根系固土作用及植物护坡稳定性研究

论文摘要

近年来,随着我国西部大开发战略的实施,在大量铁路、公路、水利水电等工程的项目的施工中,不可避免的开挖出大量工程边坡。对于这些工程边坡,除了采用必要的支挡措施保证边坡的稳定外,还应尽量对稳定的边坡绿色防护层的稳定性作进一步研究,以有效的恢复破坏了的自然环境。植被护坡是利用植被含水固土的原理稳定岩土边坡,同时美化生态环境的一种新技术,是涉及岩土工程、恢复生态学、植物学、土壤肥料学等多学科于一体的综合工程技术。开展植被护坡技术的研究和应用具相当重大的意义。由于植被的根系有一定的影响范围,一般小于2m,因此植被护坡只能防护浅层不稳定的边坡。论文的目的主要是通过对根系的力学研究和植物的水文效应的分析,来开发一种定量评价植被护坡机理的方法。研究对象主要是生长在斜坡上的草本植物和乔灌类植物。首先,将边坡上的表层土视为根—土复合材料,草根可视为带预应力的三维加筋材料,使土体强度提高。在草的根系的力学研究中,通过室内直接剪切试验来定量分析土体的破坏规律。然后,研究深根对边坡稳定性的影响,深根是指乔灌类植物的垂直根系,其穿过坡体浅层的松散风化层,锚固到深处较稳定的岩土层上,对边坡起到预应力锚杆的作用。最后,利用有限元软件(PLAXIS)对边坡进行有限元分析。本文的研究主要是为评价植被护坡对稳定边坡表层土体的加固效果,同时为植被护坡工程技术规范和标准的制定提供了试验和理论依据。

论文目录

• 摘要
• 要旨
• 第1章 绪论
• 1.1 前言
• 1.2 绿色防护技术的研究意义
• 1.2.1 解决工程建设和环境破坏之间的矛盾
• 1.2.2 开发新型边坡防护技术
• 1.2.3 工程成本降低，易于推广应用
• 1.3 绿色防护技术国内外研究现状
• 1.3.1 国外研究现状
• 1.3.2 国内研究现状
• 1.4 边坡稳定的基本理论
• 1.4.1 岩土体性质和类型
• 1.4.2 地质构造和岩体结构的影响
• 1.4.3 水的作用
• 1.4.4 工程荷载
• 1.4.5 地震作用
• 1.5 边坡的防治措施
• 1.5.1 深层滑坡的防治措施
• 1.5.2 浅层边坡的防治措施
• 1.6 本文的研究目标及研究技术路线
• 1.7 主要的工作及时间安排
• 第2章 植被护坡技术的研究
• 2.1 概述
• 2.2 植被护坡的必要性
• 2.2.1 工程防护
• 2.2.2 植物护坡
• 2.2.3 综合防护
• 2.3 植被护坡的功能
• 2.3.1 护坡功能
• 2.3.2 改善环境功能
• 2.3.3 景观功能
• 2.3.4 经济效益分析
• 2.4 植被根系护坡的机理
• 2.4.1 草本植物根系—边坡岩体力学作用类型
• 2.4.2 乔灌类植物根系的锚固机理
• 2.4.3 植被的水文效应
• 2.5 植物固坡的局限性及其对边坡的负面影响
• 2.5.1 根系加固效应的有限性
• 2.5.2 植被增加了土体的渗透能力
• 2.5.3 植被发育加速地下水的循环及边坡岩土体的化学风化
• 第3章 根系护坡机理的土工试验
• 3.1 试验工程项目及主要植被类型简介
• 3.1.1 渝怀铁路及试验工点概况
• 3.1.2 试验工点护坡植被简介
• 3.2 试验准备
• 3.3 土样的制备
• 3.4 含水率的测定
• 3.4.1 试验仪器设备
• 3.4.2 试验操作步骤
• 3.4.3 试验成果整理
• 3.5 密度的测定
• 3.5.1 试验仪器设备
• 3.5.2 试验操作步骤
• 3.5.3 试验成果整理
• 3.6 直接剪切试验
• 3.6.1 直接剪切试验原理
• 3.6.2 试验仪器设备
• 3.6.3 试验操作步骤
• 3.6.4 试验数据记录
• 3.6.5 试验成果整理
• 3.7 深根抗拉强度的测定
• 3.7.1 试验原理及试验方案
• 3.7.2 试验数据整理
• 3.7.3 抗拉拔力的理论计算
• 3.8 边坡稳定性分析计算
• 第4章 植物根系对边坡表层土加固作用的有限元数值模拟分析
• 4.1 土工有限元软件 PLAXIS简介
• 4.2 有限元分析的基本条件
• 4.2.1 数值分析手段与方法
• 4.3 计算分析工况
• 4.3.1 工况1
• 4.3.2 工况2
• 4.3.3 工况3
• 4.4 各工况土体变形对比分析
• 第5章 结论
• 致谢
• 主要参考文献
• 攻读硕士学位期间发表论文及科研成果