基于Griffith断裂准则的根系固土力学模型

摘要：

[目的]土体抗剪强度增量?S是衡量植物根系固土效果的重要指标,针对目前计算?S的力学模型精度不高、计算过程复杂等问题,本论文对根系固力学模型进行改进,以期提高生态边坡稳定性分析的准确性.[方法]本文运用断裂力学与功能原理,探究植物根系破坏失效模式,提出基于Gri?th断裂准则下的根系固土力学模型.选用寒旱环境下代表护坡植物霸王Zygophyllum xanthoxylon、柠条锦鸡儿Caragana korshinskii根-土复合体的直剪试验数据,采用回归分析方法分析其根径与抗拉指标间的相关性,验证根系固土力学模型的合理性、有效性.[结果]理论分析表明,植物根系对土体抗剪强度增量与根系断裂韧性Gp决定,可表示为?S=kGp,其中Gp由植物根径、根系弹性模量及土体横截面积等参数决定.直剪试验数据分析结果显示,植物根径与抗拉力呈线性关系,与抗拉强度呈幂指数关系.根系在剪切破坏失效过程中,表现为断裂、拔出及滑移3种状态,其中断裂主要发生在根径较小的侧根处.[结论]直剪试验数据验证的结果表明,构建的根系固土力学模型简便可靠,土体抗剪强度增量的预测误差值保持在15％左右,精度较高,可为根系固土力学效应预测及生态边坡稳定性评价提供理论依据,具有广泛的应用前景.

关键词：植物根系、断裂韧性、力学模型、抗剪强度

所属期刊栏目：41

分类号：S727.22(造林学、林木育种及造林技术)

资助基金：引进国际先进农业科学技术计划计划;湖南省交通科技项目

在线出版日期：2021-07-13（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共8页

页码：167-174