砒砂岩区沙棘单根拉伸试验抗拉特性研究
发布时间：2021-11-27 15:37
为了进一步探讨砒砂岩区沙棘植物护坡的力学效应及其影响因素,研究选取该区域内4年生沙棘根部对其进行室内单根拉伸试验,选取根系自身影响因素直径和根长、外界影响因素拉伸速率,分别以此为变量,探讨根系抗拉力学特性,并结合SPSS软件对其影响因素进行综合分析。结果表明:抗拉力随根系直径的增加而增加,抗拉强度随根系直径的增加而逐渐减小;同一直径级下,随着根长和拉伸速率的增大,抗拉力和抗拉强度都相应减小;应力—应变曲线描述的沙棘单根受拉伸变形过程表现出随根系直径、根长的增加,变形趋势逐渐减弱,然而随着加载速率的增加,并没有明显变化规律。综合分析表明三种影响因素对沙棘单根抗拉特性的影响大小依次是根系直径>根长>加载速率,结合沙棘具备根系密而发达的特点,证明在冲刷速率较大的情况下,沙棘根系能充分利用缠绕在一起的根系、多而密集的短根能够固持泥土,对这一区域的水土保持具有一定的意义。
【文章来源】：西部大开发(土地开发工程研究). 2019,4(10)
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
图１研究区种植的沙棘及挖出的整株根系Ｆｉｇ．１ＨｉｐｐｏｐｈａｅｒｈａｍｎｏｉｄｅｓＬｉｎｎａｎｄｉｔ’ｓｗｈｏｌｅｒｏｏｔｓｙｓｔｅｍｉｎｔｈｅｓｔｕｄｙａｒｅａ
多研究也证明了这一点。之所以出现这种情况，可以解释为长根比短根有更多的裂纹存在，因此更易发生断裂。图４ｂ表明，随着标距的增加，抗拉强度逐渐减小，抗拉强度在不同标距下的大小依次为８０ｍｍ＞１２０ｍｍ＞１６０ｍｍ＞２００ｍｍ；同一根径级下，标距越短，抗拉强度越大，说明在根径相同的情况下沙棘根越短，越具有较大的抗拉强度，而沙棘植物以多而密集的短根聚集在一起［２１］，结合这一结论在一定程度上表明沙棘植物具有很好的固坡性能。图５表示沙棘根系直径在２～２．５ｍｍ，加载速率为２０ｍｍ·ｍｉｎ－１的情况下，分别在８０、１２０、１６０、２００ｍｍ四种标距下的应力—应变曲线。从图中可以看出，不同根长的应力—应变曲线变化趋势基本图５沙棘单根在同一直径级不同标距下的应力－应变曲线Ｆｉｇ．５Ｓｔｒｅｓｓ－ｓｔｒａｉｎｃｕｒｖｅｓｏｆｓｉｎｇｌｅＨｉｐｐｏｐｈａｅｒｈａｍｎｏｉｄｅｓＬｉｎｎｒｏｏｔａｔｄｉｆｆｅｒｅｎｔｓｃａｌｅｓａｔｔｈｅｓａｍｅｄｉａｍｅｔｅｒ一致，这与沙棘单根在不同根径级下的描述一致，并且随着标距的增加，最大应力不断减小，即最大抗拉强度不断减小，表现为８０ｍｍ＞１２０ｍｍ＞１６０ｍｍ＞２００ｍｍ；同时最大应变值（即最大伸长率）随着标距３６
，随着加载速率的增大，其抗拉强度的差异性越来越小，这与Ｚｈａｎｇ［２３］等在２０１２年对不同拉伸速率下抗拉强度的研究一致，出现这一情况的原因可能与根的极限抗拉强度存在相应的极限抗拉速率有关。图６不同加载速率下沙棘根系抗拉力与直径的关系Ｆｉｇ．６ＲｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎｍａｘｉｍｕｍｔｅｎｓｉｌｅｒｅｓｉｓｔａｎｃｅａｎｄｄｉａｍｅｔｅｒａｔｄｉｆｆｅｒｅｎｔｓｔｒｅｔｃｈｒａｔｅｏｆＨｉｐｐｏｐｈａｅｒｈａｍｎｏｉｄｅｓＬｉｎｎｒｏｏｔｓ图７沙棘单根在同一直径级不同加载速率下的应力－应变曲线Ｆｉｇ．７Ｓｔｒｅｓｓ－ｓｔｒａｉｎｃｕｒｖｅｓｏｆｓｉｎｇｌｅＨｉｐｐｏｐｈａｅｒｈａｍｎｏｉｄｅｓＬｉｎｎｒｏｏｔａｔｄｉｆｆｅｒｅｎｔｓｔｒｅｔｃｈｒａｔｅａｔｔｈｅｓａｍｅｄｉａｍｅｔｅｒ图７表示沙棘根系直径在２～２．５ｍｍ，标距为８０ｍｍ的情况下，分别在２０、５０、１００、２００ｍｍ·ｍｉｎ－１加载速率下的应力—应变曲线，从图中可以看出，单根在拉伸过程中的应力—应变曲线随速率的变化没有明显的相关性，但是随着拉伸速率的增加，其最大应力（即最大抗拉强度）不断减小，说明同一直径级下加载速率越大，根的抗拉性能越差；同时，随着拉伸速率的增加，其最大应变（即最大延伸率）不断减小，说明同一根径级下加载速率越大，根越容易断裂。３．２影响沙棘抗拉特性因素的综合分析考虑实际应用中，影响根的抗拉特性往往是多方面因素同时作用的效果。选取根的直径（ｘ１）、根长（ｘ２）及
【参考文献】：
期刊论文
[1]寒旱环境草本与灌木植物单根拉伸试验强度特征研究[J]. 刘昌义,胡夏嵩,赵玉娇,窦增宁. 工程地质学报. 2017(01)
[2]油松、华北落叶松根系抗拉特性的影响因素[J]. 李宁,陈丽华,杨苑君. 北京林业大学学报. 2015(12)
[3]内蒙古中西部3种乡土植物根系抗拉力学特性的对比研究[J]. 左志严,格日乐,乌仁图雅,王娟. 水土保持通报. 2015(02)
[4]沙棘柔性坝影响下砒砂岩沟道土壤水分空间变异分析[J]. 杨方社,曹明明,李怀恩,杨联安,毕慈芬,乔旺林. 干旱区资源与环境. 2013(07)
[5]白桦单根的抗拉力学特性研究[J]. 王萍花,方若柃,陈丽华,冀晓东,周朔,卞西陈,王鹏. 湖南农业科学. 2011(15)
[6]不同乔木根系的抗拉力学特性[J]. 吕春娟,陈丽华,周硕,王萍花,冀晓东,张心平. 农业工程学报. 2011(S1)
[7]沙棘植物对砒砂岩沟道土壤改良效应的研究[J]. 杨方社,李怀恩,杨寅群,乔旺林. 水土保持通报. 2010(01)
[8]4种植物代表根的研究[J]. 邢会文,姚喜军,刘静,王林和,耿威. 内蒙古农业大学学报(自然科学版). 2008(04)
[9]植物根系固坡抗蚀的效应与机理研究进展[J]. 熊燕梅,夏汉平,李志安,蔡锡安. 应用生态学报. 2007(04)
[10]林木根系固土作用数值分析[J]. 宋维峰,陈丽华,刘秀萍. 北京林业大学学报. 2006(S2)
博士论文
[1]华北典型乔木根系抗拉及土壤抗剪性能研究[D]. 杨苑君.北京林业大学 2016
硕士论文
[1]沙棘根系生物力学特性研究[D]. 张永亮.内蒙古农业大学 2011
本文编号：3522577
【文章来源】：西部大开发(土地开发工程研究). 2019,4(10)
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
图１研究区种植的沙棘及挖出的整株根系Ｆｉｇ．１ＨｉｐｐｏｐｈａｅｒｈａｍｎｏｉｄｅｓＬｉｎｎａｎｄｉｔ’ｓｗｈｏｌｅｒｏｏｔｓｙｓｔｅｍｉｎｔｈｅｓｔｕｄｙａｒｅａ
多研究也证明了这一点。之所以出现这种情况，可以解释为长根比短根有更多的裂纹存在，因此更易发生断裂。图４ｂ表明，随着标距的增加，抗拉强度逐渐减小，抗拉强度在不同标距下的大小依次为８０ｍｍ＞１２０ｍｍ＞１６０ｍｍ＞２００ｍｍ；同一根径级下，标距越短，抗拉强度越大，说明在根径相同的情况下沙棘根越短，越具有较大的抗拉强度，而沙棘植物以多而密集的短根聚集在一起［２１］，结合这一结论在一定程度上表明沙棘植物具有很好的固坡性能。图５表示沙棘根系直径在２～２．５ｍｍ，加载速率为２０ｍｍ·ｍｉｎ－１的情况下，分别在８０、１２０、１６０、２００ｍｍ四种标距下的应力—应变曲线。从图中可以看出，不同根长的应力—应变曲线变化趋势基本图５沙棘单根在同一直径级不同标距下的应力－应变曲线Ｆｉｇ．５Ｓｔｒｅｓｓ－ｓｔｒａｉｎｃｕｒｖｅｓｏｆｓｉｎｇｌｅＨｉｐｐｏｐｈａｅｒｈａｍｎｏｉｄｅｓＬｉｎｎｒｏｏｔａｔｄｉｆｆｅｒｅｎｔｓｃａｌｅｓａｔｔｈｅｓａｍｅｄｉａｍｅｔｅｒ一致，这与沙棘单根在不同根径级下的描述一致，并且随着标距的增加，最大应力不断减小，即最大抗拉强度不断减小，表现为８０ｍｍ＞１２０ｍｍ＞１６０ｍｍ＞２００ｍｍ；同时最大应变值（即最大伸长率）随着标距３６
，随着加载速率的增大，其抗拉强度的差异性越来越小，这与Ｚｈａｎｇ［２３］等在２０１２年对不同拉伸速率下抗拉强度的研究一致，出现这一情况的原因可能与根的极限抗拉强度存在相应的极限抗拉速率有关。图６不同加载速率下沙棘根系抗拉力与直径的关系Ｆｉｇ．６ＲｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎｍａｘｉｍｕｍｔｅｎｓｉｌｅｒｅｓｉｓｔａｎｃｅａｎｄｄｉａｍｅｔｅｒａｔｄｉｆｆｅｒｅｎｔｓｔｒｅｔｃｈｒａｔｅｏｆＨｉｐｐｏｐｈａｅｒｈａｍｎｏｉｄｅｓＬｉｎｎｒｏｏｔｓ图７沙棘单根在同一直径级不同加载速率下的应力－应变曲线Ｆｉｇ．７Ｓｔｒｅｓｓ－ｓｔｒａｉｎｃｕｒｖｅｓｏｆｓｉｎｇｌｅＨｉｐｐｏｐｈａｅｒｈａｍｎｏｉｄｅｓＬｉｎｎｒｏｏｔａｔｄｉｆｆｅｒｅｎｔｓｔｒｅｔｃｈｒａｔｅａｔｔｈｅｓａｍｅｄｉａｍｅｔｅｒ图７表示沙棘根系直径在２～２．５ｍｍ，标距为８０ｍｍ的情况下，分别在２０、５０、１００、２００ｍｍ·ｍｉｎ－１加载速率下的应力—应变曲线，从图中可以看出，单根在拉伸过程中的应力—应变曲线随速率的变化没有明显的相关性，但是随着拉伸速率的增加，其最大应力（即最大抗拉强度）不断减小，说明同一直径级下加载速率越大，根的抗拉性能越差；同时，随着拉伸速率的增加，其最大应变（即最大延伸率）不断减小，说明同一根径级下加载速率越大，根越容易断裂。３．２影响沙棘抗拉特性因素的综合分析考虑实际应用中，影响根的抗拉特性往往是多方面因素同时作用的效果。选取根的直径（ｘ１）、根长（ｘ２）及
【参考文献】：
期刊论文
[1]寒旱环境草本与灌木植物单根拉伸试验强度特征研究[J]. 刘昌义,胡夏嵩,赵玉娇,窦增宁. 工程地质学报. 2017(01)
[2]油松、华北落叶松根系抗拉特性的影响因素[J]. 李宁,陈丽华,杨苑君. 北京林业大学学报. 2015(12)
[3]内蒙古中西部3种乡土植物根系抗拉力学特性的对比研究[J]. 左志严,格日乐,乌仁图雅,王娟. 水土保持通报. 2015(02)
[4]沙棘柔性坝影响下砒砂岩沟道土壤水分空间变异分析[J]. 杨方社,曹明明,李怀恩,杨联安,毕慈芬,乔旺林. 干旱区资源与环境. 2013(07)
[5]白桦单根的抗拉力学特性研究[J]. 王萍花,方若柃,陈丽华,冀晓东,周朔,卞西陈,王鹏. 湖南农业科学. 2011(15)
[6]不同乔木根系的抗拉力学特性[J]. 吕春娟,陈丽华,周硕,王萍花,冀晓东,张心平. 农业工程学报. 2011(S1)
[7]沙棘植物对砒砂岩沟道土壤改良效应的研究[J]. 杨方社,李怀恩,杨寅群,乔旺林. 水土保持通报. 2010(01)
[8]4种植物代表根的研究[J]. 邢会文,姚喜军,刘静,王林和,耿威. 内蒙古农业大学学报(自然科学版). 2008(04)
[9]植物根系固坡抗蚀的效应与机理研究进展[J]. 熊燕梅,夏汉平,李志安,蔡锡安. 应用生态学报. 2007(04)
[10]林木根系固土作用数值分析[J]. 宋维峰,陈丽华,刘秀萍. 北京林业大学学报. 2006(S2)
博士论文
[1]华北典型乔木根系抗拉及土壤抗剪性能研究[D]. 杨苑君.北京林业大学 2016
硕士论文
[1]沙棘根系生物力学特性研究[D]. 张永亮.内蒙古农业大学 2011
本文编号：3522577
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