黃土地區(qū)公路邊坡植物根系加筋特性研究.pdf

1、隨著交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的推進(jìn)和交通領(lǐng)域的各項(xiàng)深化改革，黃土地區(qū)的高等級(jí)公路建設(shè)得到了大規(guī)模發(fā)展，同時(shí)建設(shè)質(zhì)量在不斷的提高，建設(shè)水平在不斷的提升。黃土具有特殊的形成過(guò)程、成分和性質(zhì)，在降雨條件下無(wú)防護(hù)邊坡容易沖刷破壞，而過(guò)去對(duì)邊坡抗沖刷穩(wěn)定性基本上都是從土力學(xué)的角度去計(jì)算分析，對(duì)降雨條件下因雨水降落對(duì)坡面的濺擊沖刷及雨水滲流對(duì)坡體基質(zhì)吸力的減少，從而導(dǎo)致邊坡穩(wěn)定性降低研究甚少。因此，對(duì)黃土地區(qū)公路邊坡植物根系加筋特性進(jìn)行深入系統(tǒng)地研究顯得十

2、分必要，進(jìn)一步分析黃土的物理力學(xué)性質(zhì)、土質(zhì)特性對(duì)邊坡變形機(jī)理及變形規(guī)律的影響，不同植物根系對(duì)土體變形與強(qiáng)度特性的影響。探索適合黃土地區(qū)的植物配置及植物根系固土數(shù)學(xué)模型，為后續(xù)子午嶺林區(qū)公路生態(tài)建設(shè)順利推進(jìn)提供參考，具有重要的研究?jī)r(jià)值。
　　本論文以青島至蘭州國(guó)家高速公路雷家角（陜甘界）至西峰段生態(tài)邊坡技術(shù)研究實(shí)際工程為背景，該公路穿越子午嶺自然保護(hù)區(qū)，子午嶺林區(qū)位于黃河中游，是黃土高原面積最大、植被最好的水源涵養(yǎng)林和綠色屏障，也是

3、黃土高原最大的天然次生林區(qū)。邊坡生態(tài)防護(hù)是公路生態(tài)環(huán)境建設(shè)的重要內(nèi)容，對(duì)公路的建設(shè)和營(yíng)運(yùn)影響較大。本文針對(duì)黃土地區(qū)公路邊坡植物根系加筋特性展開(kāi)的主要研究?jī)?nèi)容如下：
　　首先，對(duì)黃土工程特性、植被根系加筋試驗(yàn)、植被作用下坡面水力侵蝕、植物根系的固土理論與模型的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀進(jìn)行綜述。在此基礎(chǔ)上，敘述了雷西高速公路的邊坡特點(diǎn)、地形地貌及環(huán)境氣候條件，并利用 X-射線衍射儀和電子掃描顯微鏡對(duì)子午嶺隧道進(jìn)口邊坡土體的礦物成分和微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行

4、了研究。
　　其次，通過(guò)植物根系與土體的相互作用分析了植物根系對(duì)邊坡加固穩(wěn)定的機(jī)理。并實(shí)地選取雷西高速公路子午嶺隧道進(jìn)口處邊坡植被根系復(fù)合原狀土樣，通過(guò)直剪試驗(yàn)和靜三軸固結(jié)排水試驗(yàn)研究了無(wú)根土、草根、灌木及喬木根系加筋土樣的應(yīng)力-應(yīng)變及強(qiáng)度特性，從得到的試驗(yàn)數(shù)據(jù)探討了在不同植物根系加筋作用下土樣抗剪強(qiáng)度指標(biāo)的變化規(guī)律。
　　最后，介紹了公路邊坡的沖刷機(jī)理，分析了植被莖葉及根系對(duì)邊坡抗沖刷的影響。接著從土體滲流作用力和臨界水力

5、梯度對(duì)降雨條件下邊坡穩(wěn)定性破壞的機(jī)理進(jìn)行了詳細(xì)分析，概述了黃土這種非飽和土邊坡穩(wěn)定性的有限元分析理論，接著運(yùn)用GEO-SLOPE2007（SEEP/W、SLOPE/W及SIGMA/W耦合）軟件進(jìn)行降雨條件下的根-土復(fù)合體邊坡穩(wěn)定性分析，將降雨入滲作為土坡穩(wěn)定分析的重要因素，得出在降雨條件下，植物根系的加筋作用對(duì)坡體穩(wěn)定性有較大影響。
　　研究表明：黃土地區(qū)有著特殊的工程地質(zhì)特性，植物根系對(duì)加固、保護(hù)邊坡體有可支持的力學(xué)依據(jù)，植物根