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随着植物生长和繁殖,根系不断延伸,植被根系提高了岩土强度,增大岩土层的滑移与运动阻力,提高边坡的稳定性,从而达到了永久恢复植被和维护坡面稳定的目的。本文以边坡修复常用物种多花木蓝为研究对象,对其根系进行了现场调查和分析,通过根系拉伸试验、根-土复合体室内直剪试验、植株原位拉拔试验,分析测定了多花木蓝根系的加筋效应,同时结合植株抗拔力学模型分析了根系的破坏形式。 对多花木蓝根系进行了现场调查,调查发现多花木蓝根系直径范围为0.6~5.8mm,且每根水平主根上都有少量直径小于1mm的毛根,根系主要分布在土体浅层0~40cm范围内。以多花木蓝根系为研究对象进行了单根拉伸试验并对根系受拉伸破坏前后的根系微观结构进行了观察。试验结果表明:多花木蓝根系极限抗拉力及极限抗拉强度与根系直径间的幂函数关系显著,多花木蓝根系极限抗拉力与根径间表现为正的幂函数关系,拟合关系式为:F=aD-β=1.4878D-1.4878(R2=0.9521);多花木蓝单根的抗拉强度与直径间为负的幂函数关系,拟合关系式为:Tx=aD-β=15.492D-0.5122(R2=0.7021)。多花木蓝根系次生结构主要表现为自外向内由周皮、中柱鞘薄壁组织和次生维管组织组成;在根系受到拉伸时,根系中的韧皮纤维随着拉力的增加而不断伸长,而根系中的木纤维则表现为脆性较大,在受到一定拉力时易发生断裂。 以多花木蓝根系和三峡库区常见的紫色土重塑所形成的根-土复合体为研究对象,设置了含根量为0.0,0.1,0.2,0.3,0.4,0.5,0.6,0.7,0.8g/60 cm3共9个梯度对多花木蓝根-土复合体进行了室内直剪试验。试验结果表明:多花木蓝根-土复合体服从摩尔-库伦强度破坏准则,且土壤内摩擦角变化不大;在法向应力不变的情况下,根-土复合体的抗剪强度随着试样中含根量的增加先增大后减小;在0.3~0.5g/60cm3区间内存在某一最优值,使得多花木蓝根-土复合体的抗剪强度出现最大值。 采用自制植株原位拉拔测量拉拔力和位移的装置对多花木蓝植株进行了原位拉拔试验,测定植株的最大抗拔力以及相关生物指标,定性描述了植株原位拉拔过程中根系的固土特点,试验结果表明种植在试验区边坡生态修复工程的多花木蓝植株的抗拔力与平均根径、株高、根表面、根体积、地径呈线性关系。建立了理想的主根抗拔模型,并分析了8种根系破坏形式的判定条件,为定量分析多花木蓝根系固土作用提供了一定的理论指导。