基于连续断裂过程的根系黏聚力Wu氏模型修正系数的确定

【目的】研究根系黏聚力Wu氏模型的修正系数,可提高Wu氏模型的精确度,进而提高造林边坡稳定性评价的准确性。【方法】针对Wu氏模型对根系黏聚力的高估问题,以刺槐和侧柏根系为研究对象,应用复合材料学的连续破坏理论,阐述根系的渐进失效过程,提出基于连续断裂过程的根系黏聚力Wu氏模型修正系数,即断裂修正系数,并研究不同算法间修正系数的差异性以及修正系数与根截面积比之间的关系。【结果】根系断裂修正系数随算法(P<0.001)、树种(P<0.001)和土层深度(P<0.001)的变化而有显著差异;位移控制式算法引入的修正系数显著高于由拉力控制式算法引入的修正系数(P<0.001);断裂修正系数随深度的增加而增加,表层30 cm内的修正系数显著低于深层根系(P<0.001);根截面积比与断裂修正系数的负相关性存在阈值,当根截面积比小于阈值时(刺槐0.14,侧柏0.11),断裂修正系数随着根截面积比的增加而减少;当根截面积比大于阈值时,断裂修正系数的根截面积比效应不显著。【结论】根系断裂修正系数随算法和树种不同而变化,随土壤深度增加而增大,且在根截面积比阈值范围内(刺槐0.14,侧柏0.11)与根截面积比呈负相关关系。研究结论能为评价造林边坡的稳定性、揭示植物护坡的力学机理提供理论基础,并为水土保持工程植物措施的选择提供科学依据。