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植物单根抗拉特性是植物根系生物力学特性的重要组成部分,是研究植物根系固土作用的基础。本文基于材料力学、弹塑性力学的基本原理,通过室内轴向拉伸试验,研究了采煤塌陷区的4种主要水土保持植物柠条(Caragana microphylla Lam)、沙柳(Salitx psammophila C.wang et Ch.Y.Yang)、沙地柏(Sabina vUlgaris Ant.)和自沙蒿(Artemisia sphaerocephala Krasch.)的单根抗拉特性。以及不同因素对单根抗拉特性的影响。得出以下结论:
4种植物单根抗拉力与根径呈显著的幂函数正相关关系,单根抗拉强度随根径的增加成不同程度的下降趋势;单根抗拉力和单根抗拉强度的种间大小均为柠条>沙柳>沙地柏>白沙蒿。
4种植物在单根拉伸过程中的变形类型以上凸型曲线为主,变形特性均以弹塑性变形为主,且单根的变形特征存在弹塑性耦合现象。4种植物单根本构曲线均盼弹性变形阶段和弹塑性变形阶段组成,随着根径的增加,弹性极限应力降低,弹性极限应变无明显变化。4种植物代表根的徐变过程大致分为初始徐变阶段和稳定徐变阶段。
应变随荷载的增加而增大;随着试验根根径、长度的增加,4种植物的应变表现不尽相同。
柠条单根在旺盛生长期的抗拉力和抗拉强度均大于生长季初期,其它3种植物与其相反;抗拉强度随加载速度的增加而增加,随土壤含水量、试验根长度的增加呈降低的趋势;总横截面积不变的条件下,根数越多,抗拉力越大。4种植物单根弹性极限基本表现为生长季初期大于旺盛生长期;随着加载速度的增加,极限应力和弹性极限应力缓慢增加;土壤含水量和试验根长度对单根变形的影响无明显规律。