沙棘根系生物力學(xué)特性研究.pdf

1、本文基于材料力學(xué)，彈塑性力學(xué)和土力學(xué)的原理和方法，通過對(duì)4年生沙棘（Hippophae rhamnoides Linn.）根系野外挖掘、室內(nèi)拉伸試驗(yàn)和室內(nèi)直剪試驗(yàn)，研究了內(nèi)蒙古中西部風(fēng)水復(fù)合侵蝕區(qū)主要水土保持植物沙棘根系的分布狀況、抗拉力學(xué)特性、抗剪特性以及不同影響因素的影響，得出以下結(jié)論：
　　沙棘根系主要由三個(gè)序級(jí)構(gòu)成，且根系數(shù)量、長(zhǎng)度和干重主要集中分布在1～1.5mm的范圍內(nèi)，即該徑級(jí)范圍內(nèi)的根系為代表根。
　　沙棘單

2、根在外力作用下，抗拉力隨著根徑的增加逐漸增大，并呈顯著的冪函數(shù)正相關(guān)關(guān)系；單根抗拉強(qiáng)度隨著根徑的增加而降低，總體呈冪函數(shù)減小的趨勢(shì)；生長(zhǎng)時(shí)期不同時(shí)，單根抗拉力和抗拉強(qiáng)度表現(xiàn)為旺盛生長(zhǎng)期大于生長(zhǎng)季初期；加載速度不同時(shí)，單根抗拉力和抗拉強(qiáng)度隨著加載速度的增加逐漸增大；試驗(yàn)根長(zhǎng)不同時(shí)，單根抗拉力和抗拉強(qiáng)度隨著試驗(yàn)根長(zhǎng)度的增加而減??；試驗(yàn)根含水量不同時(shí)，單根抗拉力和抗拉強(qiáng)度隨著含水量的增加均表現(xiàn)出下降的趨勢(shì)；沙棘單根軸向拉伸本構(gòu)曲線分為上凸型、

3、鋸齒型、雙峰曲線型、多峰曲線型、直線型，其中以直線型，多峰曲線型為主；沙棘代表根的單根徐變過程大致分為初始徐變階段和穩(wěn)定徐變階段，且應(yīng)變隨荷載的增加而增大、應(yīng)變隨著試驗(yàn)根長(zhǎng)度的增加而增大，應(yīng)變隨著根徑的增加而減小。
　　沙棘根-土復(fù)合體抗剪強(qiáng)度與垂直荷載呈正相關(guān)；根-土復(fù)合體的剪應(yīng)力隨著垂直荷載的增大而顯著增加，根-土復(fù)合體的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系呈非線性增大，表現(xiàn)出明顯的彈塑性材料的特點(diǎn)；根-土復(fù)合體在不同土壤孔隙承壓水條件下的抗剪強(qiáng)度

4、和粘聚力均大于素土；隨著土壤含水量的增加，根-土復(fù)合體的抗剪強(qiáng)度和粘聚力表現(xiàn)為先增大后減小的趨勢(shì)，均在土壤含水量為14.8％時(shí)達(dá)到最大值，而根-土復(fù)合體的內(nèi)摩擦角隨著土壤含水量的變化不明顯；根-土復(fù)合體的抗剪強(qiáng)度和粘聚力均隨著土體干密度的增加而增大，而內(nèi)摩擦角隨著土體干密度的增加有減小的趨勢(shì)；逆向布根的抗剪強(qiáng)度和粘聚力>垂直布根>側(cè)向布根>正向布根，其中垂直布根的內(nèi)摩擦角數(shù)值最大；根-土復(fù)合體的抗剪強(qiáng)度和粘聚力均隨著布根數(shù)量的增加而增大