【摘要】：生態(tài)護(hù)坡技術(shù)作為一門工程技術(shù),已經(jīng)在公路邊坡防護(hù)工程中得到了廣泛的應(yīng)用,但目前對生態(tài)護(hù)坡機(jī)理的研究還遠(yuǎn)遠(yuǎn)滯后于工程實(shí)踐。本文依托國家林業(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(hào)：2012-4-76)、國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“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(hào)：31270671)和湖南省自然科學(xué)基金項(xiàng)目“植物邊坡力學(xué)特性研究”(項(xiàng)目號(hào)：12JJ5015)等開展了應(yīng)力路徑對根-土復(fù)合體力學(xué)特性影響的試驗(yàn)研究和相關(guān)理論探索。本文在收集、分析國內(nèi)外資料的基礎(chǔ)上,探索了包括根系分布形態(tài)、根密度、根系抗拉強(qiáng)度等因素對生態(tài)邊坡穩(wěn)定的影響規(guī)律�；谕亮W(xué)、彈塑性力學(xué)、水土保持學(xué)、數(shù)學(xué)等原理和方法,采用室外試驗(yàn)與室內(nèi)試驗(yàn)相結(jié)合,試驗(yàn)研究與理論分析相結(jié)合的方法探討了香根草根系的形態(tài)分布規(guī)律；構(gòu)建了香根草根系形態(tài)分布平面簡化模型。在國內(nèi)外已有研究的基礎(chǔ)上,開展了一系列針對以香根草和黏性土組成的根-土復(fù)合體在不同固結(jié)方式、不同應(yīng)力路徑條件下的試驗(yàn)研究。探索了不同固結(jié)方式、不同應(yīng)力路徑對根-土復(fù)合體的強(qiáng)度和變形特性的影響規(guī)律�；谛拚齽蚰Ｐ�,通過修改臨界狀態(tài)線的擬合方式,構(gòu)建了符合根-土復(fù)合體力學(xué)特性的本構(gòu)模型。研究工作的主要內(nèi)容和所取得的創(chuàng)新性結(jié)論如下。一、香根草根系分布規(guī)律研究通過對四株在模型箱中生長了兩年、具有代表性的香根草根系進(jìn)行調(diào)查量測,發(fā)現(xiàn)香根草垂直主根入土最深,心根非常發(fā)達(dá),骨架結(jié)構(gòu)主要由主根和心根組成,屬于垂直根型植物。香根草根系的直徑隨其長度伸長而不斷減小。運(yùn)用自相似理論和管狀模型預(yù)測香根草根系剖面的根系全長、連結(jié)直徑和根系生物量等�；贔racRoot模型,建立了符合香根草特征的根系形態(tài)分布模型,并應(yīng)用“微根區(qū)管成像法”,驗(yàn)證了所建立的根系生長全生命周期動(dòng)態(tài)模型的可靠性。二、根-土復(fù)合體力學(xué)特性研究通過對相同根系密度的根-土復(fù)合體進(jìn)行了在不同固結(jié)方式和不同應(yīng)力路徑條件下的系列三軸剪切試驗(yàn),研究了根-土復(fù)合體力學(xué)特性,得到了如下結(jié)論：(1)根系的存在明顯地增強(qiáng)了根-土復(fù)合體的抗剪強(qiáng)度,說明香根草根系能夠起到很好的固土作用,提高邊坡穩(wěn)定性。在不同固結(jié)方式、不同應(yīng)力路徑條件下,根-土復(fù)合體的強(qiáng)度較無根素土均有不同程度的提高。香根草根系對根-土復(fù)合體的粘聚力和內(nèi)摩擦角的貢獻(xiàn)大小取決于應(yīng)力路徑的影響。(2)無論根-土復(fù)合體還是無根素土,相同圍壓條件下,K0固結(jié)試樣要比等向固結(jié)試樣的抗剪強(qiáng)度高。這與通過普通三軸試驗(yàn)或減壓三軸試驗(yàn)得到的結(jié)論是一致的。說明在確定邊坡土體的抗剪強(qiáng)度參數(shù)時(shí),需要考慮固結(jié)方式的影響。(3)對于同一種三軸試驗(yàn),在相同固結(jié)條件下,根-土復(fù)合體與無根素土具有相似的臨界狀態(tài)線。臨界狀態(tài)線在應(yīng)力水平較低時(shí)表現(xiàn)為非線性,非線性程度隨著應(yīng)力水平的提高而逐漸減弱。根-土復(fù)合體的臨界狀態(tài)線服從冪函數(shù)曲線發(fā)展。(4)相同固結(jié)路徑條件下,無論進(jìn)行何種三軸試驗(yàn)(等q試驗(yàn)除外),根-土復(fù)合體與無根素土的有效應(yīng)力路徑具有相似性。各有效應(yīng)力路徑大體保持平行,且不超越各自臨界狀態(tài)線,遵循極限狀態(tài)理論。(5)通過修改臨界狀態(tài)線的擬合方程,得到了冪函數(shù)形式的臨界狀態(tài)線。結(jié)合冪函數(shù)形式的臨界狀態(tài)線方程和修正劍橋模型,構(gòu)建了能更好地反映根-土復(fù)合體力學(xué)特性的本構(gòu)模型。并推導(dǎo)出了其彈-塑性矩陣形式。該本構(gòu)模型概念明確,形式簡單,便于實(shí)際應(yīng)用。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：中南林業(yè)科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：U417.12

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2372675