【摘 要】
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在废弃稀土矿山生态修复治理的过程中,离子型稀土尾矿作为一种各向异性、弱胶结的特殊地质体。单纯依靠常规土质边坡的加固手段或植被生态修复技术开展治理工作存在生态修复植被存活率低、浅层水土流失严重、小规模滑坡频发等难题,植被根系力学特性及其固土力学效应往往被忽略。针对上述问题,本文系统分析了典型废弃稀土矿山生态修复植被的根系特征参数和抗拉力学特性,同时表征了不同根系特征参数、不同倾斜角度、不同含水率下的
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在废弃稀土矿山生态修复治理的过程中,离子型稀土尾矿作为一种各向异性、弱胶结的特殊地质体。单纯依靠常规土质边坡的加固手段或植被生态修复技术开展治理工作存在生态修复植被存活率低、浅层水土流失严重、小规模滑坡频发等难题,植被根系力学特性及其固土力学效应往往被忽略。针对上述问题,本文系统分析了典型废弃稀土矿山生态修复植被的根系特征参数和抗拉力学特性,同时表征了不同根系特征参数、不同倾斜角度、不同含水率下的离子型稀土尾矿复合抗剪强度的变化规律,最终揭示了不同根系对离子型稀土尾矿复合抗剪强度的作用机理,明晰了废弃稀土矿山生态修复植被根系固土力学效应。主要结论如下:（1）根系特征参数RLD、RSAD、RAR和RAI均沿稀土尾矿层向下呈指数递减;根系浅层集群效应明显且根系形态呈倒三角形,香根草和百喜草根系以垂直方向分布为主且尾部根系须根发达,狗牙根和狗尾草根系以水平方向分布为主且上部根系须根发达。（2）四种典型植被根系平均最大抗拉力和抗拉强度为:香根草（1.278N、12.878MPa）、百喜草（1.029N、10.315MPa）、狗牙根（0.82N、8.623MPa）、狗尾草（0.718N、7.626MPa）。单根最大抗拉力随根径呈二次函数增长而抗拉强度随根径呈二次函数减小,细根因其较强的抗拉强度和持水性能且与同质量的粗根相比具有较大的表面积等优点,在根系固土中的作用不容忽视。根系指标对单根最大抗拉力影响显著,RAR和RAI与单根最大抗拉力正相关系数最为显著,RAI/RAR与单根最大抗拉力负相关系数最为显著。（3）同一类型含根试样,其抗剪强度（τ）、粘聚力（?）和内摩擦角（φ）均随RAR的增大而增大,随含水率（ω）的增大而减小,倾斜根系对稀土尾矿抗剪强度的增益小于垂直根系。RAR增大对稀土尾矿抗剪强度的增益呈现快速增大后趋于平缓的趋势,根系角度（θ）呈现先缓增后激增的变化趋势。RAR为0.655时,根系对粘聚力和内摩擦角的增益效果最大,平均值分别为12.901k Pa和6.272°。粘聚力增量大于内摩擦角增量,粘聚力在根系固土中发挥的作用更为显著。（4）主成分分析结果表明:固土力学效应影响因素中权重最大的是RAR、内摩擦角、粘聚力和根系角度。灰色关联模型结果表明:根系角度和RAR对稀土尾矿粘聚力增量的影响高于含水率对其的影响,且根系角度的影响最大,含水率对稀土尾矿内摩擦角增量的影响高于根系角度和RAR对内摩擦角的影响,水对含根试样内摩擦角增量的影响最大。
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