【摘要】：水土流失引起的地表侵蝕、邊坡失穩(wěn)和水土流失已成為我國生態(tài)環(huán)境的主要問題,植物措施是防止水土流失最有效、最基本的方法。水土保持植物措施的實施很大程度上減少了水土流失災(zāi)害的發(fā)生。為了研究黃土區(qū)紫花苜蓿根系拉拔力學(xué)性能和固土抗蝕過程中根土復(fù)合體的摩擦錨固作用,以紫花苜蓿植物根系和黃土為研究對象,采用根系長度調(diào)查試驗、單根原位拉拔試驗和根土復(fù)合體剪切試驗等多種試驗方法相結(jié)合、室內(nèi)外試驗測量和理論分析相結(jié)合的技術(shù)路線,分析了不同直徑段根系數(shù)量和根系橫截面積隨土體埋深的變化規(guī)律;研究了不同根系直徑、根系長度、根系表面積、土壤含水量等因素對根系最大拉拔力的影響;研究了不同剪切深度、根面積比和土壤含水量下的根土復(fù)合體剪切規(guī)律;探討了紫花苜蓿根土復(fù)合體摩擦錨固力學(xué)效應(yīng),研究結(jié)果對根土間受力關(guān)系和邊坡穩(wěn)定性研究具有重要意義。主要研究成果如下:(1)紫花苜蓿根系特點:根系直徑、數(shù)量和根系橫截面積隨根系埋深增大而減小,根系埋深越大,其直徑、數(shù)量和橫截面積減幅越大;根系直徑隨根系長度增加而減小,根系長度與平均直徑滿足冪函數(shù)關(guān)系。(2)影響根系最大拉拔力的因素:根系最大拉拔力隨根系直徑增大而增大,滿足冪函數(shù)關(guān)系;根系平均最大拉拔力與根系長度滿足指數(shù)函數(shù)關(guān)系,根系長度越長,平均最大拉拔力越大;根系最大拉拔力隨根系表面積增大而增大,滿足冪函數(shù)關(guān)系;在5種不同含水量條件下(分別為7.84%、9.66%、13.02%、19.35%和27.06%),根系最大拉拔力隨含水量增大而減小,含水量由7.84%增加到27.06%,最大拉拔力減少了接近一半(47.48%)。(3)根系破壞形式隨含水量和根系直徑的不同而變化:在以上5種含水量條件下,根系拔出率隨含水量增加而增大,拔斷率隨含水量增加而減小,根系有拔出和斷裂兩種破壞形式;含水量9.66%下,根系拉斷率為48.28%,拔出率為51.72%;根系斷裂和拔出含水量臨界值約為9%;根系最大拉拔力隨根系直徑增大而增大,直徑小于根徑臨界值0.66 mm,斷裂拉拔力大于拔出拉拔力,而直徑大于根徑臨界值0.66 mm,斷裂拉拔力小于拔出拉拔力。(4)苜蓿根系能增強土體的極限抗剪性能,苜蓿根系對土體極限抗剪性能的增強效應(yīng)隨土壤含水量增加而降低。含水量為18.97%時,根土復(fù)合體試樣極限抗剪強度為10.02 kPa,剪切位移為70.55 mm,與裸地試樣相比,極限抗剪強度最大增幅為89.41%,剪切位移增加約25 mm。剪切深度30 cm下,土壤含水量達到30%左右時,根系的固土增強效應(yīng)非常有限,主要因為根系在此深度下分布數(shù)量較少以及較高土壤水分使土顆粒間粘聚力降低,使得根土復(fù)合體的極限抗剪強度降低。苜蓿根系對土體抗剪性能的增強效應(yīng)隨土體深度增加而減小,根系對淺表層土體抗剪強度的增強作用更為顯著。(5)對于同一剪切深度、土壤含水量接近的條件下,根土復(fù)合體試樣抗剪強度隨根面積比RAR增加而增大。根面積比越高,根土復(fù)合體試樣抗剪強度隨剪切位移的變化也越大。
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：S157.43

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本文編號：2594127