本文關(guān)鍵詞：裂隙巖體植物根劈作用機理研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：裂隙巖體在植物根系的根劈作用下,巖體將發(fā)生一定程度的損傷斷裂破壞,而巖體的破壞程度決定了巖體強度、變形及其穩(wěn)定性,通常會誘發(fā)落石、崩塌以及滑坡等地質(zhì)災(zāi)害。本文通過研究根劈作用對巖體裂隙破壞的影響因素及破壞作用機理進行分析,同時對重慶地區(qū)典型的三類巖性巖體進行根劈作用數(shù)值模擬,主要得出以下結(jié)論:1)影響裂隙巖體內(nèi)植物根劈作用對周圍巖體產(chǎn)生破壞作用的因素有很多,分析植物根系的根劈作用,可將影響植物根系根劈作用的諸多因素歸納為三方面:巖體自身特性、植物根系自身特性以及植物根系與巖體所處環(huán)境。植物根系根劈作用通過不斷增大的根系膨脹作用力以及逐漸減小的巖體裂隙體積兩方面對裂隙巖體造成破化作用,而根系處于巖體的不同位置也將造成不同程度的破壞。越靠近巖體邊界處的根系造成的巖體破壞程度越大,而位于巖體中部的裂隙在根系作用下的破壞程度較小。2)植物根劈作用機理主要分為兩個階段:裂紋尖端鈍化張開階段和裂紋尖端失穩(wěn)擴展階段,其中裂紋鈍化張開階段可分為線彈性變形及彈塑性變形兩個過程。裂紋尖端失穩(wěn)破壞是植物根系擴展巖體的根本原因。同時給出裂隙巖體在根劈作用下發(fā)生線彈性變形及彈塑性變形時的判斷依據(jù),同時給出根系膨脹作用力計算公式及裂隙巖體擴展能量計算公式。其中,裂隙巖體內(nèi)的植物根系膨脹力主要與巖體自身屬性、根系的扎入深度以及根徑尺寸有關(guān)。算例分析中,巖體斷裂韌度為1.22MPa·m?,相對應(yīng)的根系膨脹力臨界值為0.96MPa,而實際根系膨脹力為0.87MPa,巖體在此階段并未發(fā)生斷裂。3)通過對重慶地區(qū)典型的三種不同巖性進行數(shù)值模擬,發(fā)現(xiàn)在根系作用力下,裂紋會產(chǎn)生兩個應(yīng)力集中區(qū):裂紋尖端及裂紋接近地表處,因此這兩個區(qū)域會形成塑性變形區(qū)。而根系作用下裂紋產(chǎn)生的位移分布規(guī)律相同:裂紋面處接近地表的位移要比裂紋尖端處大,且接近地表處0.05m范圍內(nèi)的位移變化速率增大;裂紋周圍產(chǎn)生的位移越接近地表處影響范圍越大。其中,相同作用力作用下泥巖產(chǎn)生的位移最大,砂巖次之,石灰?guī)r最小。
【關(guān)鍵詞】：裂隙巖體 植物根劈 裂紋尖端 線彈性變形 彈塑性變形
【學(xué)位授予單位】：重慶交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TU45
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 緒論9-23
• 1.1 論文研究的目的和意義9-12
• 1.2 國內(nèi)外巖體內(nèi)植物根系研究現(xiàn)狀12-14
• 1.2.1 植物根系研究現(xiàn)狀13
• 1.2.2 植物根系固土作用研究現(xiàn)狀13-14
• 1.3 國內(nèi)外巖體風(fēng)化作用研究現(xiàn)狀14-17
• 1.3.1 水—巖體風(fēng)化作用研究現(xiàn)狀14-16
• 1.3.2 微生物—巖體風(fēng)化作用研究現(xiàn)狀16-17
• 1.3.3 植物根系—巖體風(fēng)化作用研究現(xiàn)狀17
• 1.4 國內(nèi)外裂隙巖體研究現(xiàn)狀17-21
• 1.4.1 巖體斷裂力學(xué)理論17-19
• 1.4.2 國內(nèi)外裂隙巖體研究現(xiàn)狀19-21
• 1.5 本文研究內(nèi)容及技術(shù)路線21-23
• 第二章 巖土體內(nèi)植物根系力學(xué)效應(yīng)23-35
• 2.1 植物根系形態(tài)23-26
• 2.1.1 須根系植物24
• 2.1.2 直根系植物24-25
• 2.1.3 根系根構(gòu)型25-26
• 2.2 植物根系與巖土體相互作用26-27
• 2.2.1 植物根系穩(wěn)固巖土體26-27
• 2.2.2 植物根系破壞巖體27
• 2.3 植物根系穩(wěn)固巖土體力學(xué)效應(yīng)27-33
• 2.3.1 植物根系加筋力學(xué)效應(yīng)27-30
• 2.3.2 植物根系錨固力學(xué)效應(yīng)30-32
• 2.3.3 植物根系支撐力學(xué)效應(yīng)32-33
• 2.3.4 植物根系的斜向牽引效應(yīng)33
• 2.4 本章小結(jié)33-35
• 第三章 裂隙巖體內(nèi)植物根劈作用機理研究35-51
• 3.1 植物根系破壞作用35-36
• 3.2 裂隙巖體植物根劈作用影響因素36-40
• 3.2.1 巖體自身特性37-38
• 3.2.2 植物根系自身特性38-39
• 3.2.3 植物根系所處環(huán)境39-40
• 3.3 植物根系根劈作用機理分析40-43
• 3.3.1 單根根劈作用機理40-43
• 3.3.2 多根根劈作用機理43
• 3.4 裂隙巖體內(nèi)裂紋尖端強度因子計算43-46
• 3.4.1 裂隙巖體植物根劈力學(xué)模型43-45
• 3.4.2 裂隙巖體內(nèi)裂紋尖端應(yīng)力強度因子45
• 3.4.3 裂隙巖體內(nèi)植物根系膨脹作用力45-46
• 3.5 裂隙巖體內(nèi)裂紋尖端張開位移COD計算公式46-48
• 3.6 根系膨脹力作用下巖體裂隙擴展能量計算48-49
• 3.7 算例分析49-50
• 3.8 本章小結(jié)50-51
• 第四章 裂隙巖體內(nèi)植物根劈作用數(shù)值模擬51-87
• 4.1 裂隙巖體內(nèi)植物根劈作用計算模型51-53
• 4.1.1 裂隙巖體模型建立51-52
• 4.1.2 裂隙巖體參數(shù)選取52
• 4.1.3 裂隙巖體根劈作用模擬工況52-53
• 4.2 不同根系膨脹力作用下相同巖性的斷裂模擬結(jié)果分析53-84
• 4.2.1 砂巖植物根劈作用斷裂模擬結(jié)果分析53-64
• 4.2.2 泥巖植物根劈作用斷裂模擬結(jié)果分析64-74
• 4.2.3 石灰?guī)r植物根劈作用斷裂模擬結(jié)果分析74-84
• 4.3 相同根系膨脹力作用下不同巖性的斷裂模擬84-85
• 4.4 本章小結(jié)85-87
• 第五章 結(jié)論與建議87-89
• 5.1 結(jié)論87-88
• 5.2 建議88-89
• 致謝89-91
• 參考文獻91-97
• 附錄：在學(xué)期間發(fā)表的論文和取得的學(xué)術(shù)成果97

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