摘要
根系对土体具有显著的加固作用.由于天然植物根系种类繁多、根构型复杂多变,关于根系影响土体内摩擦角的机制研究相对较少且结论尚不明确.以聚乳酸为原材料,使用3D打印技术制作仿真根纤维、标准砂模拟土体、黄原胶凝胶模拟根系分泌物,使用干燥标准砂模拟土壤排除黏聚力影响,通过室内直剪试验研究黄原胶凝胶质量分数、根截面积比一定时根数量和直径协同变化、根数量和根直径对土体内摩擦角的影响,以分析土体加固机制.结果表明:1)当控制根直径及数量不变,仅改变黄原胶凝胶质量分数时,内摩擦角随黄原胶凝胶质量分数的增加先增加后波动平稳,黄原胶凝胶质量分数的提高可以促进内摩擦角的增加,但这种作用在达到一定程度后便不再明显;2)当根截面积比不变,根系含量和黄原胶凝胶质量分数一定,仅改变根直径和根数量时,随着根数量的增加,即根直径的减小,内摩擦角先增加后减小,整体波动稳定;3)当控制黄原胶凝胶质量分数和根直径不变,仅改变根数量时,随着根数量的增加,内摩擦角整体呈增加趋势,内摩擦角随根数量的增大而增大;4)当控制黄原胶凝胶浓度和根数量不变,仅改变根直径时,随着根直径的增加,内摩擦角整体波动稳定呈增加趋势.综上,内摩擦角随根直径的增大而增大.研究结果可为进一步揭示根系加固土壤的机理提供了理论依据.
基金项目
北京市级大学生创新创业训练计划(S201910022030)
国家自然科学基金青年科学基金(31400616)
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