4类土根-土界面摩阻特性研究

摘要

本文以粉土质砂、低液限粉土、低液限粘土、砒砂岩风化土为土壤研究对象，通过直接剪切试验，研究柠条（Caragana korshinskii）根与这四类土壤的根-土界面摩阻特性，结果如下：
　　（1）柠条根与4类土的根-土界面剪应力与法向荷载呈线性正相关关系，4类土根-土界面摩擦系数和粘聚力可以通过莫尔-库伦理论求得；
　　（2）土壤种类不同对根-土界面摩擦系数、粘聚力及摩阻强度均具有显著的影响。4类土中根-土界面的摩擦系数大小为低液限粘土（0.615±0.041）>低液限粉土（0.572±0.028）>粉土质砂（0.511±0.034）>砒砂岩风化土（0.444±0.031）；根-土界面的粘聚力大小为低液限粘土（6.60±0.21 kPa）>低液限粉土（6.34±0.29 kPa）>砒砂岩风化土（4.91±0.13 kPa）>粉土质砂（3.18±3.15 kPa）；4类土中根-土界面的摩阻强度均为低液限粘土最大，其次为低液限粉土，法向荷载25kPa时粉土质砂根-土界面的摩阻强度最小，法向荷载50kPa时砒砂岩风化土根-土界面的摩阻强度最小；
　　（3）柠条根与4类土根-土界面上的摩阻强度、摩擦系数和粘聚力均随着土壤干密度的增大而增大；随着土体含水率的增加，4类土根-土界面的摩擦系数均呈逐渐减小的趋势，根-土界面粘聚力呈先增大后减小的趋势，4类土根-土界面粘聚力均在饱和度25％最小，粉土质砂、低液限粉土、低液限粘土和砒砂岩风化土分别在饱和度40%、70%、70%和55%时根-土界面粘聚力达到最大；低液限粘土根-土界面摩阻强度随着土壤含水率增大呈先增大后减小的趋势，而粉土质砂、低液限粉土和砒砂岩风化土在垂直荷载12.5kPa和25kPa时，根-土界面摩阻强度呈先增大后减小的趋势，垂直荷载50kPa和100kPa时，根-土界面摩阻强度呈逐渐减小的趋势；
　　（4）柠条根与4类土根-土界面摩阻强度随着垂直荷载的增大而显著增加，说明根系扎的越深，根-土界面摩阻强度越大。同时随着土壤埋深的增大，根-土界面垂直荷载的逐渐增大，根-土界面摩擦力的对界面摩阻强度的贡献逐渐增大，粘聚力对界面摩阻强度的贡献逐渐减小；
　　（5）柠条根与4类土根-土界面的摩擦系数、粘聚力以及摩阻强度均随剪切速率增长表现出逐渐减小的趋势，即剪切速率0.02mm/min时根-土界面摩擦系数、粘聚力及摩阻强度最大，剪切速率2.4mm/min时测得的根-土界面摩擦系数、粘聚力及摩阻强度最小。

目录

声明

1 引言

1.1 研究目的与意义

1.2 国内外研究现状

2 取样地概况

2.1 植物样取样地概况

2.2 土壤取样地概况

3 研究内容与方法

3.1 研究内容

3.2 技术路线图

3.3 试验方法

4 4类土的定名及土工性质

4.1 4类土的定名

4.2 4类土的土工性质

5 柠条根与4类土根-土界面直剪摩阻特性研究

5.1 4类土根-土界面摩阻强度与剪切位移的关系

5.2 根-土界面摩阻强度与垂直荷载的关系

5.3 4类土根-土界面摩阻特性

5.4 小结

6 土壤性质对4类土根-土界面摩阻特性的影响

6.1 土壤干密度对4类土根-土界面摩阻特性的影响

6.2 土壤水分变化对4类土根-土界面直剪摩阻特性的影响

6.3 讨论与小结

7 根系埋深对4类土根-土界面摩阻特性的影响

8 剪切速率对4类土根-土界面摩阻特性的影响

8.1 剪切速率变化对柠条根与4类土根-土界面摩擦系数的影响

8.2 剪切速率变化对柠条根与4类土根-土界面粘聚力的影响

8.3 剪切速率变化对柠条根与4类土根-土界面摩阻强度的影响

8.4 讨论与小结

9 结论

致谢

参考文献

作 者 简 介