植物根系倾角对土体抗剪强度影响试验研究

作者：王涵; 周成; 刘伟; 李红梅

来源：工程科学与技术, 2017, 49(S1): 81-88.

DOI：10.15961/j.jsuese.201600400

• 浅层滑坡
• 生态护坡
• 根系倾角
• 抗剪强度
• 草根
• 灌木根

植物是天然的工程师,拥有防止浅层滑坡和地表侵蚀的潜能,并具备低投入、低养护、绿色环保和生态平衡等优点。植被护坡技术在西南地区浅层滑坡的预防及治理中有着广泛的应用前景,因此深入了解植被护坡机理具有重要的工程意义。影响植被护坡效应的因素有很多,根-土体系的协同作用机制是当前研究的重点。由于根系的分布模式及倾角不同,根-土体系的强度和变形会有较大差异,因此采用人工根系(草根和灌木根)制备试样并设定根系与剪切面的夹角α值为变量,对比不同试样的强度和变形差异。通过直剪试验研究草本根系倾角对土体抗剪强度的影响,通过三轴剪切试验研究灌木根系倾角对土体抗剪强度的影响。试验结果表明:含根系土样的峰值强度及残余强度均明显高于素土,具有τ_(p素土)<τ_(p90°)<τ_(p45°)<τ_(p135°)的规律;直剪试验中在α值等于135°时土样抗剪强度最高且表现出应变硬化,其余含根系试样应变软化特征均得到不同程度的抑制;三轴试验中当α值为135°时根系对土体抗剪强度的提高最为明显,其残余强度也最大,其余含根系试样抗剪强度也有不同程度提高。恰当的植物根系倾角能够加强根-土体系的协同作用,从而提高土体抗剪强度。同时由于根-土体系表现出延性破坏的特征,从而保证了土坡安全。研究结果可应用于生态护坡实践。

• 单位
  南京水利科学研究院; 四川大学; 水力学与山区河流开发保护国家重点实验室