3D打印弯曲根系拉拔力学特性试验研究

作     者：丁瑜 彭博识 夏振尧 刘振贤 刘楚鑫 DING Yu;PENG Boshi;XIA Zhenyao;LIU Zhenxian;LIU Chuxin

作者机构：三峡库区地质灾害教育部重点实验室(三峡大学)湖北宜昌443002 防灾减灾湖北省重点实验室湖北宜昌443002 

出 版 物：《水文地质工程地质》 (Hydrogeology & Engineering Geology)

年 卷 期：2024年第51卷第1期

页      面：82-90页

核心收录：

学科分类：08[工学] 080104[工学-工程力学] 0801[工学-力学（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家自然科学基金联合基金重点支持项目(U21A2031)。 

主　　题：3D打印 弯曲根系 拉拔试验 根土相互作用 峰值拉拔力 

摘      要：天然根系具有不同弯曲形态,对根土相互作用特性影响极大。以往研究多将根系视为顺直,未充分考虑弯曲根系拉拔受力变形特征、破坏模式。利用3D打印技术制作弯曲根系,开展3种根径(2.0,3.5,5.0 mm)、5种弯曲度(1.00,1.05,1.10,1.15,1.20)的根系拉伸、拉拔试验,探索弯曲根系的拉拔力学特性。结果表明:根系拉伸特性受到弯曲结构和自身材料性质共同影响,根系最大拉伸力、拉伸变形刚度随弯曲度增加而减小,随直径增加而增大;根系峰值拉拔力随弯曲度增加呈先增大后减小,弯曲度1.15时最大,峰值拉拔位移呈类似变化趋势;弯曲根系齿肋挤压土体形成啮合作用,有助于增强根土相互作用;弯曲细根系的拉伸力和拉伸刚度低,更容易与土体协同变形承担拉拔荷载。弯曲根系受力变形与直根系差异极大,研究结果可为弯曲形态根系固土评价提供理论参考。