北方5种常见乔木根-土摩擦锚固性能研究

作者：韩朝; 冀晓东^*; 刘小光; 张晓; 赵东晖

来源：北京林业大学学报, 2020, 42(09): 80-91.

• 根系
• 树种
• 摩擦性能
• 固土
• 模型

【目的】油松、白桦、蒙古栎、华北落叶松和榆树作为在北方广泛生长及种植的树种,其根系在锚固土壤和防止滑坡方面起着重要作用,因此研究其根-土界面摩擦性能具有科学意义。【方法】本文将挖自于木兰围场县木兰林管局北沟林场的5种乔木树种根系按不同直径分成若干小段,并将单根埋入干密度为1.52 g/cm3、含水率为12.72%的土壤试件盒中。通过北京林业大学植被力学实验室自主研发的根系拉拔试验机对埋入土壤的单根进行拔出试验,探究单根拔出的作用机理并从不同树种、不同直径两方面分析影响其摩擦力的因素。【结果】(1)单根在被拔出的过程中会发生两种破坏模式,当根的最大抗拉力小于根-土界面最大摩擦力时发生拔断破坏,反之则发生拔出破坏。(2)单根的最大摩擦力随直径以幂函数关系增长且拟合度很高,树种对于最大摩擦力的增幅具有明显的影响。(3)蒙古栎、榆树根-土界面最大剪应力随直径的增长而减小,白桦、华北落叶松、油松根-土界面最大剪应力随直径的增长而增大。(4)5种树种根-土界面剪应力与位移曲线可以用改进的双曲线模型进行拟合,各树种剪应力均在位移量为总值的6%时达到峰值。【结论】研究表明不同树种及直径对其根系固土效果会产生较大的影响,传统的固土效果预测方法会高估根系的固土作用,因此在进行人工防护林建设过程中应综合考虑根系的影响。

• 单位
  北京林业大学