植物根系影響土體強度及蠕變性研究

1、植物根系影響土體強度及蠕變性研究植被護坡是閉坑礦山、廢棄宕口地質(zhì)環(huán)境治理采用的主要措施之一,植物根系加固土體的強度和蠕變性直接影響著治理后生態(tài)景觀的美觀性和穩(wěn)定性。本文以狗牙根、沿階草和黑麥草為試驗材料,采用固結(jié)法制備三軸復(fù)合土樣,通過抗拉試驗、三軸剪切試驗和三軸蠕變試驗,探討了根系的抗拉特性、不同根系含量和含水率條件下復(fù)合土體的抗剪強度和蠕變變形規(guī)律,主要結(jié)論如下:(1)加入植物根系的復(fù)合土體剪切破壞依然滿足摩爾-庫倫強度理論。同一類型復(fù)合土體,在相同圍壓下,抗剪強度隨著根系含量的增大而逐漸增大;在根系含量比較低的情況下,內(nèi)聚力與根系含量呈正相關(guān)關(guān)系,隨根系含量繼續(xù)增大,內(nèi)聚力增長速率變緩,

2、并逐漸達到峰值,當根系含量超過臨界值之后,內(nèi)聚力不再增加;內(nèi)摩擦角受根系含量的影響不明顯;根系加固的土體,內(nèi)聚力變化顯著。加入植物根系能提高土體抗剪強度主要是通過提高內(nèi)聚力實現(xiàn)的,內(nèi)聚力大小排序依次是黑麥草>沿階草>狗牙根,與植物根系單根抗拉強度值大小排序一致。(2) 在試驗含水率范圍內(nèi),復(fù)合土體與無根素土一樣,均表現(xiàn)為內(nèi)聚力和內(nèi)摩擦角隨含水率增大而降低的負相關(guān)關(guān)系,且復(fù)合土體的內(nèi)摩擦角變化趨勢呈線性負相關(guān)。含水率變化引起內(nèi)聚力變化量較大,復(fù)合土體的變化量大于無根素土,且黑麥草復(fù)合土體變化量最大;含水率變化引起內(nèi)摩擦角變化量較小,復(fù)合土體的變化量和無根素土相差不大。

3、(3) 較低偏應(yīng)力作用下,復(fù)合土體和無根素土均表現(xiàn)為穩(wěn)定蠕變,區(qū)別在于瞬時變形之后無根素土的蠕變速率急劇減少至0,復(fù)合土體緩慢減小至0,最后兩者都趨于穩(wěn)定;中等偏應(yīng)力作用下,兩者差別較大,無根素土率先破壞,表現(xiàn)為非穩(wěn)定變形,復(fù)合土體表現(xiàn)為穩(wěn)定變形,但是隨著時間增長,可能會出現(xiàn)因根系拉斷導(dǎo)致的階躍型變形;較高偏應(yīng)力作用下,復(fù)合土體和無根素土都發(fā)生非穩(wěn)定蠕變,直至試樣破壞。(4)在一定時間范圍內(nèi)無根素土的蠕變變形量明顯大于復(fù)合土體,根系含量越高,蠕變變形量越小;復(fù)合土體的蠕變速率比較小,在試驗根系含量范圍內(nèi),根系含量越高,蠕變速率越小,延緩?fù)馏w蠕變變形效果越好。(5)含水率不影響復(fù)合土體的蠕變形式,對復(fù)合土體軸向變形量影響較大,在試驗含水率范圍內(nèi),同一偏應(yīng)力作用下,含水率越大,蠕變