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根土复合体力学效应及其模型构建研究进展与展望被引量：3: 2024年; [目的]为探究根土复合体的力学效应机理及模型方法应用。[方法]采用文献分析和对比分析法,归纳分析根土复合体概念和内涵、根土复合体力学效应及力学模型原理、优缺点以及适用范围。[结果](1)根土复合体是根系与土体之间力学耦合效应的复合整体,根系在土体中交叉缠绕,起到加固作用;(2)根系与土体力学关系实质上是根土复合体土力、水力和复合力学特性作用的结果,土力特性、水力特性分别侧重研究根系对土体的影响和土中水分对土体和根系的影响,复合力学特性侧重于根土复合体自身特性对植物根系特征以及结构的直接影响,从而通过三者作用使根系与土体的力学关系处于动态平衡之中;(3)根土复合体复合力学模型研究较土力和水力学模型略少,土力学和水力学模型都是根据量化参数,通过参数间对比来衡量固土效果,但复合力学特性同时涉及土力特性和水力特性,考虑全面,应是未来研究的重点方向。[结论]未来在开展冻融循环、干湿交替、干热循环对不同地区根系与土体相互作用的影响、多类型植物混种抗剪强度、化学作用和微生物作用对土水特性影响机理及复合模型构建等方面有待深入研究。研究结果可为生态脆弱区植被恢复、水土保持和可持续发展等提供重要的理论价值和工程借鉴意义。; 谢祥荣陈正发朱贞彦徐兴倩阎凯李博段青松李淑芳张川; 关键词：根土复合体力学模型生态恢复

紫穗槐根土复合体特征对黄土边坡稳定性的影响: 2024年; [目的]研究含水率、含根量及根系布置方式对根土复合体抗剪强度影响,揭示紫穗槐根系对黄土边坡加固机理,为黄土边坡生态防护及提高坡面稳定性工程实践提供科学参考。[方法]利用ZJ型应变控制式直剪仪进行紫穗槐根土复合体剪切试验,以无根系土为对照,分析不同含水率、含根量和布根方式对抗剪强度影响;应用FLAC 3D软件模拟紫穗槐根系分布方式对黄土边坡稳定性影响。[结果](1)随着含水率增加,抗剪强度指标黏聚力和内摩擦角均降低。(2)随着含根量增加,抗剪强度在不同含水率条件下表现出不同规律。当含水率为9.31%时,抗剪强度随着根面积比(RAR)增加呈先增加后减小的趋势,在RAR为0.15%时,抗剪强度达到最大值;当含水率为15.65%和17.44%时,抗剪强度随着RAR增加而增加。(3)“卄”形布根方式能显著提高根土复合体抗剪强度,当含水率为17.44%时,卄形布根与无根土相比,平均抗剪强度增加31.81 kPa。(4)数值模拟结果表明,根系长度、主根与铅垂方向的夹角均与稳定性呈正相关关系。[结论]通过室内试验和数值模拟研究表明,紫穗槐能较好提高黄土边坡稳定性,紫穗槐交错种植,防护效果更佳。; 张艳杰庞清刚刘洋陈啸海彭奕铠王晶; 关键词：边坡防护紫穗槐根土复合体数值模拟边坡稳定性

根土复合体抗剪特性变化特征及强度预估研究: 2024年; 根土复合体剪切特性受含根量与压实度的影响,为探究二者对根土复合体抗剪特性的影响程度,以黑麦草根土复合体重塑试样为研究对象,进行了不同含根量(0%、0.15%、0.3%、0.45%、0.6%)与不同压实度(85%、90%、95%)的根土复合体三轴压缩试验,分析了15%应变对应的极限主应力差与抗剪强度指标的变化规律,建立了抗剪强度计算公式。结果发现:①在相同围压下,根土复合体的极限主应力差相比于素土增加了6~79.9kPa,增幅为6.8%~65.5%。②压实度相同时,随着含根量的增加,根土复合体极限主应力差先增加后减小,压实度为85%、90%、95%时在含根量为0.3%、0.3%、0.45%时极限主应力差最大,即为最优含根量。③基于试验结果,建立了同时考虑含根量、压实度和围压的根土复合体抗剪强度计算公式,公式的拟合精度(R2)为0.943。采用原状土根土复合体试样对公式进行验证,发现公式的预测精度(R2)为0.96。研究结果为黑麦草根系固土提供理论依据。; 蒋希雁董长震李明洋姚辉城黄日明王万梅; 关键词：根土复合体压实度围压

基于混合物法则根土复合体本构模型的研究被引量：1: 2024年; 为探究根土复合体的应力-应变关系,将其视为两相体,根系采用线弹性模型,土体采用邓肯-张模型,并考虑根系与土体之间的相对滑移关系,基于混合物法则建立根土复合体本构模型。通过素土与不同含根量的根土复合体三轴压缩试验,得到其应力-应变关系,通过单根拉伸试验得到根系的弹性模量。结果发现,(1)根土复合体的极限主应力差随含根量的增加先增加后减小,含根量0.3%为最优含根量。(2)单根的直径与抗拉力、抗拉强度符合幂函数关系,与弹性模量符合多项式关系。(3)通过反分析的方法,建立滑移关系,得到模型计算值的应力-应变关系,发现模型计算值与试验值的拟合度(R^(2))为0.96。该研究为根土复合体本构模型的建立提供新思路,并为根土复合体的数值分析提供参数。; 蒋希雁王万梅刘杰刘嘉璐张喆阮梦柯; 关键词：根土复合体本构模型邓肯-张模型

基于微结构量化的枣园根土复合体各向异性试验: 2024年; 为确定南疆枣园切根抚育作业工艺,测定了枣园土壤含水率、坚实度、孔隙度、容重、粒径分布等物理参数,统计了枣园待切根区的根系聚集深度、土壤含根量等,确定了切根区位置为距树干750 mm和切根作业深度应在0~200 mm范围内可调的农业技术要求。研究结果表明,根土复合体具有各向异性,取样角θ为0°、45°、90°时,根土复合体抗剪强度T关系为T0°45°90°。为分析根土复合体产生各向异性现象的原因,采用扫描电镜(SEM)获取了根土复合体在不同取样方向上的微观结构图像,通过PCAS软件处理并获取了根土复合体微观结构参数。将根土复合体的宏观图像、微观图像、微观结构参数、抗剪强度参数结合,定性和定量分析了根土复合体产生各向异性的原因及规律,得到微观结构参数与抗剪切强度相关性由强到弱依次为孔隙概率熵、孔隙形态分维数、颗粒形状系数、孔隙形状系数、颗粒概率熵、颗粒形态分维数。根据研究结果提出根土复合体抗剪强度测定时,环刀应垂直于耕作过程产生的实际剪切发生面方向取样。本研究可为枣园切根抚育机具设计和研发提供理论依据,为土壤耕作类部件优化设计、耕作类部件与土壤相互作用关系等研究提供参考。; 王得伟王旭峰尤泳王天一惠云婷王德成; 关键词：切根根土复合体各向异性

根土复合体增强矿区排土场边坡抗剪强度试验研究: 2024年; 为研究矿区排土场边坡沙柳根—土复合体的固土护坡机理,对根系如何增强土体的抗剪强度进行了量化分析。以内蒙古鄂尔多斯市伊金霍洛旗纳林陶亥镇矿区排土场作为研究区,设置了试样主根含量为0根、5根、10根和15根共4个梯度,对沙柳根—土复合体进行50 kPa、100 kPa和150 kPa垂直应力下的大型直剪试验。结果表明:(1)随着主根含量的逐渐增加,根—土复合体的抗剪强度也相应提高,剪切破坏时,含根试样的黏聚力相较素土增大了3.28~5.43倍;(2)对主根含量、垂直应力、黏聚力和内摩擦角进行Pearson相关分析,并构建回归方程,结果显示根—土复合体的黏聚力与主根含量呈显著正相关关系(P<0.05,r=0.953),主根含量和垂直应力与内摩擦角均不存在显著相关关系(P>0.05);(3)由于根系与土颗粒之间的摩擦力与根系周围大量土颗粒团聚体的积聚,共同形成一种锚固加筋结构,使得黏聚力显著增大。研究结果为矿区排土场边坡通过种植植物来进行生态修复,以及有效地预防浅层滑坡和水土流失等灾害提供了理论基础。; 刘伟闫晓宇刘庆朋孙欣然; 关键词：沙柳抗剪强度植被护坡

一种基于有限元的玉米根土复合体模型建立方法: 本发明公开了一种基于有限元的玉米根土复合体模型建立方法，包括如下步骤：基于ABAQUS梁单元模型，根据玉米各个层次的根系的直径、长度及力学参数，茎秆的直径、长度及力学参数，建立玉米根茎仿真模型；根据土壤的三维模型和土壤的...; 马云海齐红岩郭明卓刘炫廷许子和王硕何苗何涛

植物根土复合体抗剪强度及影响边坡稳定性研究现状分析被引量：2: 2024年; 为分析边坡上植物对边坡稳定性的影响的国内外研究现状,对植物根系力学性能、根-土复合体抗剪强度和影响边坡稳定性等方面的国内外文献进行综述。现有文献探讨了植物根系的力学特性、植物根-土复合体抗剪强度特性,系统地阐述了植物根系对提升边坡稳定性的积极作用。但当前生态护坡工程的多种草本植物、草本和木本多种植物种植模式下,量化多种混播植物根系对边坡稳定性的提升作用,以及基于植物固坡与生态重构协同的边坡防护设计施工技术等方面仍有待进一步深入研究。; 何雨婷陈鹤鸣; 关键词：抗剪强度边坡稳定性

根直径及干湿循环对根土复合体抗剪强度影响的试验研究: 2024年; 探究植被根系对土体的加固效应及干湿循环对根土复合体强度的劣化机制,为边坡生态治理及灾害防治提供帮助。开展了不同根直径及干湿循环的根土复合体三轴试验,利用电子显微镜对根土复合体的微观结构进行分析。研究结果表明:新鲜根、饱和根和干燥根的抗拉强度随直径的增大呈幂律减小。干燥根的抗拉强度最大,其次是新鲜根和饱和根。根土复合体的应力—应变曲线表现为持续硬化。随着应变的增大,偏应力先迅速增大后缓慢增加,最终保持稳定。随着根直径的增大,根土复合体的抗剪强度先增大后减小。根直径过小或过大,根对土壤的加固效果减弱。根系显著改变土壤黏聚力,对内摩擦角影响较小。抗剪强度随围压的增加而增大,随干湿循环的增加而减小。随着干湿循环次数的增加,抗剪强度和黏聚力呈线性下降,土颗粒团聚体分解,土体裂缝和孔隙面积呈指数增长。根土复合体的破坏形式为剪胀破坏。考虑干湿循环,修正的根土复合体强度预测模型是有效的,预测结果与试验数据吻合较好。; 程平吴礼舟; 关键词：根土复合体干湿循环三轴试验抗剪强度

乔木根径、含量和分布类型对根土复合体饱和渗透系数的影响: 2024年; 植物根系对土体的水力特性具有重要影响,但关于乔木根系对土体饱和渗透系数的定量研究缺乏。利用自制渗透实验箱,采用定水头实验方法,针对重塑根土复合体开展不同根径(1 mm≤d≤3mm、3 mm根土复合体的饱和渗透系数与根体积含量呈线性正相关关系,但随着根径的增加,该线性关系斜率不断降低;根土复合体饱和渗透系数与根表面积含量也存在显著的线性正相关关系,方差分析表明,该线性关系不受根径的影响;确定了根的不同分布类型(水平和竖直)下根表面积含量与其饱和渗透系数之间的线性关系;此外,研究发现,根竖直向分布时的根土复合体饱和渗透系数随根表面积含量的变化率是水平分布的1.8倍左右。研究结果表明,根的存在可以显著提高土体的饱和渗透系数,且根土的表面接触是影响其水力特性的根本原因。; 胡兵立苏立君谢奇峻; 关键词：根土复合体

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