裂隙巖體植物根劈作用機理研究.pdf

1、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)災害的產(chǎn)生。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

2、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

3、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。算例分析中，巖體斷裂韌度為1.22MPa·m1/2，相對應的根系膨脹力臨界值為0.96MPa，實地監(jiān)測過程中根系膨脹力為0.87MPa，巖體在此階段并未發(fā)生斷裂。