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4种植物根—土界面摩阻特性研究

邢会文  
【摘要】: 植物根系具有很强的固土作用。而影响根系固土的主要因素之一是根-土界面摩阻特性。本文通过直剪试验和拉拔试验研究了内蒙风水复合侵蚀区主要用于生态建设植物柠条(Caragana microphylla Lam.)、白沙蒿(Artemisia sphaerocephala Krasch.)、沙柳(Salix psammophila C.Wang et C.Y.Yang)和沙地柏(Sabina valgaris Ant.)的根-土界面摩阻特性与土-土界面的差异,以及影响根-土界面摩阻特性的主要因素,得出以下结论: 4种植物根-土界面与土-土界面的剪切特性相似,均服从莫尔-库仑理论。 在自然条件下的主要根系分布层,4种植物的根-土界面摩擦系数大于土-土界面,尽管根-土界面粘聚力小于土-土界面粘聚力,但是根-土界面的摩擦系数的增大仍使根-土界面抗剪强度大于土-土界面,表明根-土结合面抵抗位移的能力大于土-土界面。4种植物根-土界面的摩擦系数、粘聚力和抗剪强度随着土体干密度的增大而增大;土壤含水率对4种植物根-土界面摩擦系数、粘聚力和抗剪强度的影响与土-土界面相同,即摩擦系数随含水率增加逐渐减小,粘聚力和抗剪强度随着含水率增大先增大后减小;降雨土体达饱和(含水率为33.2%)后,4种植物根-土界面剪应力值达稳定时均≥素土的剪应力,说明生长在土体中的根系此时能起到固土抗裂的作用。 4种植物单根最大拉拔力随着根径的增大而增大,而根-土界面拉拔抗剪强度随根径的增大而减小,说明细根单位根径的固土抗裂作用优于粗根。 根-土界面拉拔抗剪强度随土体含水率的增加,呈先增加后减少的趋势;随土体干密度的增加而增加,这与直剪试验结果相一致;随着拉伸速度的增大,根-土界面抗剪强度呈先减小后增大的趋势。 4种植物相比,白沙蒿、柠条根-土界面的摩擦系数、粘聚力和抗剪强度(除土体含水率23.6%外)均沙柳沙地柏,说明就摩阻特性而言,白沙蒿、柠条根系的固土能力优于沙柳根系,沙柳优于沙地柏。


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