【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于水土保持工程，具体涉及一种考虑种植密度及深度的根-土复合体粘聚力增量计算方法。
技术介绍
1、根-土复合体抗剪强度是植物水土保持作用效果的重要表征，mohr-coulomb模型是常用于提取根-土复合体抗剪强度指标的重要模型，内摩擦角 φ和粘聚力 c是mohr-coulomb模型的指标，其中，内摩擦角几乎不受植物根系影响，粘聚力受植物根系的影响程度更大，所以根-土复合体的抗剪强度指标增量主要表现为计算粘聚力的增量值，即，根-土复合体的粘聚力与裸土粘聚力的差值，记为粘聚力增量 c r。
2、粘聚力增量受植物根系物理力学性质的影响，而植物种植密度会影响植物根系的物理力学性质，而且植物根系的物理力学性质会随根系生长深度发生变化，但传统根-土复合体粘聚力增量计算方法未考虑植物种植密度和计算深度，相当于认为根-土复合体粘聚力增量不随种植密度、计算深度发生变化，这种计算方法与实际情况差异较大，不符合实际情况。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种考虑种植密度及深度的根-土复合体粘聚力增量计算方法，通过确定植物实际种植密度、计算深度和单位面积根束抗拉强度，综合考虑与植物种植密度、计算深度和单位面积根束抗拉强度相关的修正系数，得到考虑种植密度、计算深度和单位面积根束抗拉强度的根-土复合体粘聚力增量计算方法，用于确定粘聚力增量值。>
2、本专利技术采用的技术方案如下：
3、考虑种植密度及深度的根-土复合体粘聚力增量计算方法，包括以下步骤：
4、步骤s1：确定植物实际种植密度；
5、步骤s2：测得裸土的粘聚力，待植物生长一定时间后，测得不同种植密度和计算深度下根-土复合体的粘聚力，其中根-土复合体中所用土体与裸土相同，计算根-土复合体的粘聚力和裸土的粘聚力差值，得到根-土复合体粘聚力增量；
6、步骤s3：获得步骤s2中植物的根系生长最大深度以及计算深度处根-土复合体横截面内所有的根径；
7、步骤s4：获得步骤s2中植物的单根根系的抗拉强度，将根径与单根植物根系抗拉强度的数值对应记录；
8、步骤s5：根据步骤s4记录的根径、单根植物根系抗拉强度、步骤s3记录的计算深度处横截面内所有根径，计算深度处根-土复合体横截面内所有植物根系的抗拉力的计算公式为：
9、（2）
10、计算深度处根-土复合体横截面单位面积根束抗拉强度的计算公式为：
11、（3）
12、式（2）、（3）中： t rb为计算深度处根-土复合体横截面单位面积根束抗拉强度，kpa； a为计算深度处根-土复合体横截面面积，mm2，为该计算深度处根-土复合体横截面内土体横截面面积与根系横截面面积之和； t r为单根植物根系抗拉强度，mpa； d为计算深度处根-土复合体横截面内单根根系的根径，mm；
13、步骤s6：将步骤s1的实际种植密度、步骤s2的根-土复合体粘聚力增量值、步骤s3的植物根系生长最大深度、步骤s5的计算深度处根-土复合体横截面单位面积根束抗拉强度和粘聚力增量计算深度，用线性拟合方式得到根-土复合体粘聚力增量的计算公式为：
14、（5）
15、式（5）中： c r为根-土复合体粘聚力增量，kpa； t rb为计算深度处单位面积根束抗拉强度，kpa；为种植密度参考值，g/m2或株/m2；为植物实际种植密度，g/m2或株/m2； h为粘聚力增量计算深度，cm； h max为植物根系生长最大深度，cm； k 1为考虑计算深度处根-土复合体单位面积根束抗拉强度的修正系数； k 2为考虑受植物种植密度影响的计算深度处根-土复合体单位面积根束抗拉强度修正系数； k 3为考虑受根系生长最大深度影响的计算深度处根-土复合体单位面积根束抗拉强度的修正系数； b为修正常数。
16、进一步地，步骤s1中所述植物实际种植密度是指单位面积上种植的植物数量；1）如果采用撒播方式种植植物，实际种植密度为单位面积上撒播的种子质量；2）如果采用扦插方式种植植物，实际种植密度为单位面积上扦插的根苗数量。一般在工程上，实际种植密度是在种植植物之前就确定的。
17、进一步地，步骤s2中用于测得裸土的粘聚力及根-土复合体粘聚力的试验方法现有技术，参照土工试验标准《土工试验方法标准》gb/t 50123-2019，在此不再赘述。
18、进一步地，步骤s3中通过野外测试获得植物根系生长最大深度。因植物在野外生长情况更符合实际情况，通常选择野外测量计算深度处根系根径，得到计算深度处根-土复合体横截面内的所有根径、植物根系生长最大深度的方法是现有技术，一般通过现场测量获取，植物根系生长最大深度可在植物生长龄期满足要求后现场测量。
19、进一步地，步骤s4中通过室内单根拉伸试验获得单根植物根系的抗拉强度。
20、本专利技术具有如下有益效果：
21、本专利技术综合地考虑了植物种植密度和计算深度对根-土复合体粘聚力增量的影响，解决了现有技术未考虑不同种植密度及计算深度，导致计算得到的根-土复合体粘聚力增量计算结果不准确的问题。
22、本专利技术综合地考虑了植物根系的物理力学性质，考虑了计算深度处的植物根径、植物根系抗拉强度，以及抗拉强度和根径的关系，并将其应用于根-土复合体粘聚力增量计算中，通过线性拟合方法计算得到根-土复合体粘聚力增量，并引入相关修正系数，计算结果与实测值更接近。
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1.考虑种植密度及深度的根-土复合体粘聚力增量计算方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的考虑种植密度及深度的根-土复合体粘聚力增量计算方法，其特征在于，步骤S1中所述植物实际种植密度是指单位面积上种植的植物数量；如果采用撒播方式种植植物，实际种植密度为单位面积上撒播的种子质量；如果采用扦插方式种植植物，实际种植密度为单位面积上扦插的根苗数量。
3.根据权利要求1所述的考虑种植密度及深度的根-土复合体粘聚力增量计算方法，其特征在于，步骤S2中参照土工试验标准《土工试验方法标准》GB/T 50123-2019测得裸土的粘聚力及根-土复合体粘聚力。
4.根据权利要求1所述的考虑种植密度及深度的根-土复合体粘聚力增量计算方法，其特征在于，步骤S3中通过野外测试获得植物根系生长最大深度。
5.根据权利要求1所述的考虑种植密度及深度的根-土复合体粘聚力增量计算方法，其特征在于，步骤S4中通过室内单根拉伸试验获得单根植物根系的抗拉强度。
【技术特征摘要】
1.考虑种植密度及深度的根-土复合体粘聚力增量计算方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的考虑种植密度及深度的根-土复合体粘聚力增量计算方法，其特征在于，步骤s1中所述植物实际种植密度是指单位面积上种植的植物数量；如果采用撒播方式种植植物，实际种植密度为单位面积上撒播的种子质量；如果采用扦插方式种植植物，实际种植密度为单位面积上扦插的根苗数量。
3.根据权利要求1所述的考虑种植密度及深度的根-土复合体粘聚力...
【专利技术属性】
技术研发人员：张桂荣，姜宝莹，何宁，陈海宽，贾璐，李登华，孔洋，张贤，李欣然，谭瑞琪，周彦章，汪璋淳，钱亚俊，何斌，林程，石川，王文轩，谢雨廷，尹祥，钱逸，
申请(专利权)人：水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院，
类型：发明
国别省市：
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