植被根系固土機(jī)理及護(hù)坡穩(wěn)定性研究.pdf

1、本文從植被護(hù)坡的巖土工程學(xué)視角出發(fā)，圍繞植物根系的固土機(jī)理及植被護(hù)坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)進(jìn)行了全面深入的研究。具體來(lái)說(shuō)，本文完成了如下的工作： (1)對(duì)植物根系的基本特征進(jìn)行了詳細(xì)的分析與總結(jié)，從工程視角出發(fā)重點(diǎn)闡述了根系的幾何、力學(xué)特征。介于根系幾何拓樸結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，在進(jìn)行根土復(fù)合介質(zhì)相關(guān)力學(xué)特征的描述中將產(chǎn)生很大的困難，提出了將根系幾何拓樸結(jié)構(gòu)與根土復(fù)合介質(zhì)力學(xué)特征相關(guān)聯(lián)的分形研究觀點(diǎn)，通過(guò)對(duì)三種根系單元的二級(jí)分枝模式的定體積分?jǐn)?shù)維的

2、測(cè)求及其豎直抗拔錨固力數(shù)值模擬，定性的指出了即便對(duì)于相同的含根量土體，由于根系形態(tài)的差異，其根土復(fù)合介質(zhì)的力學(xué)性態(tài)也存在差異，而根系的分?jǐn)?shù)維是刻畫這種差異的一個(gè)重要指標(biāo)。 (2)從剪切過(guò)程中根土相互作用、根土復(fù)合介質(zhì)的剪切強(qiáng)度、根系的錨固作用來(lái)對(duì)根土相互作用性狀進(jìn)行了詳細(xì)研究。推導(dǎo)并建立了無(wú)限坡模型下的根系統(tǒng)錨固力估算公式，公式全面考慮了邊坡的立地條件、根系的幾何分布以及根系的錨固機(jī)理，在根系錨固機(jī)理中同時(shí)考慮了根土間的靜摩擦力

3、和根系的法向阻抗力。本文所建立的估算公式提升了對(duì)根系錨固力機(jī)理的理論認(rèn)識(shí)，從而增加了根系錨固力估算的精度，具有一定的實(shí)用性。 (3)全面分析了植被對(duì)邊坡穩(wěn)定的影響因素，采用垂直根固土強(qiáng)度理論推導(dǎo)了考慮滲流作用的無(wú)限坡模型。視根土復(fù)合介質(zhì)為一種復(fù)合材料，該復(fù)合介質(zhì)的破壞是一個(gè)非連續(xù)的損傷過(guò)程。通過(guò)復(fù)合材料中的纖維束理論建立根土復(fù)合介質(zhì)的強(qiáng)度模型，從根土破壞機(jī)制上描述了根系固土效應(yīng)。采用Monte-Carlo。法建立了考慮植被固坡機(jī)

4、制的無(wú)限坡可靠度模型。將淺紐草根分布范圍內(nèi)的土體看成是連續(xù)的根土復(fù)合介質(zhì)，其強(qiáng)度和剛度參數(shù)為根土復(fù)合介質(zhì)的等效參數(shù)，深粗根系視為具有一定剛度和強(qiáng)度的樁體，建立數(shù)值分析模型，采用強(qiáng)度折減法進(jìn)行邊坡穩(wěn)定性分析，得到了一些有益的結(jié)論。 (4)邊坡-植被-大氣是-個(gè)統(tǒng)一的水分循環(huán)系統(tǒng)，本文分別從植被冠層的水分截留、植被對(duì)坡面侵蝕的削弱、植物根系吸水分析、坡面植被的蒸騰蒸發(fā)作用深入的研究了植被的水文效應(yīng)。地下水的分布與運(yùn)移是影響邊坡整體穩(wěn)