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《北京林业大学》 2006年
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林木根系与均质土间相互物理作用机理研究

宋维峰  
【摘要】:植物根系固土是近年来多学科交叉研究的热点问题,受到广泛关注。 本文基于弹塑性力学、土力学、水土保持学、森林生态学、数学等原理和方法,采用野外实验与室内实验相结合,实验测定与理论分析相结合的技术路线,通过调查分析我国黄土高原地区主要造林树种刺槐、油松的根系形态分布规律,构建了这两个树种根系形态分布模型;在研究油松根系应力应变关系的基础上,建立了油松根系的本构模型;通过对刺槐、油松根系与黄土接触面单元摩阻特性的实验研究,揭示了影响根土接触面摩阻特性的因素,确定了接触面单元的本构模型;采用三轴实验,分析了水平、垂直、复合加根方式对根-土复合体应力应变的影响;运用有限元方法,模拟了根-土复合体的位移场、应力场,分析了单株造林和群株群根对土体应力、应变的影响。其目的在于揭示根土相互物理作用的机理,为评估根系对非饱和土土坡稳定性的影响和进行边坡治理提供一定的理论依据。 主要研究成果如下: 1.针叶树油松属于垂直根型树种,阔叶树刺槐属于水平根型树种,两树种的水平根与胸高直径、水平根与主根、胸径与根系生物量之间均呈幂函数关系;基于Fitter和Rose的根系形态和发展规则,建立了油松、刺槐根系的形态分布模型。 2.拉伸实验表明,油松根系在受拉的初期阶段,应力、应变呈线性关系,属于弹性变形阶段;当应力超过抗拉强度极限的50%~70%时,应力与应变关系逐渐偏离直线,属于塑性变形阶段。影响根系抗拉性质的因素主要有根长、根径、根形等。通过对油松应力应变关系的分析,构建了油松根系的双曲线本构模型和二阶抛物线模型。 3.首次对根系与土介质的接触面摩阻特性进行了实验研究,结论是土壤密度、含水量、垂直压力以及树种根系特性是影响根土接触面的摩阻特性的主要因素。土壤密度与根土界面摩擦系数和土的摩擦系数之比成正相关;土壤含水量与根土界面摩擦系数负相关;根系在土层中越深,根土界面摩擦系数越大;根系的粗糙度影响根土接触面摩阻特性,仅从摩擦角度来讲,刺槐的固土效果好于油松。同时,通过直剪摩阻实验,确定了根土接触面的本构模型及参数。 4.通过三轴实验,揭示了水平、垂直、复合加根方式对根土复合体强度的影响,确
【学位授予单位】:北京林业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:S714

【参考文献】
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1 吴文雪,欧阳仲春;钉锚复合结构及其在滑坡防治中的应用[J];重庆交通学院学报;2004年03期
2 郝文芳,梁宗锁,韩蕊莲,侯军岐;黄土高原不同植被类型土壤特性与植被生产力关系研究进展[J];西北植物学报;2002年06期
3 张品萃,胥建华;土三轴压缩试验试验方法的对比探讨[J];地质灾害与环境保护;2003年01期
4 朱清科,陈丽华,张东升,谢春华;贡嘎山森林生态系统根系固土力学机制研究[J];北京林业大学学报;2002年04期
5 张丹;路基高陡边坡稳定性有限元分析[J];长春工程学院学报(自然科学版);2002年02期
6 马时冬;土工格栅与土的界面摩擦特性试验研究[J];长江科学院院报;2004年01期
7 谢定义;黄土力学特性与应用研究的过去、现在与未来[J];地下空间;1999年04期
8 郑颖人,赵尚毅,时卫民,林丽;边坡稳定分析的一些进展[J];地下空间;2001年04期
9 赵尚毅,时卫民,郑颖人;边坡稳定性分析的有限元法[J];地下空间;2001年S1期
10 林鲁生,蒋刚,刘祖德,白世伟;锚索抗滑桩滑坡推力及其分布图式的计算与分析[J];地下空间;2001年S1期
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1 薛文鹏;渭北地区主要造林树种根系生态学特性研究[D];西北农林科技大学;2003年
【共引文献】
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1 张玉屏,李金才,黄义德,黄文江;水分胁迫对水稻根系生长和部分生理特性的影响[J];安徽农业科学;2001年01期
2 曹国金,姜弘道,张建斌;锚固技术的支护机理和试验分析研究动态[J];地下空间;2002年01期
3 朱合华,刘庭金,郑国平,孙凯;预应力锚索围护桩支护方案可行性有限元分析[J];地下空间;2003年01期
4 周常春,邓安福,张明义,干腾君,潘晋;水平荷载下群桩前后土抗力分布的数值分析[J];地下空间;2003年01期
5 赵尚毅,郑颖人,唐树名;路堑边坡施工顺序对边坡稳定性影响数值模拟分析[J];地下空间;2003年04期
6 杨广庆,杨春玲;土工格栅拉拔试验影响因素分析[J];地下空间;2004年01期
7 袁灯平,黄宏伟,马金荣;软土地基桩侧负摩阻力三维非线性数值分析[J];地下空间;2004年04期
8 刘志明,李建中,张可能,袁军超;公路边坡工程中的植物生态防护技术[J];地下空间;2005年S1期
9 朱奎,徐日庆,毛西平,张天山;刚-柔性桩复合地基在加层建筑地基加固的应用[J];地下空间;2005年S1期
10 杨林德;刘齐建;;土-结构物接触面统计损伤本构模型[J];地下空间;2006年01期
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1 胡黎明;濮家骝;;土与结构物接触面数值模拟[A];第十届全国结构工程学术会议论文集第Ⅱ卷[C];2001年
2 金宝宏;马彩霞;简政;;桩-土三维等厚度接触单元模型及其工作性状[A];第十二届全国结构工程学术会议论文集第Ⅰ册[C];2003年
3 程火焰;周亦唐;;软土地基土工织物加筋层数与加筋效果的关系分析研究[A];第十二届全国结构工程学术会议论文集第Ⅱ册[C];2003年
4 周亦唐;马存明;白良;;塑料土工格栅加筋土在工程中的应用[A];第九届全国结构工程学术会议论文集第Ⅲ卷[C];2000年
5 王亮清;唐辉明;胡新丽;杨裕云;;剩余下滑力曲线在滑坡治理设计中的应用[A];湖北省三峡库区地质灾害防治工程论文集[C];2005年
6 汤飞;杨广庆;李广信;;土工格栅拉拔与直剪试验研究[A];全国第六届土工合成材料学术会议论文集[C];2004年
7 王海清;唐洪祥;;关于有加筋垫层路堤在发生深层滑动破坏时整体稳定性计算方法探讨——胜利油田现场路堤足尺破坏试验[A];全国第六届土工合成材料学术会议论文集[C];2004年
8 闫澍旺;崔溦;周宏杰;;水泥土桩联合土工格栅复合地基的离心模型试验研究[A];全国第六届土工合成材料学术会议论文集[C];2004年
9 闫澍旺;周宏杰;崔溦;;水泥土夯实桩与土工格栅联合加固沟谷软基的机理研究[A];全国第六届土工合成材料学术会议论文集[C];2004年
10 余飞;王元汉;张忠阳;;植被加筋边坡在三峡库岸边坡防护中的应用研究[A];全国第六届土工合成材料学术会议论文集[C];2004年
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1 冯跃华;稻田复种免耕条件下土壤特性和水稻生长生理效应研究[D];湖南农业大学;2005年
2 李文虎;软基上水工建筑物与地基相互作用的分析方法研究[D];河海大学;2006年
3 王伟;基于能量耗散原理的土与结构接触面模型研究及应用[D];河海大学;2006年
4 汪贵斌;落羽杉抗性生理机制的研究[D];南京林业大学;2003年
5 施济普;云南山顶苔藓矮林群落生态学与生物地理学研究[D];中国科学院研究生院(西双版纳热带植物园);2007年
6 周艳丽;大蒜(Allium sativum L.)根系分泌物的化感作用研究及化感物质鉴定[D];西北农林科技大学;2007年
7 古远兴;高低周复合载荷下燕尾榫结构微动疲劳寿命研究[D];南京航空航天大学;2007年
8 高安社;羊草草原放牧地生态系统健康评价[D];内蒙古农业大学;2005年
9 孟平;苹果蒸腾耗水特征及水分胁迫诊断预报模型研究[D];中南林学院;2005年
10 骆亚生;非饱和黄土在动、静复杂应力条件下的结构变化特性及结构性本构关系研究[D];西安理工大学;2005年
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1 陈凯杰;桩—网复合地基工作性状的研究[D];武汉科技大学;2005年
2 董燕君;岩土预应力锚索荷载传递规律及其设计方法研究[D];中南大学;2005年
3 杨庆光;复合土钉的有限元数值模拟及其机理分析[D];中南大学;2005年
4 刘敦平;软土运动作用下被动桩的桩—土水平相互作用研究[D];湖南大学;2005年
5 徐辉;基于模糊集理论的边坡稳定模糊随机可靠度分析[D];浙江大学;2006年
6 李道田;青峰岭水库土石坝加固技术及加筋砾石料的应力应变特性研究[D];河海大学;2006年
7 于鹏;混凝土坝裂缝成因及稳定性分析方法研究[D];河海大学;2006年
8 颜天佑;大型泵站结构三维有限元内力分析研究[D];河海大学;2006年
9 蒋建清;加筋土挡墙动力有限元分析与地震反应分析方法研究[D];湖南大学;2006年
10 牛顺生;长短桩组合型复合地基智能优化设计方法研究[D];湖南大学;2006年
【同被引文献】
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1 张述银;辽东栎木材解剖特征与物理-力学性质的关系[J];安徽农业大学学报;1987年02期
2 徐有明;油松木材管胞纤絲角的变异及其与解剖、抗拉强度和抗弯强度的关系[J];安徽农业大学学报;1989年02期
3 丁筠,钟鑫,薛平,丁卉;木纤维改性对聚氯乙烯/木纤维力学性能的影响[J];北京化工大学学报(自然科学版);2004年01期
4 郭明辉,闫丽,李海英,王金满;培育措施对人工林樟子松木材管胞形态特征的影响[J];北京林业大学学报;2005年03期
5 徐有明,唐万鹏,林汉,吴天文,杨雄;荆州引种火炬松木材基本密度的变异[J];东北林业大学学报;1999年04期
6 卢孟柱;胡建军;;我国转基因杨树的研究及应用现状[J];林业科技开发;2006年06期
7 付志一,焦群英;植物细胞力学模型研究进展[J];力学进展;2005年03期
8 康宁,汤仲埙;榧属分类学研究[J];植物研究;1995年03期
9 张耀丽,徐永吉,徐柯,潘彪,徐魁梧,梁坤南,李贻铨;不同施肥处理对尾叶桉纤维形态的影响[J];南京林业大学学报(自然科学版);2000年01期
10 洑香香,杨文忠,方升佐;木材微纤丝角研究的现状和发展趋势[J];南京林业大学学报(自然科学版);2002年06期
中国博士学位论文全文数据库 前9条
1 余雁;人工林杉木管胞的纵向力学性质及其主要影响因子研究[D];中国林业科学研究院;2003年
2 陈广胜;基于神经网络的人工林落叶松木材材质预测研究[D];东北林业大学;2006年
3 蒋金琳;玉米免耕播种机切茬挖茬装置研究[D];中国农业大学;2004年
4 胥晓刚;高速公路路域生态恢复研究[D];四川农业大学;2004年
5 孙霁宇;臭蜣螂表皮纳米力学测试方法和纳米力学行为[D];吉林大学;2005年
6 张永生;土体稳定性弹塑性大变形有限元分析[D];哈尔滨工程大学;2005年
7 吕庆;边坡工程灾害防治技术研究[D];浙江大学;2006年
8 赵杰;边坡稳定有限元分析方法中若干应用问题研究[D];大连理工大学;2006年
9 杨永红;东川砾石土地区植被固土护坡机理研究[D];西南交通大学;2006年
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1 张波;马尾松木材管胞形态及微力学性能研究[D];中国林业科学研究院;2007年
2 刘霞;两种柑橘体细胞杂种砧木资源与主要砧木类型根系解剖结构的比较研究[D];华中农业大学;2007年
3 高鹏;植物固土护坡机理及其在河道护坡工程中的应用[D];扬州大学;2007年
4 徐成立;燕山山地华北落叶松人工林林隙特征及其影响[D];河北农业大学;2007年
5 王大群;对拉直立挡墙理论及工程应用研究[D];武汉理工大学;2007年
6 韦兰英;黄土高原不同演替阶段草地植被细根分布及其生态特征研究[D];西北农林科技大学;2007年
7 薛文鹏;渭北地区主要造林树种根系生态学特性研究[D];西北农林科技大学;2003年
8 李敬峰;土工格栅加筋挡土墙的有限元数值分析与性能研究[D];大连理工大学;2004年
9 刘垂远;土工合成材料加筋土体的应力-应变特性研究[D];四川大学;2004年
10 陈向波;高速公路边坡生态防护技术及其应用研究[D];武汉理工大学;2005年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 陈福婵?李传涵;杉木根际与非根际土壤酶活性比较[J];林业科学;1994年02期
2 王法宏,王旭清,刘素英,王晓理;根系分布与作物产量的关系研究进展[J];山东农业科学;1997年04期
3 谢定义;黄土力学特性与应用研究的过去、现在与未来[J];地下空间;1999年04期
4 郑颖人,赵尚毅,时卫民,林丽;边坡稳定分析的一些进展[J];地下空间;2001年04期
5 娄仲连,董志良;岩质边坡的生态恢复工程新技术研究[J];地下空间;2001年04期
6 刘春江 ,郭旭临 ,徐振泉;北京西山地区人工油松栓皮栎混交林根系研究初报[J];北京林业大学学报;1985年01期
7 高志义,张玉胜;沙棘根系特性的观察与研究[J];北京林业大学学报;1989年04期
8 陈晓阳,王东洋,吴栓柱;侧柏种源苗木根系性状遗传变异的研究[J];北京林业大学学报;1990年02期
9 唐敏;国槐、剌槐幼苗根系固氮酶活性的研究[J];北京林业大学学报;1991年03期
10 王力,邵明安,侯庆春;水、氮、磷对杨树生物量的耦合效应[J];北京林业大学学报;2000年03期
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1 骆亚生;邢义川;;非饱和黄土的孔隙压力特性[A];中国土木工程学会第八届土力学及岩土工程学术会议论文集[C];1999年
2 齐吉琳;谢定义;;孔隙分布曲线与土的结构性[A];中国土木工程学会第八届土力学及岩土工程学术会议论文集[C];1999年
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1 邢义川;非饱和土的有效应力与变形——强度特性规律的研究[D];西安理工大学;2001年
2 徐林荣;筋土界面相互作用参数和加筋垫层处理软基的性状研究[D];中南大学;2001年
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1 董玉文;灰土的工程性能及灰土桩复合地基有限元分析[D];西北农林科技大学;2001年
2 贺丽;塑料土工格栅加筋土挡土墙的应用研究[D];昆明理工大学;2002年
【相似文献】
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1 刘丛强,张劲,李春来;黄土中CaCO_3含量及其Sr同位素组成变化与古气候波动记录[J];科学通报;1999年10期
2 胡瑞林,官国琳,李向全,张礼中;黄土湿陷性的微结构效应[J];工程地质学报;1999年02期
3 彭东,曹俊,杨俊义,郭建强;四川九寨沟地区黄土的初步研究[J];地质通报;2001年04期
4 郭正堂,姜文英,吕厚远,吴乃琴,姚小峰;东亚季风区的极端气候事件及其原因[J];地学前缘;2002年01期
5 贾耀锋,庞奖励;关中盆地东部李湾剖面全新世高分辨率气候研究[J];干旱区资源与环境;2003年03期
6 郑铁民;黄海晚更新世的黄土沉积[J];海洋与湖沼;1994年03期
7 郭正堂,刘东生,N.Fedoroff;130ka来黄土-古土壤序列的典型微形态特征与古气候事件[J];中国科学D辑;1996年05期
8 范淑贤,童国榜,郑宏瑞;山西大同地区0.8Ma以来植物群及古气候演化[J];地质力学学报;1998年04期
9 于洪军;中国东部陆架黄土成因的新探索[J];第四纪研究;1999年04期
10 李珍英;三门峡地区自重湿隐性黄土的特点与工程分析[J];勘察科学技术;1999年02期
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1 史永跃;李新生;尚彦军;;试样面积和黄土各向异性对湿陷性的影响[A];中国科学院地质与地球物理研究所2007学术论文汇编(第七卷)[C];2008年
2 何小亮;谢婉丽;丁勇;;泾阳南塬黄土剪切强度的三轴试验研究[A];2010年全国工程地质学术年会暨“工程地质与海西建设”学术大会论文集[C];2010年
3 冯文水;王英明;赖菊云;;公园绿地黄土露天成因及治理对策[A];中国公园协会2007年论文集[C];2007年
4 石坚;李敏;贺建辉;王毅红;;黄土的弹塑性帽盖模型[A];第14届全国结构工程学术会议论文集(第二册)[C];2005年
5 王晓东;刘东风;;关于黄土湿陷机理的探讨[A];全国岩土与工程学术大会论文集(上册)[C];2003年
6 王松鹤;骆亚生;董晓宏;付中原;;黄土剪切蠕变特性试验研究[A];第十一次全国岩石力学与工程学术大会论文集[C];2010年
7 崔永珠;张弛;隋世军;;天然染料婴幼儿面料的生态染色工艺研究[A];第七届功能性纺织品及纳米技术应用研讨会论文集[C];2007年
8 邵生俊;;黄土的结构性参数、强度特性及弹塑性本构模型[A];第一届全国岩土本构理论研讨会论文集[C];2008年
9 陈丽华;余新晓;刘秀萍;宋维峰;;林木根系本构关系研究[A];发展水土保持科技、实现人与自然和谐——中国水土保持学会第三次全国会员代表大会学术论文集[C];2006年
10 韩志勇;李徐生;陈英勇;;南京地区新近纪地层的划分问题[A];中国地理学会2007年学术年会论文摘要集[C];2007年
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1 记者 徐洁净;覆盖了黄土 美化了绿地 方便了游人[N];平顶山日报;2008年
2 通讯员 陈秀娟 赵仙云 刘广超;黄土庄创新举措破解信访难题[N];河北经济日报;2009年
3 本报记者 史涌涛;从面朝黄土到三步上篮[N];大同日报;2011年
4 陈刚;北川新城选址安县黄土镇[N];西部时报;2008年
5 商报记者 丛晓燕;张绍杰:情系黄土[N];北京商报;2010年
6 记者 赵艳 通讯员 孟乐;黄土档农民喜迁新居[N];巴彦淖尔日报(汉);2010年
7 本报记者 晏武芳 黄烨;黄土党建激活百业兴[N];铜仁日报;2009年
8 记者刘志彪;黄土岘社区:以文明创建促社区工作全面发展[N];白银日报;2009年
9 周益散 陈常领 曹海平;恒下一条心 让黄土变成金[N];新农村商报;2010年
10 本报记者 李亚晓 通讯员 井智军;黄土大原上水的注释[N];渭南日报;2009年
中国博士学位论文全文数据库 前6条
1 宋维峰;林木根系与均质土间相互物理作用机理研究[D];北京林业大学;2006年
2 刘秀萍;林木根系固土有限元数值模拟[D];北京林业大学;2008年
3 李萍;黄土边坡可靠性研究[D];长安大学;2006年
4 张世民;忻定盆地第四纪断块活动分期研究[D];中国地震局地质研究所;2007年
5 王艳;黄土对典型重金属离子吸附解吸特性及机理研究[D];浙江大学;2012年
6 李朝晖;废轮胎颗粒与黄土混合物岩土工程特性研究[D];兰州大学;2011年
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1 王志杰;复杂初始应力状态下黄土动剪切模量与阻尼比特性试验研究[D];西北农林科技大学;2010年
2 李如梦;考虑结构性的黄土弹塑性本构关系探讨[D];兰州理工大学;2005年
3 刘孟飞;饱和K_0固结黄土的结构性研究[D];西安建筑科技大学;2005年
4 白俊本;粉煤灰在灰土地基中的应用研究[D];西北农林科技大学;2005年
5 雷晓锋;黄土边坡强度参数的选取及应用[D];长安大学;2005年
6 李雯霞;基于MATLAB的BP神经网络在黄土液化评价中的应用[D];兰州理工大学;2006年
7 赵乃卓;黄土致密程度对其偏振反射的影响研究[D];东北师范大学;2007年
8 罗士梅;新型旋转触探仪在坚硬黄土中应用的试验研究[D];西安理工大学;2008年
9 庞巧;长江三峡巫山地区第四纪沉积物元素地球化学特征[D];西南大学;2009年
10 孙辉;黄土连拱隧道围岩与支护结构稳定性研究[D];重庆大学;2005年
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