柠条根与5种土的根—土复合体强度特性的研究

来源 :内蒙古农业大学 | 被引量 : 12次 | 上传用户:zhangway77
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本文针对内蒙古中部地区5种主要土类—砂土(粉土质砂,含细粒土砂)、粉土(低液限粉土)、粘土(低液限粘土)及砒砂岩风化土和3-4年生的典型水土保持植物种柠条(Caragana microphylla Lam.),采用室内直剪实验研究5类土的根-土复合体在土壤孔隙水承压时的土工特性(抗剪特性、残余抗剪特性及根-土界面摩阻特性),结果为:1)5类土的素土及根-土复合体的剪应力均随剪切位移的增加表现为硬化型曲线;在根系主要分布范围内(埋深1.5m),素土及根-土复合体抵抗剪切变形的能力依次为粘土>粉土>砒砂岩风化土>砂土;对于2种砂土,为含细粒土砂>粉土质砂。2)在土壤干密度为1.45g/cm3(天然干密度),土壤饱和度为25%、40%、55%、70%和85%五个梯度下,5类土根-土复合体的抗剪强度及残余抗剪强度均大于相应素土,砂土、粉土、砒砂岩风化土的素土及根-土复合体的抗剪强度、残余抗剪强度均随土壤饱和度的增加呈现出先增加后减小的趋势,但各类土抗剪强度、残余抗剪强度的峰值所对应的土壤饱和度不同,粘土根-土复合体的抗剪强度及残余抗剪强度则随土壤饱和度的增加而减小。5类土的素土及根-上复合体的黏聚力、残余黏聚力的变化与上述规律一致,内摩擦角及残余内摩擦角均随土壤饱和度的增加而减小。3)在根的抗弯特性、轴向弹塑性变形特性、抗拉特性及根-土界面间的摩阻特性的共同作用下,在根系分布的浅层土范围内,柠条提高上体残余抗剪强度的有效性要大于抗剪强度。随着土壤饱和度的增加,根系提高土体抗剪强度及残余抗剪强度的有效性整体上表现为低饱和度(25%和40%)大于高饱和度(55%、70%、85%);垂直荷载为12.5kPa时抗剪强度及残余抗剪强度的增长率整体上要大于荷载为25kPa时的增长率。柠条根提高5类土抗剪强度和残余抗剪强度的增长率呈砒砂岩风化土>砂上>粉上>粘土的变化趋势,即植物根系提高粗粒上强度的有效性要大于细粒上。柠条单根提高5种土黏聚力与残余黏聚力的增长率与上述规律相似,但内摩擦角、残余内摩擦角与素土相比没有明显的变化规律。4)5种土的根-上界面的摩阻特性表现为,根-上界面的黏聚力及残余黏聚力均小于相应的土-土界面;对于根-上界面,其黏聚力小于残余黏聚力。根-土界面的摩擦系数及残余摩擦系数均大于土-土界面,且根-上界面的残余摩擦系数大于相应的摩擦系数。
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