基于Griffith断裂准则的根系固土力学模型

• 作者: 眭子凡 易文
• 来源期刊: 中南林业科技大学学报
• 关键词: 植物根系 断裂韧性 力学模型 抗剪强度
• 年，卷（期）: 2021,（6）
• 所属期刊栏目: 林业工程
• 页码范围: 167-174
• 页数: 8页
• 分类号: S727.22
• 语种: 中文
• DOI: 10.14067/j.cnki.1673-923x.2021.06.018

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.