四种植物根系提高土体抗剪强度有效性研究

本文基于弹塑性力学,土力学和水土保持学原理和方法,采用室内直剪试验和野外十字板剪切试验相结合的技术路线探讨风水复合侵蚀区4种典型固土植物的根系对土体抗剪强度的影响,以及根-土复合体的抗剪特性。通过对不同生长时期4种植物根-土复合体的室内直剪试验研究,结果表明:不同生长时期根-土复合体抗剪特性不同,但沙地柏(Sabina valgaris Ant.)、沙柳(Salix psammophila C.Wang et Ch.Y.Yang)柠条(Caragana microphylla Lam.)、白沙蒿(Artemisia sphaerocephala Krasch.)根-土复合体在埋深1.5m(25kPa)的浅层范围内抗剪强度均大于素土,在根径相同(1.25mm)的条件下,根系生长初期,其粘聚力增加的大小顺序为沙柳复合体>沙地柏复合体>柠条复合体>白沙蒿复合体,在根系生长旺盛期,其粘聚力增加率的变化范围在4.6%～46.23%之间,大小顺序为柠条>沙地柏>沙柳>白沙蒿;在代表根径级及前后各一个径级范围内,随着根径的增加4种植物根-土复合体的抗剪强度均有不同程度的增大;根-土复合体内摩擦角随着含水率的增加而线性降低,粘聚力随着含水率的增加呈先增加后降低的趋势;随土壤密实度的增加,根-土复合体粘聚力呈幂指数增加趋势,内摩擦角变化不明显;柠条根-土复合体当布根截面积为定值时,抗剪强度随着布根数量的增加而增加;布根方式不同柠条根-土复合体抗剪强度的差异为:45°逆向>垂直> 45°侧向> 45°正向。