公路边坡植物根系固土的力学分析研究

植物根系加固边坡作为中一种新的边坡防护技术,已经成为一种新的防护趋势,并代表着边坡防护的发展方向.文中研究了植物根系固坡的作用机理以及根系对土体抗剪强度的影响作用,进行了植物根系固坡的数值模拟分析,并提出了植物根系固坡技术研究领域存在的问题和发展前景.     

植物根系固坡作用的试验与计算

为了从力学机制上探讨植物根系的锚固作用,采用室内大型直剪试验和数值分析方法,对植物根系锚固的有关规律进行分析。研究结果表明:根系的加入不仅改变了土的抗剪强度曲线形态,而且形成了根系复合土,提高了土体抗剪强度;不同的根系分布形态、分布位置对根系土强度和边坡稳定性的影响不同,根系位于边坡中上部可以获得更好的固坡效果;总的来说,植物根系具有比较明显的固坡作用。     

植物根系和化学类有机高分子灌浆材料固坡机理及适用范围对比研究

对植物根系固坡和化学类有机高分子灌浆材料固坡进行对比研究,得出如下结论：植被固坡主要适用于2m以下浅层边坡的防治性处理;灌浆固坡适合于空隙较大土体、裂隙较多的堆积岩石坡体,灌浆体对植物无法涉足的次深层边坡有较好的治理效果,但灌浆固坡治理深度宜在7m以内。     

基于植被固土机理的植物优化配置方案研究

植被护坡是利用植被涵水固土的原理,在稳定岩土边坡的同时美化生态环境的一种新技术,其中坡面植物品种的选择和优化配置是植被护坡的重要环节,如何选好适宜的植物品种和科学合理的搭配,决定着植物群落实现和护坡成功的关键。从植物根系与边坡的相互力学作用出发,阐述了植物根系的力学效应、茎叶的水文效应以及蒸腾排水效应等3个方面的固土机理,分析了根的分布形态、根在土中含量、强度等植物因素和边坡坡度、土壤特性等环境因素对植被固土作用的影响,从植物群落演替过程和植物选择原则的角度,并根据岩质边坡、土石边坡和土质边坡等3种不同岩性边坡与植物根系的作用特征,提出了合理的植物优化配置模式,充分发挥了植物的固土功能,为坡面绿化植物选择提供技术支持。     

植物根系固坡的稳定性计算方法探讨

在公路边坡上种植植物,不仅能改善公路的景观,利于环境保护,而且植物的根系还具有固坡的效果。采用极限平衡方法,从局部和整体2方面建立起根系固坡的稳定性计算式。采用这些计算式,可对根系固坡的稳定性进行分析。     

植物护坡对边坡稳定性作用机理研究综述

在综合国内外植物护坡研究的基础上,对边坡稳定性作用机理进行了详细的介绍:一是从水文效应和力学效应两个方面,对根系固土护坡机理进行了详细介绍,并着重从根-土相互作用、根增强理论模型等方面论述了植物根系固土护坡的力学效应;二是在根增强的理论方面,从根的拔出和根的拔断两个方面分析了根的增强作用;三是从加筋理论和锚固理论两个方面介绍了根系对边坡稳定性的影响,并针对目前的研究现状,提出存在的问题,探讨了植物根系固土护坡研究的发展方向。     

植树固坡对高填路堤稳定性影响研究

通过建立植树固坡浅层加筋力学模型和深根锚固力学模型，并运用有限元软件ANSYS模拟了植树对高填路堤的作用，分析了植树数量、植株种植位置和坡脚处单株位置对高填路堤稳定性影响。结果表明:植株在距坡脚水平距离为6 m和植株根系深度为9 m时，植株加固边坡效果明显；植株种植位置和根系深度是影响边坡稳定性的重要因素。     

云南红层地区公路边坡植物防护措施探讨

公路边坡植物防护措施不仅能够提高边坡浅层坡体稳定性和保护路域生态环境,同时还发挥着路域景观美化的重要作用。植物防护是一种低扰动的边坡防护措施,通过植物防护可以保护边坡坡面不受雨水侵蚀,植物的根系还对边坡的浅表部岩土体起到了加筋作用。通过对云南红层分布区典型公路工程边坡植物防护措施现状调研,结合云南红层分布特征、红层土壤生物特性、气候特征等,提出了3种边坡植物种优选组合,探讨了适合云南红层区边坡植物防护措施工艺及其注意事项。研究成果可为西南红层区公路边坡植物防护工程提供参考和借鉴。     

主直根系植物对边坡土壤渗透性影响的原位试验研究

植物根系对土壤渗透性的影响是影响边坡稳定性的一项重要因素。为了研究主直根系植物对边坡土壤渗透性的影响,利用现场双环注水试验,分别在坡顶、坡中和坡脚处进行原位渗透试验。结果表明:在水量充足的条件下,边坡土壤的水分下渗速率将随着植物的存在和坡高的提高而增大;各坡面位置的土壤下渗特征值均表现为初始下渗率平均下渗率稳定下渗率。通过对有关土壤水分入渗数学模型的拟合模拟研究,认为通用模型对各坡面位置的土壤入渗过程拟合效果最好,而Philip模型不适合描述该地区土壤水分的入渗过程。     

基于根系锚固的护坡植物配置

从植物根系与边坡的力学作用出发,阐述了植物根系对边坡的锚固机理,分析了根系自身力学特性和根系-岩土相互作用对植物根系锚固行为的影响,并根据完整岩石边坡、风化裂隙岩石边坡和土质边坡与植物根系的作用特征,提出了合理的植物选择与配置模式建议。     

黄土地区道路陡边坡植被多样性生态防护措施

针对黄土地区路堑陡边坡的坡体形式,以锚杆护坡和植被根系保水固土机理为基础,结合植被多样性原理,统计分析黄土地区道路生态防护的植物种类及其植被群落组合,研究设计了适用于黄土地区陡边坡的新型土工柔性格框生态防护措施.以定西至平凉高速公路为试验依托项目,模拟分析黄土地区降雨对无防护边坡、普通植物纤维防护边坡和新型土工柔性格框植被防护边坡的冲刷,结果表明:在降雨量分别为2.4 m3/h和3.2 m3/h的60 min冲刷条件下,随着试验历时的增加,新型生态防护技术的边坡水流含沙率与累计边坡冲蚀量较其他2种边坡形式小30％以上;降雨冲刷试验结束后,前2种边坡的坡面均有不同程度的破坏,而新型生态防护技术防护的坡面比较稳定.     

影响植物根系加固路基边坡土体效果的试验研究

利用植物根系加固公路路基边坡土体是一种新型的路基防护加固形式，不仅有益于绿色环保和美化行车视觉，还可以提高公路路基边坡的稳定性。在路基边坡植物根系稳定土体中，根系的位置、长度以及路基边坡土的含石率均会对其固土效果产生影响，采用大型直剪试验仪对含有根系的土体进行剪切试验，通过调整根系与剪切方向的距离、根系材料的倾斜角度、土的含石率，研究根系对土体抗剪强度的影响及根系边坡土体的稳定性。结果表明，根系可大幅提高土的抗剪强度，同时随着土中含石率的增加，根系的改善作用更加明显。     

灌木根系植入土质边坡的有限元模拟分析

为研究灌木根系植入土质边坡浅层不同位置与深度的加筋锚固作用，建立了根系植入边坡的二维平面模型，并分析了在边坡土体自重作用下的根系主根轴力分布与塑性破坏时的坡体内位移分布。模拟计算结果表明:植入土质边坡坡脚附近的灌木根系可以对边坡浅层土体起到锚固作用；灌木根系植入土质边坡可以降低边坡土体塑性破坏时的坡体位移，使边坡稳定性有所提高，可为植被护坡工程浅表层加固效果评价提供一定依据。     

草类根系对坡面土强度及崩解特性的影响试验

坡面植被的固土防冲刷失稳作用往往取决于草类根系对坡面土强度和抗崩解特性的提高幅度。为研究草类根系对提高坡面土强度和抗崩解特性的影响规律,首先通过植草种植试验和观察,研究草类根系生长及竖向深度含根量分布规律,然后采用直剪试验得到不同根系含量或不同生长深度与根-土复合体强度的关系,并对添加不同含量根系的根-土复合体进行强度试验,比较种植活根系和添加死根系根-土复合体不同的强度特性。对路堑坡面植草根系原状土样和添加根系重塑配制土样进行崩解试验,比较分析坡面土壤的结构性、根系含量对植草坡面土体崩解特性的影响。结果表明：草类根系的纵横穿插与缠绕根网加筋作用使草类根系能显著增强根-土复合体的强度,种植根系的毛细根系及生物活性使其对土体强度提高的加筋效应远优于添加根系,其提高幅度与根含量呈线性增加关系;由于草类根系的缠绕包裹作用提高了土的强度,且草类根系在土体孔隙中的穿插能减少雨水入渗时的孔隙气压及封闭气体,从而使草类根系能显著提高根-土复合体的抗崩解特性;路堑边坡土体的结构性以及主根系衍生出大量毛细根系的存在,使添加根系重塑配制土的抗崩解能力远小于路堑边坡种植根系原状土;根土样在配制土中采用稻秸秆代替草类根系,在同样添加比例的情况下具有更高的抗崩解能力及加筋强度。     

山区高速公路生态护坡状况调查及养护建议

为科学指导生态护坡养护,通过现场调查安徽省山区营运高速公路典型生态护坡服役状况及本土植物主要物种和特征,分析边坡的水毁成因及植被对边坡稳定和生态环境的影响,提出生态护坡养护建议。结果表明,调查区边坡植被以菊科、蔷薇科、禾本科、豆科植物组成的草灌结合群落为主,拱形护坡+植生袋和锚杆框架+植生袋的生态护坡效果较好;植被根茎叶的水文效应和根系的力学效应对边坡有长期的保护作用,但乔木对边坡稳定会产生不利影响;不同植物对边坡生态环境的适应性及影响各不相同,养护时应因地制宜地合理选择生态护坡方案与植被种类,提高生态护坡的长期固坡效果。     

降雨条件下红砂岩边坡生态防护试验研究

根据降雨作用于坡面的实际情况,采用人工喷水来模拟自然降雨,通过控制喷水速度来模拟不同降雨强度;自制了模拟边坡的试验装置,该装置可以旋转来模拟不同坡率的边坡;利用该装置比较各草种的生长适应性和抗冲刷能力,研究各草种在不同边坡坡度、不同固土方式下性能的优劣以及不同固土结构的固土性能,分析了红砂岩边坡降雨条件下的边坡冲刷特点.试验方案能够有效地模拟边坡在降雨冲刷条件下的实际情况.     

生态防护加固岩质边坡的机理分析及应用

生态防护是目前城市道路和高速公路岩质边坡生态加固的一项主要措施。生态防护对边坡的防护方面是多方面的,分析了植物根系与边坡的力学效应,探讨植物根系加固边坡作用机理,提出根系—土复合层增加抗剪强度公式。此外,本文研究了植物根系对边坡降雨截留、径流延滞、土壤防渗、土层固结等效应,初步探讨了生态防护对边坡的抗冲刷机理。工程实践表明生态防护边坡具有较好的生态效应和社会效应。     

浅层治滑植物护坡技术研究

边坡表面经常受到波浪冲击、地表水径流和地下水渗流等因素作用,形成表面侵蚀和浅层滑坡现象。植物根系减小边坡表面水流冲刷和地下水渗流、增加土体强度,具有明显浅层护坡效果。随着植物根系含量增大,根系土强度增大。植物根系土边坡的稳定性分析可采用类似加筋土边坡的分析方法。     

路基边坡植物防护的水文效应及施工技术探讨

植物防护是公路路基边坡防护的最主要的形式之一。通过野外观察与室内试验,就大气降雨对路基边坡稳定性的影响及边坡坡面植被护坡的水文效应进行了系统的分析,论述了边坡植被的多种作用,并对路基边坡植物防护的施工工艺与施工技术进行了探讨,对公路路基边坡植物防护工程的设计、施工具有参考和借鉴作用。     

地震作用下顺层岩质边坡变形破坏坡面效应

地震作用下,坡面形态对岩质边坡的变形破坏过程存在一定影响。文中以汶川地区公路沿线具有典型坡面形态的顺层岩质边坡为例,采用离散元UDEC软件,模拟4种坡面形态下边坡的变形破坏过程,并监测坡体关键位置处的位移和坡体应力场。通过模拟结果,对比分析不同坡型边坡变形破坏的动力响应时间、边坡的破坏位置,以及边坡破坏的程度和模式,总结出地震作用下该类顺层岩质边坡变形破坏的坡面效应,最后通过应力场分析引起坡面效应的原因。