紫花苜蓿和马唐根的生物力学性能及相关因素的试验研究

选择固土护坡植物时,植物根的抗拉强度是一项重要的力学指标。对豆科的紫花苜蓿和禾本科的马唐根的抗拉力和纤维素含量的研究表明,根的抗拉强度和纤维素含量均与直径呈显著的负相关关系,根的抗拉强度与纤维素含量呈正相关关系,表明"木本植物根的抗拉强度、直径和纤维素含量关系"的研究结论在这两种草本植物上也同样适用。对紫花苜蓿和马唐根的抗拉强度与其"木质素/纤维素"之间关系的研究表明,两者呈负相关关系,证实纤维素含量对于维持根抗拉强度的作用大于木质素含量。研究发现,豆科紫花苜蓿根的应力-应变为对数函数关系,不符合胡克定律,马唐根的应力-应变关系的本构方程基本遵从胡克定律。直径愈小,紫花苜蓿和马唐根的应力—应变关系对应变率敏感程度愈高,根的极限延伸率愈大。另外,根的抗拉力和直径测试设备的改进,实验结果更准确可靠。这方面研究对揭示植物根系提高土壤抗冲击性和抗剪强度机理,更好地进行水土保持植物的选择和优化组合具有重要意义。

不同刈割期低纤维苜蓿茎秆生物力学试验研究

本文以北方多年生豆科牧草低纤维苜蓿和甘农三号、绿宝石小冠花(对照品种)初花期、结荚期茎秆为研究对象,测试了茎秆的主要力学性能及在不同状态下主要化学成分含量。结果表明:三种牧草刈割处茎秆应力与应变曲线近似呈线性关系;结荚期茎秆抗拉强度大于初花期;初花期刈割处茎秆平均抗拉强度分别是24.62MPa、24.82MPa、15.96MPa;三种牧草茎秆随含水率的降低(或初花期到结荚期的变化),纤维素、木质素、蛋白质含量均增高;低纤维苜蓿平均蛋白质含量介于绿宝石小冠花和甘农3号之间。考虑蛋白质含量、消化率及机械化收获难易,新品系低纤维苜蓿具有更广阔发展前景。此研究为指导牧草优种筛选和选育,设计开发新机具、新工艺提供理论依据。

对土样强度破坏标准的探讨

利用土工的常规三轴仪与真三轴仪等设备,对同一种土进行了固结不排水的加荷与卸荷2种不同的试验研究,通过分析(1′σ-3′σ)~1ε、(1′σ/3′σ)~1ε和u^1ε等的试验曲线,并结合Matsuoka-Nakai屈服破坏准则和土样屈服面在π平面上的演化轨迹,认为应该以(1′σ/3′σ)max值作为土样的破坏标准,并进而指出了土体孔隙水压力变化的特征值常常伴随着(σ′1/σ′3)max和(1′σ-3′σ)max的左右同时出现.

昆明泥炭、泥炭质土的力学特性研究

昆明泥炭土作为一种特殊土类,其工程力学性质不同于一般粘土和有机质土,对这层土的力学特性的研究具有重要的理论意义和实用价值。通过对昆明泥炭、泥炭质土进行三轴不固结不排水、固结不排水剪切试验,得到在不同围压下的轴向应力、轴向应变和孔隙压力等参数之间的关系,以及土样的破坏形态。作为一种特殊土,其应力应变关系,孔隙压力与应变关系是否存在归一化性状值得研究。

主应力轴旋转下中主应力系数对软黏土性状的影响

采用空心圆柱仪对上海原状软黏土进行了不排水剪切试验,研究了主应力轴旋转条件下中主应力系数对饱和软黏土变形与强度特性的影响。采用等压固结模式对软黏土空心薄壁试样进行固结,并在3种不同主应力轴旋转角度下,对试样进行不同中主应力系数的不排水剪切试验。试验前提为剪切过程中平均应力、中主应力系数与主应力轴旋转角度均保持不变,而偏应力逐渐增大,直至试样破坏。试验结果表明:在不同中主应力系数下,天然软黏土的变形与强度特征存在明显的差异,在3种主应力轴旋转角度下,随着中主应力系数的增加,临界应力比均呈降低趋势,相应的峰值剪切强度减小;在主应力轴旋转角度为0°时,中主应力系数为0.25和0.50的试样均出现了轻微的应变局部化现象,剪应力在达到峰值后呈逐渐降低的趋势;在主应力轴旋转角度为90°时,中主应力系数为0.50和0.75的试样所对应的状态为内外压不等的非轴对称拉伸状态,二者的峰值剪切强度比较接近,而中主应力系数为1.00的试样对应的为内外压相等的轴对称拉伸状态,其峰值剪切强度相比前二者降低了25%;在内外压相等的加载条件下,主应力轴旋转角度由0°增加为90°的同时,中主应力系数由0增加为1.00,试样破坏时对应的临界应力比与不排水剪切强度均逐渐降低。