林木根系固土力學(xué)機制

內(nèi)容概要

　　植物根系固土是近年來多學(xué)科交叉研究的熱點問題，受到廣泛關(guān)注。本書基于彈塑性力學(xué)、土力學(xué)、水土保持學(xué)、森林生態(tài)學(xué)、數(shù)學(xué)等原理和方法，采用野外實驗與室內(nèi)實驗相結(jié)合、實驗測定與理論分析相結(jié)合的技術(shù)路線，通過調(diào)查分析我國黃土高原地區(qū)主要造林樹種——刺槐、油松的根系形態(tài)分布規(guī)律，構(gòu)建了這兩個樹種根系形態(tài)分布模型；在研究油松根系應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系的基礎(chǔ)上，建立了油松根系的本構(gòu)模型；通過對刺槐、油松根系與黃土接觸面單元摩阻特性的實驗研究，揭示了影響根土接觸面摩阻特性的因素，確定了接觸面單元的本構(gòu)模型；采用三軸實驗，分析了水平、垂直、復(fù)合加根方式對根一土復(fù)合體應(yīng)力應(yīng)變的影響；運用有限元方法，模擬了根一土復(fù)合體的位移場、應(yīng)力場，分析了單株造林和群株群根對土體應(yīng)力、應(yīng)變的影響；揭示了根土相互物理作用的機制，為評估根系對非飽和土土坡穩(wěn)定性的影響和進(jìn)行邊坡治理提供一定的理論依據(jù)。　　本書可作為科研院所林學(xué)、水土保持等專業(yè)研究生教材，也可作為從事林業(yè)、水土保持、生態(tài)、環(huán)境等方面研究的專業(yè)技術(shù)人員、科研人員和本科生的主要參考書。

書籍目錄

序前言第1章　研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢　1.1　根系的研究歷史　1.2　根系固土　　1.2.1　研究概述　　1.2.2　根系抗拉　　1.2.3　根系錨固作用　　1.2.4　根系一土壤復(fù)合體抗剪強度　1.3　存在的主要問題與發(fā)展趨勢第2章　林木根系固土的力學(xué)基礎(chǔ)　2.1　加筋理論　　2.1.1　根土復(fù)合體的強度特性及破壞模式　　2.1.2　根土復(fù)合體的根土相互作用理論　2.2　錨固理論　2.3　根系固土研究模型　　2.3.1　須根理論模型（w氏模型）　　2.3.2　垂直根系木本植物根-土相互作用力學(xué)模型　　2.3.3　水平根系根一土相互作用力學(xué)模型第3章　實驗材料與研究方法　3.1　研究地區(qū)概況　　3.1.1　土壤狀況　　3.1.2　氣象與水文　　3.1.3　植被　　3.1.4　土壤侵蝕　3.2　研究樹種的選擇　3.3　研究方法　　3.3.1　林木根系形態(tài)分布　　3.3.2　樹木根系拉伸試驗　　3.3.3　根系與土的接觸面特性試驗　　3.3.4　根土復(fù)合體的抗剪切試驗第4章　林木根系形態(tài)分布　4.1　林木根系形態(tài)和根型　4.2　林木根系形態(tài)特征　　4.2.1　各種形態(tài)根系的數(shù)量特征　　4.2.2　水平根和垂直根基部直徑與胸徑關(guān)系　　4.2.3　水平根和主根不同長度部位直徑變化規(guī)律　　4.2.4　單株根系生物量及相對生長模型　4.3　林木根系形態(tài)模型　　4.3.1　模型描述　　4.3.2　方法評價　　4.3.3　模型擬合第5章　林木單根抗拉強度　5.1　根系受拉應(yīng)力一應(yīng)變關(guān)系分析　5.2　林木根系本構(gòu)模型　　5.2.1　雙曲線模型　　5.2.2　二階拋物線模型　　5.2.3　三階拋物線模型　5.3　影響根系抗拉特性的主要因素　　5.3.1　根系外在形態(tài)特性　　5.3.2　根徑　　5.3.3　根長第6章　根土復(fù)合體的抗剪強度　6.1　根系與土壤接觸面特性　　6.1.1　不同因素對根土接觸面摩阻特性的影響　　　6.1.2　根土接觸面應(yīng)力一應(yīng)變關(guān)系　6.2　根土復(fù)合體抗剪強度特性分析　　6.2.1　根系對土體抗剪強度的影響　　6.2.2　根土復(fù)合體的抗剪強度分析　　6.2.3　根土復(fù)合體抗剪強度的多因素方差分析　6.3　根土復(fù)合體強度特性分析　　6.3.1　根系對應(yīng)力一應(yīng)變關(guān)系的影響　　6.3.2　根土復(fù)合體極限主應(yīng)力差分析　　6.3.3　根系固土效果評價第7章　林木荷載下土體應(yīng)力分布研究　7.1　計算理論　　7.1.1　計算模型　　7.1.2　基本假定　　7.1.3　計算參數(shù)的確定　7.2　林木荷載下土體應(yīng)力分布　　7.2.1　單株林木荷載　　7.2.2　不同造林方式　　7.2.3　不同林齡第8章　林木根系固土的有限元數(shù)值模擬主要參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　第1章　研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢　　根系是植物直接與土壤接觸的器官，根系在不斷地從土壤中獲得養(yǎng)分和水分滿足植物生長發(fā)育，又直接參與土壤中物質(zhì)循環(huán)和能量流動兩大生態(tài)過程，對土壤結(jié)構(gòu)的改善、肥力的發(fā)展和土壤生產(chǎn)力的發(fā)揮起著重要的作用的同時，還具有支撐樹體與固持土體的重要作用（劉建軍，1998）。近30年來，由于科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和生態(tài)、環(huán)境建設(shè)的需要，根系固土研究成為根系研究的熱點，根系固土力學(xué)機制研究成為一個正在展的具有學(xué)科交叉性的新領(lǐng)域。　　1.1　根系的研究歷史　　國外對植物根系進(jìn)行的系統(tǒng)研究可追溯到18世紀(jì)20年代英國對栽培植物根系利用土壤空間范圍所進(jìn)行的探討。Ha1es（1727）應(yīng)用簡單挖掘技術(shù)挖掘出栽培作物的根系，進(jìn)行了形態(tài)學(xué)的觀察，并測定其重量和長度。然而，對根系開展廣泛研究是在19世紀(jì)后半葉農(nóng)業(yè)重視礦物質(zhì)肥料的施用之后（薛文鵬，2003）。Miller（1974）在《根的植物學(xué)與形態(tài)學(xué)》一書中的引用了2975篇論文，有2900篇是1890年以后發(fā)表的，可見與植物學(xué)和其他學(xué)科一樣，從科學(xué)的角度來研究根系是19世紀(jì)末開始的（劉曉冰等，2001）。當(dāng)時，德國、美國及俄國應(yīng)用不同的方法，對農(nóng)作物、果樹、林木和草本植物根系進(jìn)行了經(jīng)典的野外觀察研究，主要對根毛的形成、根的生長、無機養(yǎng)分的吸收及與根形成有關(guān)的植物激素等方面開展了研究。進(jìn)化論的創(chuàng)立者達(dá)爾文也曾對根的生產(chǎn)運動做過研究。對根系的初期研究大多數(shù)是針對單根的生長生理學(xué)的研究（薛文鵬，2003）。　　……

編輯推薦

　　《林木根系固土力學(xué)機制》可作為科研院所林學(xué)、水土保持等專業(yè)研究生教材，也可作為從事林業(yè)、水土保持、生態(tài)、環(huán)境等方面研究的專業(yè)技術(shù)人員、科研人員和本科生的主要參考書。

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