1、工程建设Ir筒析影响根一土复合体抗剪强度的因素朱海丽冯莉(青海大学地质工程系青海西宁810016)摘要】根一土复合体抗剪强度对评价根系固土护坡效应起着主要作用，因而分析影响根一土复合体抗剪强度的因素也具有重要意义。文章在综合国内外相关研究结果的基础上，分析得出根系重量、单根抗拉强度对根一土复合体抗剪强度具有增强作用，而含水量与根一土复合体抗剪强度间呈负相关作用。【关键词】根一土复合体抗剪强度根系重量单根抗拉强度中图分类号：TU 文献标识码：A 文章编号：1009-914X(2009)07(C)一0056011995年Gray提出根系如同复合材料中的纤维一样与与土壤紧密结合形成一个特殊复合材料1
2、，1996年，杨亚川等首次提出了土壤一根系复合体的概念2。植物根系主要通过浅层加筋作用和深层锚固作用加固土体，提高坡体稳定性。根系的固土作用主要表现在其对土壤抗剪强度的影响上，根一土复合体的抗剪强度是指复合体在外力的作用下，发生变形和滑动时，所具有的抵抗剪切破坏的极限强度。近三十年来，随着国内外学者对植被护坡理论和技术的不断研究，对根一土复合体力学特性的研究也越来越深入，提出根一土复合体抗剪强度随含根量的增加而提高3，4。Bengough、郭维俊、等提出土壤一根系复合体的强度不仅与土壤和根系的材料特性、组织结构有关，而且还与复合体的根系含量和水分含量相关5，6。根据国内外专家学者的相关研究，本
3、文将影响根一土复合体抗剪强度的主要因素总结概括为根系重量、单根抗拉强度和含水量等几个方面。一、根系重量对根一土复合体抗剪强度的影响根一土复合体内根系的重量对抗剪强度有直接的影响。根系重量随根系在土体中的分布密度、根径和根系长度的增大而增大。因此，下面分别对影响根系重量的几个因素说明根系重量对根一土复合体抗剪强度的增强作用。1、根系密度：根系的生长密度较大时，即植被在生长良好的状态下，其错综复杂的根系对整个土体的结构性起着重要固持作用，在根系的膨压作用下，根系与土体产生轴向压力，使根系与表层土体紧密粘合在一起，而根系分叉越多，其结构越复杂，根系与土体接触的表面积越大，根系与土体间摩擦阻力也越大，
4、所以根一土复合体的抗剪切能力越强。2、根系直径j植物的根系主要是通过须根网络土体，对其上坡位的土体有牵拉作用，对其下坡位的土体还有垂直于坡面方向上的压力作用，从而可以阻止表层土体的滑移；此外，植物主根还可锚固较深层土壤。根系的这种固土能力与植被类型、年龄、以及土壤特性都有关系。一般来说，年龄越大的同一类型植被，其根系越发达，即其直径也就越大，固土能力越强，土体颗粒间的粘结程度也就较好。 3、根系长度：对于乔灌木植物而言，在生长条件良好的情况下，主根深入地下越长，其对土体的锚固效应越强，从而抗剪切能力超强；此外，根系愈长、分叉愈多，其抗剪强度愈大；径级愈高、表面积愈大，则根与土体间的摩擦阻力也就
5、越大。综上可知，根系重量越大，根一土复合体的抗剪强度越大，这对减少或抑制表层土体移动具有重要的作用。有相关研究表明：根系对土体抗剪强度的增强作用是有上限的，即当根系重量达到一定值时，抗剪强度的增加幅度为一个限值，具体对晟佳根系重量的确定还有待进一步深入研究。二、单根抗拉强度对根一土复合体抗剪强度的影响根系提高土的抗剪强度主要是通过根一土接触面和摩擦力把土中的剪应力转换成根的拉应力来实现的。1981年Waldron等提出垂直根与土壤作用的力学模型，提出根一土复合体抗剪强度的增量与植物单根在作用面积上的抗拉强度是成正比的，即单根抗拉强度越大，根一土复合体抗剪强度的增量越大。根系的这种通过自身抗拉作
6、用提高土体抗剪强度的效应与根的极限抗拉强度及抗拉程度的发挥程度有关。就增加土体的抗剪强度而言，植物根与剪切面的夹角为45+壬时，才能最大限度地增强土层的抗剪强度。三、含水量对根一土复合体抗剪强度的影响研究表明：根一土复合体的抗剪强度随含水率的增大而逐渐减小7，复合体中水分过多过少都会影响根系的生长发育和根系功能的发挥。当含水量较高时。土体颗粒和根系间的摩擦力显著减小，促使植物根系的抗剪强度急剧下降。此外，若土体含水量较高，土体会因缺氧导致根系呼吸速率下降。无氧呼吸还会导致根系中乙醇等有毒产物的积累，导致根尖死亡，因此，在含水量高的时候，根一土复合体抗剪强度就会显著降低。另一方面，水分条件差常造
7、成植物枯死，特别是降水量的多少常制约植被的分布和生长发育，因此在植被护坡中，不同属种植物对水分的需求状况也应予以特别的重视。一般情况下，土中的水呈液态。当粘性土中的水分较少，只含有强度结合水时，土是干燥的，颗粒彼此很接近，粒间联结牢固，土呈固态，具有较高的强度。能抵抗较大的外力而不发生变形。如果土中水分增多，即除强结合水外，还出现弱结合水时，土颗粒之间的结合水膜增厚，微毛管孔隙充水，土变湿润，联结被削弱8，且水溶液的电解质浓度降低，从而土颗粒间的摩擦强度降低7。降雨是诱发边坡失稳的重要的因素之一，所以在降雨等因素导致土体水分增高时，经常发生坡面土体溜坍。进行植被防护边坡，植物通过吸收和蒸腾坡体
8、内水分，降低土体的孔隙水压力，增加土体内聚力，提高土体抗剪强度，有利于边坡体的稳定。此外，植被类型、岩石性质、坡度等与根一土复合体抗剪强度也存在一定相关性，其具体影响方式还有待进一步深入研究。参考文献1DHGray Influence of Vegetation on the stability ofslopesJProtection and Ecology London，1995，2-252杨亚川，莫永京，王芝芳等土壤一草本植被根系复合体抗水蚀强度与抗剪强度的试验研究J中国农业大学学报，1996，1(2)：31383程洪，张新全草本植物根系网固土原理的力学试验探究J水土保持通报，2002，2
9、2(5)：20-234JCEkanayake，CJPhillipsSlope stability thresholds forvegetated hillslopes：a composite modelJCanGeotech，2002，39：8498625Bengough A GA biophysical analysiS of root growth undermechanical stressJPlant soil，1997，189：1551646郭维俊，黄高宝，王芬娥等土壤一植物根系复合体本构关系的理论研究J中国农业大学学报，200611(2)：35-387杨永红，刘淑珍，王成华土壤含水
10、量和植被对浅层滑坡土体抗剪强度的影响J灾害学，2006，21(2)：50一548陈仲颐，周景星，王洪瑾土力学M北京：清华大学出版社，1994(上接第91页) 4电力线路的管理：电力线路是电力系统的重要组成部分，担负着输送电能的重要任务。但目前在部分工厂中，往往电力线路的安全检查和运行维护重视不够，导致个别区段的电力线路的安全性降低，增大了发生事故的可能性。因此，加强电力线路的管理是非常必要的。要求如下：对厂区架空线路：一般要检查电线杆有无倾斜、变形、腐朽、损坏及基础下沉等现象沿线路的地面是否堆放有易燃易爆和强腐蚀性物质沿线路周围，有无危险建筑物。应尽可能保证在雷雨季节和大风季节里，这些建筑物不
11、致对线路造成损坏。线路上有无树枝、风筝等杂物悬挂。拉线和板桩是否完好，绑托线是否紧固可靠。导线的接头是否接触良好，有无过热发红、严重老化、腐蚀或断脱现象；绝缘子有无污损和放电现象。避雷接地装置是否良好，接地线有无锈断情况。在雷雨季节到来之前，应重点检查。5变电所的运行与管理：做好变电所的运行管理工作，是实现安全、可靠、经济、合理供电的重要保证。因此，变电所必须备有与现场实际情况相符合的运行56 l科技博览规章制度，交由值班人员学习并严格执行，以确保安全生产。三加强设备的日常维修保养工作做好动力设备日常保养和基础管理工作是搞好设备管理工作的关键。动力厂根据各个车间的实际情况，建立相应的设备维修保
12、养档案，并根据设备技术状况和设备数量配备相应的维修保养人员，将设备修理和维护保养等工作落实到人，由从前的“要我管好设备”的被动行为转变为“我要管好设备”的自觉行为，形成了真正意义上的设各全员管理和自觉管理局面。每天操作前，操作人员要进行日常的设备巡检，下班时要认真填写当日的设备运行记录，包括设备润滑等。对操作人员解决不了的设备故障问题。管理人员要积极协调和组织维修人员抢修。结论：通过开展有效的设备管理工作，动力设备完好率等指标均有了很大提高，由于设备性能的完好，有力地保证了生产的顺利进行，为三安的发展作出了应有贡献。一万方数据简析影响根-土复合体抗剪强度的因素作者： 朱海丽， 冯莉作者单位：
13、青海大学地质工程系,青海西宁,810016刊名： 中国科技博览英文刊名： ZHONGGUO BAOZHUANG KEJI BOLAN年，卷(期)： 2009(18)参考文献(8条)1.D H Gray Influence of Vegetation on the stability of slopes 19952.杨亚川;莫永京;王芝芳 土壤-草本植被根系复合体抗水蚀强度与抗剪强度的试验研究 1996(02)3.程洪;张新全 草本植物根系网固土原理的力学试验探究期刊论文-水土保持通报 2002(05)4.J C Ekanayake;C J Phillips Slope stability th
14、resholds for vegetated hillSlopes:a composite model20025.Bengough A G A biophysical analysiS of root growth under mechanical stress外文期刊 19976.郭维俊;黄高宝;王芬娥 土壤-植物根系复合体本构关系的理论研究期刊论文-中国农业大学学报 2006(02)7.杨永红;刘淑珍;王成华 土壤含水量和植被对浅层滑坡土体抗剪强度的影响期刊论文-灾害学 2006(02)8.陈仲颐;周景星;王洪瑾 土力学 1994本文读者也读过(10条)1. 张飞.陈静曦.陈向波.ZHAN
15、G Fei.CHEN Jing-xi.CHEN Xiang-bo 边坡生态防护中表层含根系土抗剪试验研究期刊论文-土工基础2005,19(3)2. 张晓明.王玉杰.夏一平.吴云.陈林.Zhang Xiaoming.Wang Yujie.Xia Yiping.Wu Yun.Chen Lin 重庆缙云山典型植被原状土与重塑土抗剪强度研究期刊论文-农业工程学报2006,22(11)3. 张晓明.王玉杰.夏一平.吴云.ZHANG Xiao-ming.WANG Yu-jie.XIA Yi-ping.WU Yun 重庆缙云山典型植被原状土抗剪强度的灰色关联度分析与评价期刊论文-水土保持研究2007,14(
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