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林木根系固土力学机制

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林木根系固土力学机制

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NHl7I)XmW9z0作  者: 陈丽华 等著

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出 版 社: 科学出版社水利图书Nf7x4fN ?JfJ

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出版时间: 2008-3-1水利图书9Dv @r,O5l

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字  数: 231000水利图书)yKsi}'Mrq%W5P

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版  次: 1

f,t`)I@.U0 水利图书t(ly*g*S#dL"B

页  数: 145水利图书%M/DJ%z6TI

iNmg"s;~wj(jx0印刷时间: 2008-3-1

*my4z'xR G0 水利图书de6xth nS9c$o Z

开  本: 16开水利图书*l$p%\(j7R

o#k!{ U V3?Y0印  次: 1水利图书)ZS9mT$r^m4ar

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纸  张: 胶版纸水利图书(| S"zr^K vj

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I S B N : 9787030203915水利图书.a/D A&?+T L_9?g G r

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包  装: 精装水利图书0UTDDa8yw

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所属分类: 图书 >> 建筑 >> 建筑科学 >> 土力学、基础工程水利图书MMWl)k#j

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内容简介

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  植物根系固土是近年来多学科交叉研究的热点问题,受到广泛关注。本书基于弹塑性力学、土力学、水土保持学、森林生态学、数学等原理和方法,采用野外实验与室内实验相结合、实验测定与理论分析相结合的技术路线,通过调查分析我国黄土高原地区主要造林树种——刺槐、油松的根系形态分布规律,构建了这两个树种根系形态分布模型;在研究油松根系应力应变关系的基础上,建立了油松根系的本构模型;通过对刺槐、油松根系与黄土接触面单元摩阻特性的实验研究,揭示了影响根土接触面摩阻特性的因素,确定了接触面单元的本构模型;采用三轴实验,分析了水平、垂直、复合加根方式对根一土复合体应力应变的影响;运用有限元方法,模拟了根一土复合体的位移场、应力场,分析了单株造林和群株群根对土体应力、应变的影响;揭示了根土相互物理作用的机制,为评估根系对非饱和土土坡稳定性的影响和进行边坡治理提供一定的理论依据。

cZpyW&J0 水利图书o'\:z!\S'NI

  本书可作为科研院所林学、水土保持等专业研究生教材,也可作为从事林业、水土保持、生态、环境等方面研究的专业技术人员、科研人员和本科生的主要参考书。

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8v;Q(SW uYj0目录水利图书C R:?zRF6|

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:U,U,vPZ [0前言水利图书1JT(t2zl;}R I

水利图书s?'p K%|m;h3N#K"T

第1章 研究现状与发展趋势水利图书 hQh I er XE M)@

'EK8KN%\$u6[eu0 1.1 根系的研究历史水利图书W7^4a7XJ y&h

zp5ufO0 1.2 根系固土

"Ej\)}0iQ0

O KWPP7vQ0  1.2.1 研究概述

9I Z6\9Q({0

` `%y@h`2Mb!i0  1.2.2 根系抗拉水利图书pLEsY qS,[MK

水利图书2}^Z)Md8b*M2yj4z

  1.2.3 根系锚固作用

x+k2_8ZWl|0vJTNL0 水利图书1d4oM.ty&BC]H(h

  1.2.4 根系一土壤复合体抗剪强度

JG(dtgt@h0 水利图书7B7hO1g}:xw

 1.3 存在的主要问题与发展趋势

.y P!AGk0

P^8}y~8R'cD?0第2章 林木根系固土的力学基础

M?*sVPa0 水利图书b N u@T:pBip w

 2.1 加筋理论

L H#e3raHl0

'B g+Y7[%wSxk0  2.1.1 根土复合体的强度特性及破坏模式

|*Ql)oyT0

B? w([t0  2.1.2 根土复合体的根土相互作用理论

n K~1Z)VNUY B:Q0

B%| \6L$y0 2.2 锚固理论水利图书+E!]9C'E6V2K

Vh3UWs8K5{0 2.3 根系固土研究模型

5W{)lWm hk"z0 水利图书D,e8c5mx

  2.3.1 须根理论模型(w氏模型)

[SgF3sS5p9pL5E0

p}TR.G.wcp[U$D0  2.3.2 垂直根系木本植物根-土相互作用力学模型

hO$}4F]u!T0

x ` e'lSf0  2.3.3 水平根系根一土相互作用力学模型

jm@?EyPS0 水利图书9w7F$Tu4G0?

第3章 实验材料与研究方法

#Nl P? o0 水利图书 cG0k l{us3p#q

 3.1 研究地区概况

,Xs0F{[8y0 水利图书B_Za*cR ~ZG

  3.1.1 土壤状况水利图书6mUMqf,DIY

F4`*HdfyU(Aq0  3.1.2 气象与水文

+b8s"n'U{5RcJ0 水利图书0dsXa5a,M$p"k

  3.1.3 植被

I'v^;P%F{\RT0 水利图书4q&v"M"R.Pj

  3.1.4 土壤侵蚀水利图书5l8PV8tm&w

%_5GrO&^fm@0 3.2 研究树种的选择

0bN\f,^mg+c0 水利图书8N*b[.K8_0[7|

 3.3 研究方法

c0oY$i&yK'Zn0

6SiZc$~z3l0  3.3.1 林木根系形态分布水利图书6v+x k*cyu-W

z4tP9`9y+q!A(J^0  3.3.2 树木根系拉伸试验水利图书O:x]nA g:x L

`!Je FM9s0  3.3.3 根系与土的接触面特性试验

&nq,C.a'[ X0 水利图书Z8{:x8W8H{m Q-\X

  3.3.4 根土复合体的抗剪切试验水利图书KO wJ ]$U.p+H3H

水利图书 q1[iQ{H"h

第4章 林木根系形态分布水利图书o7l!_/Dw CS&B F

\ O$Hcemf@0 4.1 林木根系形态和根型

0Ci$['X&r3c#Es0

#P"?qp)\ CuF!g/E0 4.2 林木根系形态特征水利图书Fm.f8yq8XB

'X(BM'T z#V,W J'ET0  4.2.1 各种形态根系的数量特征

1i0`:Q5]o H5O2x0 水利图书 q7u,dsO

  4.2.2 水平根和垂直根基部直径与胸径关系

'QAx4K i0 水利图书Y!D|tQ$^'?7\@

  4.2.3 水平根和主根不同长度部位直径变化规律

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.Yly9e f'u0  4.2.4 单株根系生物量及相对生长模型水利图书,N"O8O$Q9K }

水利图书f1hs0[ r2Q(Y(tK

 4.3 林木根系形态模型

I,n-OTf A.d5wE0 水利图书B3i6w Vu

  4.3.1 模型描述

q,aJN @0p C0[0 水利图书5v ?"I/BI'k

  4.3.2 方法评价

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U(v!w,t@P5]S0  4.3.3 模型拟合

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2x+i;e+LNf0第5章 林木单根抗拉强度

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xs'V,pE9? D\0 5.1 根系受拉应力一应变关系分析水利图书&g$u%^+?|

!qmqK0_'eX0 5.2 林木根系本构模型水利图书.Y2^9H*Fq

eL"VMR0  5.2.1 双曲线模型水利图书Bc'tBy yA

N(oM8e Nb0  5.2.2 二阶抛物线模型

_5]O_ \3p)T/R0 水利图书/t#e @%K)Z Z

  5.2.3 三阶抛物线模型水利图书~*L@$Q p~2U8\

2j Gd n%{#]NQ1N*z0 5.3 影响根系抗拉特性的主要因素水利图书[;I C'Z[D

Yf8~a/r#dS0  5.3.1 根系外在形态特性水利图书7^^-z0T(Xb z3C5Y(XP

水利图书)Q;F_a P3H_#aSt

  5.3.2 根径

#{/\b5lZ)U W W0 水利图书2}5DT(|:C0S Xkb

  5.3.3 根长

YTnZm!S0

tg IE)`{0第6章 根土复合体的抗剪强度

UYkBR|!Z'Aee3v0 水利图书#GW(j,Ru1r

 6.1 根系与土壤接触面特性水利图书T1Z1c!}1e4i+l

|vI(P"t0  6.1.1 不同因素对根土接触面摩阻特性的影响 

-q_'hA}K:zv0 水利图书*Fi b [d @Tg5Um

  6.1.2 根土接触面应力一应变关系水利图书#P@uC`^|9g w

水利图书4[6_~O,e&xJ/FV

 6.2 根土复合体抗剪强度特性分析水利图书fw G0GPy1fV.ouz

x3J;Ns} r#x0  6.2.1 根系对土体抗剪强度的影响

f_O fn;{H5_Z0

ft2D cB,Ee0  6.2.2 根土复合体的抗剪强度分析

"^-]{5OXS0 水利图书"ge,tcR&`

  6.2.3 根土复合体抗剪强度的多因素方差分析水利图书d3U/^4ZJOz3m

3\+N MLm Rdiv V0 6.3 根土复合体强度特性分析

/]6AUE?0

2o1Tiv([ Vw I0  6.3.1 根系对应力一应变关系的影响

F6QX bA;~y0

4zErqj*jW0  6.3.2 根土复合体极限主应力差分析

cy:x7Wf*tU a-Q0

u/wX7qZ J"wY dm0  6.3.3 根系固土效果评价水利图书/n4TI-x2F)j

W:b8}3k:Nw#aN/t7KT0第7章 林木荷载下土体应力分布研究水利图书5uO,bgp!J&| LR

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 7.1 计算理论

[8X!f$`!G-Mn0 水利图书VZ3Id5^

  7.1.1 计算模型

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  7.1.2 基本假定水利图书M RE9ny,h.J

水利图书6lA'`5n8^@

  7.1.3 计算参数的确定

Gmu3UU MqAW$S0 水利图书0D%fk'JstY^

 7.2 林木荷载下土体应力分布

W+v.?D A%d8|(V+at0

h SK m \0  7.2.1 单株林木荷载水利图书$h`h6P L L}

水利图书Z ` _s\;v1Xo5I

  7.2.2 不同造林方式

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*b E f%r;K6B(O U'q0  7.2.3 不同林龄水利图书 C7U1H^6mt4O|}6E%~

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第8章 林木根系固土的有限元数值模拟

CGJ,n~ ?0 水利图书6w\4uWG|)x

主要参考文献

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书摘插图水利图书 ?;HT6x7F[

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第1章 研究现状与发展趋势

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  根系是植物直接与土壤接触的器官,根系在不断地从土壤中获得养分和水分满足植物生长发育,又直接参与土壤中物质循环和能量流动两大生态过程,对土壤结构的改善、肥力的发展和土壤生产力的发挥起着重要的作用的同时,还具有支撑树体与固持土体的重要作用(刘建军,1998)。近30年来,由于科学技术的发展和生态、环境建设的需要,根系固土研究成为根系研究的热点,根系固土力学机制研究成为一个正在展的具有学科交叉性的新领域。

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  1.1 根系的研究历史

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+~;UF4s+yUER)i_%}0  国外对植物根系进行的系统研究可追溯到18世纪20年代英国对栽培植物根系利用土壤空间范围所进行的探讨。Ha1es(1727)应用简单挖掘技术挖掘出栽培作物的根系,进行了形态学的观察,并测定其重量和长度。然而,对根系开展广泛研究是在19世纪后半叶农业重视矿物质肥料的施用之后(薛文鹏,2003)。Mi11er(1974)在《根的植物学与形态学》一书中的引用了2975篇论文,有2900篇是1890年以后发表的,可见与植物学和其他学科一样,从科学的角度来研究根系是19世纪末开始的(刘晓冰等,2001)。当时,德国、美国及俄国应用不同的方法,对农作物、果树、林木和草本植物根系进行了经典的野外观察研究,主要对根毛的形成、根的生长、无机养分的吸收及与根形成有关的植物激素等方面开展了研究。进化论的创立者达尔文也曾对根的生产运动做过研究。对根系的初期研究大多数是针对单根的生长生理学的研究(薛文鹏,2003)。

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2MW1kAO.g1c0  20世纪30年代以后,人们不再满足于对根系自身特点的认识,开始重视根系生长与土壤、水分、空气和养分等根系赖以生长的生态条件的关系研究,即根系生态学研究(伯姆,1985)。有关田间根系形成的研究,以Weaver(1926)的《大田作物根系的发育》、《蔬菜作物根系发育》两本书为代表,开创了根系生态学研究的先河(薛文鹏,2003)。Kutschera(1960)继承了Weaver等的研究内容,在自然条件下,对根系的生态学方面进行了研究(刘晓冰等,2001)。对木本植物,如辐射松(Pinus radiata)、西特喀云杉(Picea sitchensis)等树种根系的大量研究也是从这个时期开展起来的。20世纪60年代以后,人们对包括根系在内的植物动态发育研究投入了更多的力量,在英国、加拿大、澳大利亚、联邦德国等国家建立了一批现代化的根系实验室,对木本植物根系的生长发育规律、与地上部分的生长关系及其对土壤生态因子的影响等诸多方面进行了卓有成效的研究(薛文鹏,2003)。

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书摘与插图

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