香根草根土復(fù)合體強度特性試驗研究.pdf

1、近些年來，隨著資源開發(fā)和基礎(chǔ)建設(shè)的快速發(fā)展，環(huán)境污染和生態(tài)破壞越來越嚴重，這也成為了人類所面臨的重大社會問題之一。因此，如何在工程建設(shè)中保護環(huán)境，實現(xiàn)人與自然的可持續(xù)發(fā)展，是迫切需要解決的問題。就邊坡防護工程而言，目前高速公路的邊坡防護大多采用的是傳統(tǒng)工程防護技術(shù)，如框格防護、砌石防護、封面防護以及支擋工程等，這些工程防護技術(shù)不但造價昂貴，而且在施工過程中嚴重破壞了原有的生態(tài)環(huán)境，導(dǎo)致更多的滑坡和泥石流災(zāi)害發(fā)生，影響到防護的效果。

2、>　　隨著人們保護環(huán)境意識的增強和對環(huán)境質(zhì)量要求的提高，生態(tài)護坡技術(shù)應(yīng)運而生。生態(tài)防護技術(shù)的實質(zhì)就是將植物防護和工程防護兩者合理的結(jié)合起來，利用植物根系與土壤相互作用，形成了一種天然的復(fù)合材料，以增強坡體的強度并提高其抗滑能力，起到加固邊坡土體的效果同時還能美化環(huán)境。
　　本文是以長沙本地黏土和香根草的根系所組成的的根-土復(fù)合體作為研究對象，依托國家自然科學(xué)基金項目“高強度林草混交根系成型機理與邊坡根系土體加固機制研究”(項目號:

3、31270671，2013.01～2016.12)、國家林業(yè)局948項目“林草一體化高穩(wěn)定性生態(tài)護坡技術(shù)引進”（項目號:2012-4-76，2012.01～2015.12）和湖南省自然科學(xué)基金資助項目“植物邊坡力學(xué)特性研究”(項目號:12JJ5015，2012.01～2014.12)等展開相關(guān)研究。通過香根草根系分布形態(tài)試驗、香根草單根拉拔摩阻特性試驗以及直剪試驗和三軸剪切試驗，研究了香根草在土體中的分布規(guī)律及其力學(xué)特性。運用數(shù)值分析軟

4、件對根系分布形態(tài)和根-土復(fù)合體強度特性進行了擬合分析。通過研究，主要取得了如下的研究進展和創(chuàng)新性結(jié)論。
　?。ㄒ唬┫愀輪胃ψ杼匦栽囼炑芯?br>　　1、根-土復(fù)合體中的香根草根系在拔出荷載作用下，有被拉斷和被拔出2種形式。當根系抗拉力未超過根-土間的最大靜摩擦力時，根系將會被拉斷;當拉拔力超過了根-土間的最大靜摩擦力，但未超過根系最大抗拉力時，根系將會被拔出。
　　2、在相同密實度和不同含水率條件下，根系的最大抗拉力隨根

5、系直徑增大而增大，表現(xiàn)出良好的線性關(guān)系。根系抗拉力隨含水率的增大呈先增大后減小的趨勢。當含水率在19.5％左右時，根系的抗拉力達到最大。
　　3、在相同含水率和不同密實度條件下，根-土界面的最大抗拔力隨土體密度的增大而增大。
　?。ǘ┫愀莞?土復(fù)合體抗剪強度特性試驗研究
　　1、根系在土體中的不同分布方式，對提高土體抗剪強度的作用也是完全不同的。在相同豎向荷載作用下，當根系數(shù)量及根徑均相同時，垂直和斜交等量布根時，

6、復(fù)合體的抗剪強度最高;全部斜交布根時，其抗剪強度次之;全部垂直布根時，其抗剪強度又其次之;垂直和水平等量布根時，其抗剪強度最低。
　　2、在相同根系數(shù)量和相同的布根方式條件下，隨著根系直徑的增大，香根草根-土復(fù)合體的抗剪強度先增大后減小。當香根草根系直徑約為1mm時，根-土復(fù)合體的抗剪強度達到最大值。因此，對于根-土復(fù)合體的抗剪強度存在一個有效根徑問題。根徑太大或太小對提高土的抗剪強度的作用均不明顯。
　　3、香根草根系直徑

7、對根-土復(fù)合體的內(nèi)摩擦角和粘聚力的影響是不同的。隨著根系直徑的增大，復(fù)合體的內(nèi)摩擦角先增大后減小;但復(fù)合體的粘聚力有增有減，關(guān)系相對復(fù)雜。另一方面，香根草根系在土體中的分布方式對提高根-土復(fù)合體的粘聚力的影響非常明顯，而對提高根-土復(fù)合體的內(nèi)摩擦角的影響卻不是很明顯。
　　4、試驗結(jié)果顯示，隨著軸向應(yīng)變的逐漸增大，各偏應(yīng)力-軸向應(yīng)變曲線之間的間距逐漸增大，這表明根系對土體的“加筋”作用只有在軸向應(yīng)變較大時才能發(fā)揮出來。