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.     

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。     

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。     

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。     

植物根系固坡的有限元数值模拟分析

利用植物进行边坡防护与加固,不仅有利于边坡稳定,也利于环境保护,近年来得到越来越广泛的应用,但相关的理论研究并不深入。本文采用有限元数值模拟方法,对植物根系锚固边坡的作用进行模拟分析,得到了有关因素对根系固坡作用的影响规律。所得结果对更好地发挥植物根系固坡效果具有积极意义。     

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。     

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。     

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。     

重庆市褐色黏土根系固土特性的试验研究

为了解根系在增强褐色黏土抗剪强度中的作用机理,用室内直剪试验研究了根系复合土的应力—应变及强度特征,探讨了有无根系、根系布置位置、根系布置方式和复合体是否含石下的土体抗剪强度.结果表明:纯细粒土表现为脆性破坏,而根系(面积比率(RAR)为0.07％)加入后,根系复合土出现2个强度峰值表现为延性破坏;根系布置在土体位移开始区更利于固土效果;褐色黏土中散生根系固土效果优于垂直根系的固土效果,其根系复合土比无根土的黏聚力c提高了67％、内摩擦角提高了82％;土体中加入一定量D≤2cm碎石的土壤——根系复合体有利于根系固土效果.     

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.     

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。     

柳杉根系加固边坡土壤的试验研究

树木根系加固边坡作为固土和美化环境的一种新型技术，其合理的种植需要进一步优化。利用3个试验地的不同年龄生的柳杉根系，采集并制备土壤样本和根系样本，通过植株根系量测量、根系抗拉强度测试和土壤抗剪强度测试，探讨不同年龄生和不同土壤深度下，植株根系量、根系抗拉强度和根系额外黏聚力对土壤的加固影响。结果表明:种植9年生的柳杉有最大的根系密度和较低的根系抗拉强度，而30年生的柳杉与之相反；9年生植株在年龄、根系量和额外黏聚力上有较大优势，是最优的植株年龄。     

有限元强度折减法在膨胀土路堑滑坡分析中的应用

膨胀土路堑滑坡机理复杂,传统边坡分析方法无法对它进行分析并得出合理解释。而有限元强度折减法可采用岩土材料的非线性弹塑性本构关系,能考虑膨胀力等因素的作用,通过计算坡体的应力与应变,合理分析土坡变形过程和潜在滑动面,并采用安全系数评价边坡稳定性,较好地解决了膨胀土边坡稳定性及滑坡处治效果分析问题。应用有限元强度折减法,分析了南友路膨胀土滑坡规律,以及柔性支挡的处治效果。     

表面刷浆对膨胀土强度影响的试验研究

以合肥市地铁某号线工程为背景，采用室内常规三轴试验的方法对表面刷浆后膨胀土的抗剪强度指标黏聚力c和摩擦角φ进行研究，从而模拟小导管超前注浆加固对紧邻加固区以外土体强度的影响。研究结果表明:表面刷浆处理后的试样与普通试样相比，黏聚力和内摩擦角增大，含水率降低。故小导管超前注浆加固不仅提高加固区土体的强度，同时提高紧靠加固区周围土体的稳定性。     

穿沙公路边坡植被根系固土力学特征比较研究

以库布齐沙漠穿沙公路边坡防护常用灌木沙柳、柠条和油蒿根系为研究对象,通过野外定位采样及室内力学试验,研究3种灌木根系的固土力学特征,对根系形态及力学指标进行测定.结果 表明:3种灌木根系抗拉力与抗折力均随根径增大呈幂函数增长,抗拉强度和抗折强度均随根径增大呈幂函数减小,种间差异显著;从单根力学角度评价,柠条各指标均优于...     

干湿循环下花岗岩残积土路堑边坡稳定性研究

干湿循环对花岗岩残积土抗剪强度有明显的影响,其会影响路堑边坡的稳定性.利用前人研究成果获得花岗岩残积土在干湿循环荷载作用下的抗剪强度变化规律,并利用数值软件PLAXIS研究考虑干湿循环条件下花岗岩残积土强度变化的路堑边坡稳定性特性,评估干湿循环对花岗岩残积土路堑边坡稳定性的影响.数值模型首先与前人研究成果进行比对获得了...     

基于临界滑动场的加筋土边坡稳定性分析

传统的极限平衡法分析加筋土边坡稳定性只能依靠假定的滑裂面,未考虑筋材对滑裂面的影响。文中将边坡临界滑动场数值模拟方法进行推广,建立了基于准粘聚力原理的加筋土边坡临界滑动场计算方法。该法可确定任意形状的临界滑动面及最小安全系数。通过算例比较了加筋土边坡的临界滑动面与无筋边坡滑动面的变化,并探讨了填土的重度、粘聚力、内摩擦角、筋材抗拉强度等因素对加筋土边坡稳定性的影响。证实利用极限平衡法先求无筋边坡滑动面,再加上筋材的抗滑力矩来计算加筋土边坡安全系数的方法是不正确的。