及金楠
- 作品数：24 被引量：160H指数：9
- 供职机构：北京林业大学更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金宁夏回族自治区自然科学基金公益性行业科研专项更多>>
- 相关领域：农业科学建筑科学生物学环境科学与工程更多>>
- 花棒沙柳根与土及土与土界面直剪摩擦试验与数值模拟被引量：9
- 2015年
- 花棒和沙柳是毛乌素沙地中分布最广泛的优良防风固沙树种,在固定流动沙丘和半流动沙丘上效果明显。为了探索花棒和沙柳根-土界面的摩擦特性,该文选取毛乌素沙地5 a生人工种植花棒、沙柳的根系为研究对象,通过直剪摩擦试验研究界面类型、土壤含水率和垂直荷载对花棒、沙柳根-土界面以及素土-素土界面摩擦特性的影响,并采用有限元软件对直剪摩擦试验进行数值模拟。结果表明:花棒和沙柳根系对土壤抗剪强度的提高作用与根-土界面的黏聚力无关,与摩擦角有关。花棒根-界面的摩擦角显著高于素土-素土和沙柳根-土界面(P<0.05)。土壤含水率的变化对根-土界面的黏聚力与摩擦角的影响规律相似,旱季和雨季对根系提高土壤抗剪强度的作用有显著影响(P<0.05)。根-土界面的抗剪强度与垂直荷载的关系同样满足莫尔-库伦准则,本构关系为双曲线。花棒根-土界面抗剪强度极显著高于素土-素土界面和沙柳根-土界面(P<0.01),从抵抗根-土位移的角度,花棒的固沙效果优于沙柳。该文所采用的应力、位移边界条件和Coulomb摩擦模型,模拟计算的根-土界面和素土-素土界面的抗剪强度与试验结果基本一致(最大相对误差<10%),因此根-土界面的直剪摩擦试验可以通过本文所建立的有限元数值模型来模拟。研究结果可为根系固土作用的理论研究和防风固沙树种的筛选提供参考。
- 田佳曹兵及金楠赵元宵李才华郭婷
- 关键词：花棒沙柳
- 林木根系单根的生物力学特性被引量：10
- 2012年
- 以黄土高原半干旱区17年生的刺槐(Robinia pseudoacacia)人工林和17年生的侧柏(Platycladus orientalis)人工林为对象,通过单根拉伸试验研究了根系的抗拉强度和杨氏模量.结果表明,刺槐根与侧柏根的生物力学特性表现出显著的尺度效应.根系的抗拉强度与杨氏模量都随直径的增大而减小,且刺槐根的强度约是侧柏根的2倍.
- 及金楠吴智阳姚安坤
- 关键词：抗拉强度杨氏模量
- 黄土高原刺槐和侧柏根系固坡的有限元数值模拟被引量：24
- 2014年
- 为探讨黄土高原主要造林树种刺槐和侧柏根系对土质边坡稳定性的作用,该文以刺槐(Robinia pseudoacacia)和侧柏(Platycladus orientalis)为例,应用有限元数值模拟法构建二维造林边坡稳定性分析模型,研究林木根系的空间异质性对水平阶整地坡和对照自然坡稳定性的影响。研究发现:1)无论是否经过整地处理,造林都可以提高边坡的稳定性,且刺槐根系的固土效果优于侧柏根系(P<0.001);2)在不考虑水文过程的前提下,水平阶整地模式的人工林边坡稳定性优于对照自然坡;3)当根系表观附加黏聚力增加到某一阈值后,造林边坡的安全系数进入平稳阶段不再大幅上升,说明边坡稳定性模型对根系附加黏聚力计算法的精度并不敏感,揭示了根系固坡领域的研究重点应从过去的试图提高根系附加黏聚力的计算精度转变为提高评价造林边坡稳定性的准确性;4)根系附加黏聚力随坡位的变化而变化,两树种没有明显的规律,但安全系数均表现出较敏感于坡下位根系,建议在林分经营管理中充分利用坡下位林木的固土效益。该研究成果可为黄土高原地区浅表层滑坡灾害的防治工作提供理论依据。
- 及金楠张志强郭军庭田佳
- 关键词：黄土高原刺槐侧柏
- 黄土高原土质边坡林木根系表观黏聚力空间异质性研究被引量：3
- 2014年
- 为研究黄土高原土质边坡林木根系表观黏聚力的空间异质性,以刺槐坡和侧柏坡为研究对象,通过表征参数根截面积比,描述了刺槐和侧柏根系分布在坡面尺度上的各向异性;并通过单根拉伸试验测定根的抗拉强度,进而分析了根系表观黏聚力的空间分布异质性。结果表明:刺槐根的生物力学特性显著优于侧柏根。根截面积比与根系表观黏聚力类似,均随树种差异,随坡位、深度的变化呈显著差异。刺槐和侧柏2树种根系表观黏聚力的空间异质性研究揭示了黄土高原地区植物根系固坡效果的不均匀性。该研究成果可为我国黄土高原地区造林模式的空间配置提供理论依据。
- 及金楠吴智阳
- 关键词：空间异质性侧柏
- 基于根土相互作用机理的根锚固作用研究
- 设计和实施治理重力侵蚀的生物工程措施需对树木根系对土体的锚固特性进行深入的分析和研究。
本文基于弹塑性力学、土力学、水土保持学、数学等原理和方法，采用有限元数值模拟、野外实验和室内实验相结合的技术...
- 及金楠
- 关键词：根系土体锚固作用
- 文献传递
- 基于代表体元法的根土复合体本构计算与验证
- 2023年
- 传统的根系固土计算方法没有考虑根系的存在对根土复合体弹性参数的影响,难以针对坡面数量庞大的根系进行高效地建模和计算。为研究植被根系对土体的增强作用和对边坡稳定性的影响,将根土复合体视为天然根系纤维增强复合材料,通过引入代表体元(RVE)法,直接建立根土复合体三维本构关系,量化根系对土体的增强作用;现场采集山西吉县刺槐根系及土壤,通过不同埋根方式的直剪试验及反复剪切试验验证RVE法理论结果;最后通过数值模拟验证,RVE法获得的根土复合体等效力学参数用于评价边坡稳定性的可行性。研究表明:RVE法能预测根土复合体的等效弹性参数,其剪切弹性模量提升率与反复剪试验结果相比,相差仅为0.24%。RVE法理论计算得到的强度参数黏聚力c和内摩擦角φ与试验结果仅分别相差2.45 kPa和3°,而Wu模型计算的黏聚力c比试验结果高估约5倍。与素土边坡相比,根土复合体试验结果计算得到的边坡安全系数提高7.20%,RVE模型边坡提高9.78%,而Wu模型边坡安全系数提高29.33%。相比于RVE模型,Wu模型存在高估边坡稳定性的风险;因此,RVE法能准确预测根土复合体的弹性参数和强度参数c和φ的变化,根系对土体的增强作用,不仅体现在黏聚力的增强上,内摩擦角和等效弹性参数同样有变化。代表体元结合数值仿真的方式,为实现含大量根系边坡的稳定计算提供了新的方法和技术手段。
- 李绍领黄建坤黄建坤及金楠
- 关键词：根系固土直剪试验边坡稳定性
- 防风固沙灌木花棒沙柳根系生物力学特性被引量：39
- 2014年
- 为了揭示花棒和沙柳的根系生物力学特性,该文选取毛乌苏沙地5 a生人工种植花棒、沙柳的根系为研究对象,通过室内单根拉伸试验,得到沙柳（直径0.78~7.44 mm）的平均最大拉力、抗拉强度和杨氏模量分别比花棒（直径0.91~6.46 mm）高42.07%、44.52%和90.00%。花棒、沙柳单根根系的最大拉力随直径增大以幂函数增大,抗拉强度和杨氏模量随直径增大以幂函数减小。花棒与沙柳单根根系的平均抗拉强度能达到Ⅰ级钢筋（370MPa）的6.86%和9.91%,对土壤有一定的加筋作用。采用自制根系拉力测试系统进行野外原位整株根系垂直拉拔试验,得到花棒（地径17.65~42.68 mm）和沙柳（地径20.35~48.07 mm）的整株根系最大垂直拉拔力为（1.71±0.16）k N和（1.18±0.16）k N,花棒比沙柳高出44.92%。花棒整株根系的生物力学特性要优于沙柳,整体固沙能力更强。该研究可为根系固土作用理论研究和防风固沙树种的筛选提供参考。
- 田佳曹兵及金楠李才华朱莉马尼园
- 关键词：生物力学根系固土花棒沙柳
- 林分根系空间分布与水平阶整地对土质坡面稳定性的影响——以我国黄土高原刺槐林和侧柏林为例
- 植被固坡技术广泛应用于浅层滑坡的治理中。林木根系对表层土体的加固作用通过表观附加粘聚力予以表达,且很多文献已对各树种根系附加粘聚力进行过论述。但是林木根系在坡面尺度上固土能力的空间异质性甚者对坡体稳定性影响的研究,至今仍...
- 及金楠
- 关键词：黄土高原侧柏人工林林木根系
- 林分根系空间分布与水平阶整地对土质坡面稳定性的影响
- 植被固坡技术广泛应用于浅层滑坡的治理中。林木根系对表层土体的加固作用通过表观附加粘聚力予以表达,且很多文献已对各树种根系附加粘聚力进行过论述。但是林木根系在坡面尺度上固土能力的空间异质性甚者对坡体稳定性影响的研究,至今仍...
- 及金楠
- 关键词：边坡稳定性有限元模拟
- 对帽石沟小流域人工湿地净化污水作用的分析及改进建议
- 2006年
- 帽石沟小流域净化污水人工湿地建设在地势平缓的流域出口处,填料为粗砂、豆石、砾石及当地表层土壤,过滤植被为金丝柳。分析了该人工湿地在帽石沟流域污水净化中所起的作用,结果表明:人工湿地去除了污水中的一部分营养物质,在该湿地现阶段的运行当中,以磷的去除率为最高,达到25%。同时,为使该湿地更好地发挥作用,提出了一些改进意见。
- 武军赵慧娟陈国亮及金楠
- 关键词：人工湿地污水净化
