Исследование корневой системы Cynodon dactylon, влияющей на засушливость

Том 13 научных отчетов, номер статьи: 13052 (2023) Цитировать эту статью

163 доступа

Подробности о метриках

Экспансивная почва демонстрирует замечательные характеристики расширения при поглощении воды и усадки при потере воды, что делает ее склонной к растрескиванию в чередующихся сухих и влажных природных условиях. Образование и развитие трещин в обширной почве может привести к катастрофическим инженерным авариям, таким как оползни. Защита растительности является важным подходом к стабилизации обширных почвенных склонов и выполнению требований экологической защиты. В этом исследовании, посредством экспериментов в помещении и методов теоретического анализа, было проанализировано влияние корней Cynodon dactylon на развитие трещин и прочность на сдвиг обширной почвы, подвергающейся циклам сухо-влажности, а также взаимосвязь между развитием трещин и снижением прочности на сдвиг в корнях. Исследованы легированные экспансивные грунты. Кроме того, был выяснен механизм действия вегетативной корневой системы. Результаты показывают, что корневая система Cynodon dactylon оказывает значительный ингибирующий эффект на развитие трещин в обширной почве. Индексы трещин в экспансивной почве, легированной корнями, демонстрируют значительные фазовые характеристики в процессе циклов сухого и влажного климата. Трещиноблокирующий и армирующий эффект корневой системы становится выраженным по мере увеличения соотношения массы корня к почве и уменьшения диаметра корня. При этом процесс развития трещин в экспансивном грунте сопровождается снижением прочности грунта на сдвиг. Количественная связь между развитием трещин и снижением прочности на сдвиг может служить основой для прогнозирования устойчивости склонового грунта. В целом, результаты подчеркивают потенциал растительных подходов в защите склонов с обширными почвами и имеют практическое значение для экологической защиты и инженерного проектирования в районах с обширными почвами.

Экспансивная почва представляет собой высокопластичную глину с характеристиками растрескивания, расширения и сжатия, а также суперуплотнения. Из-за богатства гидрофильных минералов, таких как монтмориллонит, изменение содержания воды вызовет значительное влажное расширение и сухую деформацию почвы, что приведет к образованию трещин1,2. Повторяющиеся циклы осадков и испарения еще больше усугубляют процесс растрескивания, ухудшая общую структуру почвы. Следовательно, прочность обширного грунта снижается, что создает различные геотехнические проблемы, такие как оползни на склонах и растрескивание дорог3,4,5. Сохранение долгосрочной устойчивости обширных грунтовых склонов стало критической проблемой в области инженерии, что требует эффективных решений для решения этой проблемы.

Ученые как отечественные, так и международные накопили значительный опыт в укреплении обширных почвенных склонов посредством обширных практических исследований. В инженерной практике активно внедряются различные жесткие и гибкие меры защиты для снижения рисков, связанных с обширными грунтовыми склонами6,7,8,9. Однако долговечность и экономическая эффективность традиционных методов поддержки оказались неоптимальными, что побудило исследователей изучить альтернативные подходы, такие как внесение в почву волокна10,11,12, извести13,14,15 и летучей золы16,17.

В последние годы растет интерес к техническим и экономическим преимуществам, а также экологическим преимуществам использования экологических методов защиты склонов. Концепция «гибкого подхода к расширению и «зеленой» защите» возникла как новый подход к расширенному управлению защитой почв5,18. Эти исследования продемонстрировали усиливающий эффект и потенциал экологического восстановления мер по охране окружающей среды при обустройстве склонов19 и подчеркнули тесную связь между корневой системой и трещинами почвы20,21,22,23,24, а также сильную корреляцию между ростом корней. характеристики и устойчивость склона25,26. Однако, несмотря на эти важные результаты, влияние корней растительности на развитие обширных почвенных трещин не было полностью рассмотрено в существующей литературе, и отсутствует обсуждение влияния характеристик роста корней на развитие обширных почвенных трещин. .