香根草根土復(fù)合體強(qiáng)度特性試驗(yàn)研究.pdf

1、近些年來，隨著資源開發(fā)和基礎(chǔ)建設(shè)的快速發(fā)展，環(huán)境污染和生態(tài)破壞越來越嚴(yán)重，這也成為了人類所面臨的重大社會問題之一。因此，如何在工程建設(shè)中保護(hù)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)人與自然的可持續(xù)發(fā)展，是迫切需要解決的問題。就邊坡防護(hù)工程而言，目前高速公路的邊坡防護(hù)大多采用的是傳統(tǒng)工程防護(hù)技術(shù)，如框格防護(hù)、砌石防護(hù)、封面防護(hù)以及支擋工程等，這些工程防護(hù)技術(shù)不但造價(jià)昂貴，而且在施工過程中嚴(yán)重破壞了原有的生態(tài)環(huán)境，導(dǎo)致更多的滑坡和泥石流災(zāi)害發(fā)生，影響到防護(hù)的效果。

2、>　　隨著人們保護(hù)環(huán)境意識的增強(qiáng)和對環(huán)境質(zhì)量要求的提高，生態(tài)護(hù)坡技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。生態(tài)防護(hù)技術(shù)的實(shí)質(zhì)就是將植物防護(hù)和工程防護(hù)兩者合理的結(jié)合起來，利用植物根系與土壤相互作用，形成了一種天然的復(fù)合材料，以增強(qiáng)坡體的強(qiáng)度并提高其抗滑能力，起到加固邊坡土體的效果同時(shí)還能美化環(huán)境。
　　本文是以長沙本地黏土和香根草的根系所組成的的根-土復(fù)合體作為研究對象，依托國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“高強(qiáng)度林草混交根系成型機(jī)理與邊坡根系土體加固機(jī)制研究”(項(xiàng)目號:

3、31270671，2013.01～2016.12)、國家林業(yè)局948項(xiàng)目“林草一體化高穩(wěn)定性生態(tài)護(hù)坡技術(shù)引進(jìn)”（項(xiàng)目號:2012-4-76，2012.01～2015.12）和湖南省自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目“植物邊坡力學(xué)特性研究”(項(xiàng)目號:12JJ5015，2012.01～2014.12)等展開相關(guān)研究。通過香根草根系分布形態(tài)試驗(yàn)、香根草單根拉拔摩阻特性試驗(yàn)以及直剪試驗(yàn)和三軸剪切試驗(yàn)，研究了香根草在土體中的分布規(guī)律及其力學(xué)特性。運(yùn)用數(shù)值分析軟

4、件對根系分布形態(tài)和根-土復(fù)合體強(qiáng)度特性進(jìn)行了擬合分析。通過研究，主要取得了如下的研究進(jìn)展和創(chuàng)新性結(jié)論。
　　（一）香根草單根摩阻特性試驗(yàn)研究
　　1、根-土復(fù)合體中的香根草根系在拔出荷載作用下，有被拉斷和被拔出2種形式。當(dāng)根系抗拉力未超過根-土間的最大靜摩擦力時(shí)，根系將會被拉斷;當(dāng)拉拔力超過了根-土間的最大靜摩擦力，但未超過根系最大抗拉力時(shí)，根系將會被拔出。
　　2、在相同密實(shí)度和不同含水率條件下，根系的最大抗拉力隨根

5、系直徑增大而增大，表現(xiàn)出良好的線性關(guān)系。根系抗拉力隨含水率的增大呈先增大后減小的趨勢。當(dāng)含水率在19.5％左右時(shí)，根系的抗拉力達(dá)到最大。
　　3、在相同含水率和不同密實(shí)度條件下，根-土界面的最大抗拔力隨土體密度的增大而增大。
　?。ǘ┫愀莞?土復(fù)合體抗剪強(qiáng)度特性試驗(yàn)研究
　　1、根系在土體中的不同分布方式，對提高土體抗剪強(qiáng)度的作用也是完全不同的。在相同豎向荷載作用下，當(dāng)根系數(shù)量及根徑均相同時(shí)，垂直和斜交等量布根時(shí)，

6、復(fù)合體的抗剪強(qiáng)度最高;全部斜交布根時(shí)，其抗剪強(qiáng)度次之;全部垂直布根時(shí)，其抗剪強(qiáng)度又其次之;垂直和水平等量布根時(shí)，其抗剪強(qiáng)度最低。
　　2、在相同根系數(shù)量和相同的布根方式條件下，隨著根系直徑的增大，香根草根-土復(fù)合體的抗剪強(qiáng)度先增大后減小。當(dāng)香根草根系直徑約為1mm時(shí)，根-土復(fù)合體的抗剪強(qiáng)度達(dá)到最大值。因此，對于根-土復(fù)合體的抗剪強(qiáng)度存在一個有效根徑問題。根徑太大或太小對提高土的抗剪強(qiáng)度的作用均不明顯。
　　3、香根草根系直徑

7、對根-土復(fù)合體的內(nèi)摩擦角和粘聚力的影響是不同的。隨著根系直徑的增大，復(fù)合體的內(nèi)摩擦角先增大后減小;但復(fù)合體的粘聚力有增有減，關(guān)系相對復(fù)雜。另一方面，香根草根系在土體中的分布方式對提高根-土復(fù)合體的粘聚力的影響非常明顯，而對提高根-土復(fù)合體的內(nèi)摩擦角的影響卻不是很明顯。
　　4、試驗(yàn)結(jié)果顯示，隨著軸向應(yīng)變的逐漸增大，各偏應(yīng)力-軸向應(yīng)變曲線之間的間距逐漸增大，這表明根系對土體的“加筋”作用只有在軸向應(yīng)變較大時(shí)才能發(fā)揮出來。