切试验及土壤营养元素含量测试,分析区内不同植物群落根-土复合体抗剪强度与土壤营养元素分布之间的关系。结果表明:区内草地沿剖面线方向分布4种植物群落类型,即:高山嵩草-矮嵩草群落、高山嵩草-异针茅-垂穗披碱草群落、青藏苔草+藏嵩草群落和藏嵩草群落;土壤营养元素含量总体表现出由边坡高海拔位置向低海拔位置逐渐增大的变化特征,有机质含量在坡顶相对最小为59.48 g·kg~(-1),在坡底最大可达178.13 g·kg~(-1),增加值为117.65 g·kg~(-1);植物根-土复合体黏聚力c值随边坡海拔降低而逐渐增大,即坡顶位置为21.70 kPa,至一级阶地位置达到最大为34.87 kPa;进一步研究表明,区内根-土复合体抗剪强度与营养元素含量间存在一定程度相关关系,即营养元素含量相对较高位置处其植物根系相对较发达且密集分布,其根-土复合体抗剪强度亦相对较大。研究结果对于科学有效地防治黄河源区高寒草地水土流失、浅层滑坡等现象,具有理论研究价值。 相似文献
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Root tensile strength relationships and their slope stability implications of three shrub species in the Northern Apennines (Italy) 总被引：12，自引：1，他引：12
The role of root strength is important in stabilising steep hillslopes which are seasonally affected by storm-induced shallow landslides. In the Italian Apennines, steep (25–40°) slopes underlain by mudstone are generally stable if they are covered by shrubs whose roots anchor into the soil mantle. To quantify the mechanical reinforcement of roots to soil, the root tensile breaking force and the root tensile strength of three autochthonous shrub species commonly growing on stiff clay soils of the Northern Italian Apennines, Rosa canina (L.), Inula viscosa (L.) and Spartium junceum (L.), were measured by means of field and laboratory tests. For each test approximately 150 root specimens were used. The tensile force increases with increasing root diameter following a second-order polynomial regression curve. The tensile strength decreases with increasing root diameter following a power law curve. The field in situ tensile force required to break a root is always smaller than that obtained from laboratory tests for the same root diameter, although their difference becomes negligible if the root diameter is smaller than 5 mm. The influence of root tensile strength on soil shear strength was verified based on the infinite slope stability model. The root reinforcement was calculated using the number and mean diameter of roots. The factor of safety was calculated for three different soil thickness values (0.1, 0.3, and 0.6 m) and topographic slopes between 10° and 45°. The factor of safety for the combination of 0.6 m soil thickness, slopes smaller than 30°, and vegetation of I. viscosa (L.) or S. junceum (L.) is always larger than 1. If a slope is steeper, the factor of safety may be smaller than 1 for I. viscosa (L.), although it is still larger than 1 for S. junceum (L.). In the stiff clayey areas of the Northern Italian Apennines, I. viscosa (L.) mainly colonizes fan/cone/taluses and stabilises these zones up to a topographic gradient < 30° for a soil 0.6 m thick. S. junceum (L.) colonizes not only fan/cone/taluses but also headwalls and cliffs and, for a 0.6 m thick soil, it stabilises these areas up to 45°. The effectiveness of this reinforcement, however, depends strongly on the frequency of soil and seasonal grass vegetation removal due to shallow landsliding before the entrance of the shrub species. 相似文献
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一些边坡治理后由于工程加载、雨水入渗以及地震等影响,局部会出现新的变形破坏,需要根据边坡和治理工程结构的变形情况进行二次加固(补强加固).以拉力分散型锚索为例,首先分析其结构特征及优越性.考虑松散地层的软化特性,借助剪滞理论分析模型给出拉力分散型锚索锚固段上灌浆体与锚固岩层界面剪应力的计算公式,在此基础上,对一公路边坡二次加固中采用的拉力分散锚索锚固段荷载分布进行了分析和讨论.实例分析和监测结果表明,拉力分散型锚索锚固段荷载分布更为合理,有助于维护锚固体系的预应力水平.拉力分散型锚索用于边坡二次加固具有广泛的应用前景. 相似文献
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The increased shear resistance of soil due to root-reinforcement by four common Australian riparian trees, Casuarina glauca, Eucalyptus amplifolia, Eucalyptus elata and Acacia floribunda, was determined in-situ with a field shear-box. Root pull-out strengths and root tensile-strengths were also measured and used to evaluate the utility of the root-reinforcement estimation models that assume simultaneous failure of all roots at the shear plane. Field shear-box results indicate that tree roots fail progressively rather than simultaneously. Shear-strengths calculated for root-reinforced soil assuming simultaneous root failure, yielded values between 50% and 215% higher than directly measured shear-strengths. The magnitude of the overestimate varies among species and probably results from differences in both the geometry of the root-system and tensile strengths of the root material. Soil blocks under A. floribunda which presents many, well-spread, highly-branched fine roots with relatively higher tensile strength, conformed most closely with root model estimates; whereas E. amplifolia, which presents a few, large, unbranched vertical roots, concentrated directly beneath the tree stem and of relatively low tensile strength, deviated furthest from model-estimated shear-strengths. These results suggest that considerable caution be exercised when applying estimates of increased shear-strength due to root-reinforcement in riverbank stability modelling. Nevertheless, increased soil shear strength provided by tree roots can be calculated by knowledge of the Root Area Ratio (RAR) at the shear plane. At equivalent RAR values, A. floribunda demonstrated the greatest earth reinforcement potential of the four species studied. 相似文献
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