【摘 要】
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根系与土体间的摩擦力是根系提高土体抗剪强度的重要因素。为加强灌木植物根—土界面摩擦特性研究,选取3年生火棘（Pyracantha fortuneana）和紫穗槐（Amorpha fruticosa）两种灌木根系作为研究对象,采用室内直剪摩阻试验、单根拉拔摩擦的方式以及结合分析根系表面微观结构特征的方法来探究土壤粒径、石砾含量、根表面粗糙度等对根—土界面摩擦性能的影响。以揭示两种植物根系摩擦力学特性
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根系与土体间的摩擦力是根系提高土体抗剪强度的重要因素。为加强灌木植物根—土界面摩擦特性研究,选取3年生火棘（Pyracantha fortuneana）和紫穗槐（Amorpha fruticosa）两种灌木根系作为研究对象,采用室内直剪摩阻试验、单根拉拔摩擦的方式以及结合分析根系表面微观结构特征的方法来探究土壤粒径、石砾含量、根表面粗糙度等对根—土界面摩擦性能的影响。以揭示两种植物根系摩擦力学特性的种间差异性,为研究区域的水土保持、边坡治理和生态修复中植物种选择和资源配置的研究提供了基础参数。主要研究结果表明:（1）火棘、紫穗槐及素土3种剪切界面剪应力随剪切位移的变化呈增长速率先增大后减小的趋势;火棘和紫穗槐的根—土界面剪应力与位移关系曲线呈现出迂回式上升、波动起伏较大的特点,而土—土界面则表现为平滑式上升。两种灌木根—土间拉拔摩擦力随单根在土体中相对位移的增加而呈逐渐增大的趋势;拉拔初始阶段呈线性关系,超过0.02 KN左右后曲线呈非线性关系;在垂直荷载为5.0 KN和7.5 KN条件下单根更容易发生拔断破坏,且破坏形式主要表现为两种:相对完整拔出和断裂破坏。（2）随着垂直压力的增加,两种根—土及土—土间的摩阻强度逐渐递增,呈明显的正线性关系,其决定系数R~2均大于0.9。当垂直压力保持一致时,随着土体粒径的增大,无论土—土还是根—土间的摩阻强度、摩擦系数、抗剪强度指标黏聚力和摩擦角都呈减小趋势。土壤粒径越小,根—土间接触面的比表面积越大,发挥的摩擦阻力就越大;且根土界面的摩阻强度及摩擦系数的大小顺序为素土＜紫穗槐＜火棘。（3）火棘和紫穗槐根—土界面的拉拔摩擦力随垂直荷载的增大显著增加,两者间存在显著的正线性关系;单根最大拉拔摩擦力均随着根径的增大呈幂函数增大的趋势,且呈极显著的正相关关系（P＜0.05）;根—土界面平均摩擦系数与根径间存在幂函数增长的关系。（4）随着石砾含量的增加,根—土界面拉拔摩擦力的值是依次减小的;火棘和紫穗槐单根与土体界面摩擦系数的均值随着石砾含量的增加,呈幂函数减小趋势。在同等条件下,火棘的拉拔摩擦力、摩擦系数指标等都大于紫穗槐,火棘在限制土体变形和增强根—土复合体抗剪强度的作用更为显著。（5）沿根轴线方向火棘表面的裂纹比较密集、粗糙;紫穗槐根表面结构沿根轴方向呈沟壑状排列且大多发育不明显,表面结构比较单一、平整。随根系径级的增长,火棘和紫穗槐根系表面粗糙度呈递增趋势。根径从1～2 mm增至5～6 mm,火棘表面粗糙度由7.322m增长至22.169m,紫穗槐根表面粗糙度由2.432m增加到3.385m。在同一径级条件下,火棘根表面粗糙度值远大于紫穗槐,也表明火棘根系的摩擦特性及固土能力都优于紫穗槐。
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