岩土力学 ›› 2021, Vol. 42 ›› Issue (8): 2173-2184.doi: 10.16285/j.rsm.2020.1873

• 基础理论与实验研究 • 上一篇    下一篇

基于界面黏结的含根土抗剪强度极限值估算模型

夏鑫1, 2,姜元俊1,苏立君1,MEHTAB Alam1,李佳佳3   

  1. 1. 中国科学院 水利部成都山地灾害与环境研究所,四川 成都 610041; 2. 中国科学院大学,北京 100049;3. 四川农业大学 水利水电学院,四川 雅安 625014
  • 收稿日期:2020-12-13 修回日期:2021-03-24 出版日期:2021-08-11 发布日期:2021-08-16
  • 通讯作者: 姜元俊,男,1982年生,博士,研究员,博士生导师,主要从事地质灾害方面的研究工作。E-mail:yuanjun.jiang.civil@gmail.com E-mail:1321682500@qq.com
  • 作者简介:夏鑫,女,1998年生,硕士研究生,主要从事岩土工程、地质灾害预警防治相关方面的研究工作
  • 基金资助:
    国家自然科学基金(No. 41761144077);中国科学院战略性先导科技专项(A类)(No. XDA23090202)。

Estimation model of limit values of shear strength of root-bearing soil based on interface bonding

XIA Xin1, 2, JIANG Yuan-jun1, SU Li-jun1, MEHTAB Alam1, LI Jia-jia3   

  1. 1. Institute of Mountain Hazards and Environment, Chinese Academy of Sciences, Chengdu, Sichuan 610041, China; 2. University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China; 3. College of Water Conservancy and Hydropower Engineering, Sichuan Agricultural University, Yaan, Sichuan 625014, China
  • Received:2020-12-13 Revised:2021-03-24 Online:2021-08-11 Published:2021-08-16
  • Supported by:
    This work was supported by the National Natural Science Foundation of China (41761144077) and the Strategic Priority Research Program of Chinese Academy of Sciences (XDA 23090202).

摘要: 目前根系力学固土定量评估模型中缺乏对根-土界面黏结作用的考虑,为提高量化模型精度及适用性,以广泛应用的Wu模型为基础,结合含根土中根系的破坏模式,通过界面黏结强度参数量化根-土界面间的黏结作用,建立了基于界面黏结的含根土抗剪强度极限值估算模型,考虑了含根土中土体应力、根径、根长、根系与剪切方向初始夹角的影响。含根土直剪试验的实测结果均在估算模型计算值范围内,其中根系与剪切方向夹角为45°时实测值接近模型计算最大值,夹角为90°时实测值接近模型计算极限值的平均值。与Wu模型计算值相比,估算模型精度平均提高了5倍。模型参数敏感性分析表明,根系提供的土体附加强度受根系数量参数、尺寸参数及界面黏结强度参数的影响较大。

关键词: 含根土, 根-土界面黏结强度, 抗剪强度, 力学模型

Abstract: At present, the quantitative evaluation models of mechanical reinforcement of soil by roots lack consideration of root-soil interface bonding effect. In order to improve the accuracy and applicability of the quantitative model, this study was premised on the widely used Wu model, combined with the failure mode of root system in root-soil, and quantified the bonding effect of interface between root and soil interface by interface bonding strength parameters. Thus, an estimation model of limit values of shear strength of root-bearing soil based on interface bonding was established, which considered the influence of soil stress, root diameter, root length, and initial angle between root and shear direction in root-bearing soil. Furthermore, the comparison of shear strength of root-bearing soil between the measured values of direct shear test and the calculated values of the model showed that the measured values were within the range of the calculated values of the model established in this article. When the angle between the root and the shear direction was 45°, the measured value was close to the maximum value of the model calculation, and when the angle was 90°, the measured value was close to the average value of the limit values of the model calculation. Compared with the calculated value of Wu model, the accuracy of the estimation model established in this article was increased by five times on average. Moreover, the sensitivity analysis of model parameters showed that the additional soil strength provided by roots was greatly affected by the root number parameters, root size parameters and root-soil interface bond strength parameters.

Key words: root-bearing soil, root-soil interface bonding strength, shear strength, mechanical model

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[1] 吴振华, 潘鹏志, 潘俊锋, 王兆丰, 高家明. 地堑构造区冲击地压发生机制及矿震活动规律[J]. 岩土力学, 2021, 42(8): 2225-2238.
[2] 朱淳, 何满潮, 张晓虎, 陶志刚, 尹乾, 李利峰, . 恒阻大变形锚杆非线性力学模型 及恒阻行为影响参数分析[J]. 岩土力学, 2021, 42(7): 1911-1924.
[3] 王斌, 韩幽铭, 周欣, 陈成, 张先伟, 桂蕾, . 太湖湖相黏土层剪切模量衰减特性的 原位测试研究[J]. 岩土力学, 2021, 42(7): 2031-2040.
[4] 王家辉, 饶锡保, 江洎洧, 姚劲松, 熊诗湖, 卢一为, 李浩民, . 振冲碎石桩复合地基抗剪机制的模型试验研究[J]. 岩土力学, 2021, 42(4): 1095-1103.
[5] 杨爱武, 杨少朋, 郎瑞卿, 陈子荷, . 轻质固化盐渍土三维力学特性研究[J]. 岩土力学, 2021, 42(3): 593-600.
[6] 李珍玉, 欧阳淼, 肖宏彬, 王聚山, 李涛, 刘思思, . 基于根系构型的调控提高植物边坡根系固土能力[J]. 岩土力学, 2021, 42(12): 3271-3280.
[7] 詹良通, 孙倩倩, 郭晓刚, 陈锐, 陈云敏, . 花岗岩风化料弃土快速堆填过程中 不排水抗剪强度评估[J]. 岩土力学, 2021, 42(1): 50-58.
[8] 张 泽, 马 巍, ROMAN Lidia, MELNIKOV Andrey, 杨 希, 李宏璧. 基于冻融次数−物理时间比拟理论的冻土 长期强度预测方法[J]. 岩土力学, 2021, 42(1): 86-92.
[9] 黄朝煊, 袁文喜, 胡国杰, . 成层软土地基预固结处理后桩基水平 承载力估算方法[J]. 岩土力学, 2021, 42(1): 113-124.
[10] 桂跃, 吴承坤, 赵振兴, 刘声钧, 刘锐, 张秋敏. 微生物分解有机质作用对泥炭土工程性质的影响[J]. 岩土力学, 2020, 41(S1): 147-155.
[11] 刘杰, 杨玉婳, 姚海林, 卢正, 岳婵, . 基于不同改性方法的分散性黏土处治试验研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(S1): 163-170.
[12] 邹先坚, 王益腾, 王川婴. 钻孔图像中岩石结构面三维形貌特征及 优势抗滑方向研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(S1): 290-298.
[13] 黄智刚, 左清军, 吴立, 陈福榜, 胡圣松, 朱盛, . 水岩作用下泥质板岩软化非线性机制研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(9): 2931-2942.
[14] 瑜璐, 杨庆, 杨钢, 张金利. 塑性极限分析鱼雷锚锚尖贯入阻力[J]. 岩土力学, 2020, 41(6): 1953-1962.
[15] 芦苇, 赵冬, 李东波, 毛筱霏. 土遗址全长黏结式锚固系统动力响应解析方法[J]. 岩土力学, 2020, 41(4): 1377-1387.
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[1] 姚仰平,侯 伟. 土的基本力学特性及其弹塑性描述[J]. , 2009, 30(10): 2881 -2902 .
[2] 徐金明,羌培,张鹏飞. 粉质黏土图像的纹理特征分析[J]. , 2009, 30(10): 2903 -2907 .
[3] 向天兵,冯夏庭,陈炳瑞,江 权,张传庆. 三向应力状态下单结构面岩石试样破坏机制与真三轴试验研究[J]. , 2009, 30(10): 2908 -2916 .
[4] 石玉玲,门玉明,彭建兵,黄强兵,刘洪佳. 地裂缝对不同结构形式桥梁桥面的破坏试验研究[J]. , 2009, 30(10): 2917 -2922 .
[5] 夏栋舟,何益斌,刘建华. 土-结构动力相互作用体系阻尼及地震反应分析[J]. , 2009, 30(10): 2923 -2928 .
[6] 徐速超,冯夏庭,陈炳瑞. 矽卡岩单轴循环加卸载试验及声发射特性研究[J]. , 2009, 30(10): 2929 -2934 .
[7] 张力霆,齐清兰,魏静,霍倩,周国斌. 淤填黏土固结过程中孔隙比的变化规律[J]. , 2009, 30(10): 2935 -2939 .
[8] 张其一. 复合加载模式下地基失效机制研究[J]. , 2009, 30(10): 2940 -2944 .
[9] 易 俊,姜永东,鲜学福,罗 云,张 瑜. 声场促进煤层气渗流的应力-温度-渗流压力场的流固动态耦合模型[J]. , 2009, 30(10): 2945 -2949 .
[10] 陶干强,杨仕教,任凤玉. 崩落矿岩散粒体流动性能试验研究[J]. , 2009, 30(10): 2950 -2954 .