香根草根土復(fù)合體力學(xué)性能研究.pdf

1、隨著社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，公路和鐵路的建設(shè)得到了快速發(fā)展，由于地形地貌的特點(diǎn)，在建設(shè)過(guò)程中不可避免的形成了大量的人工邊坡，這些邊坡在開(kāi)挖的過(guò)程中破壞了原有的生態(tài)環(huán)境，造成了大量的次生裸地，出現(xiàn)嚴(yán)重的水土流失現(xiàn)象，造成生態(tài)環(huán)境的嚴(yán)重失衡，甚至出現(xiàn)山體滑塌、滑坡及泥石流等自然災(zāi)害，這些破壞給人們的生命財(cái)產(chǎn)和生活帶來(lái)了極大的經(jīng)濟(jì)損失。因此，如何在公路建設(shè)的同時(shí)，保護(hù)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展，是值得我們關(guān)注的問(wèn)題。目前高速公路的邊坡防護(hù)大

2、多采用的是傳統(tǒng)工程防護(hù)技術(shù)，如框格防護(hù)、砌石防護(hù)、封面防護(hù)以及支擋工程等等，傳統(tǒng)的工程防護(hù)技術(shù)造價(jià)昂貴，在施工和使用期間很容易造成環(huán)境破壞，而且經(jīng)過(guò)長(zhǎng)年累月的風(fēng)吹日曬，就會(huì)出現(xiàn)巖石不斷風(fēng)化、混凝土逐漸老化、鋼筋大面積腐蝕、強(qiáng)度明顯降低等現(xiàn)象，防護(hù)的效果越來(lái)越差。
　　所以采用生態(tài)護(hù)坡技術(shù)就克服了工程防護(hù)的這些缺點(diǎn)，近年來(lái)，邊坡防護(hù)工程逐漸開(kāi)始采用生態(tài)防護(hù)技術(shù)，生態(tài)防護(hù)技術(shù)的實(shí)質(zhì)就是將工程防護(hù)和植物防護(hù)兩者合理的結(jié)合起來(lái)，在邊坡穩(wěn)定

3、的基礎(chǔ)上，利用植物根系在土壤中盤(pán)根錯(cuò)節(jié)，相互纏繞以及根莖與土壤間的握裹力、黏結(jié)力、附著力等作用達(dá)到加固邊坡的效果，起到了工程建設(shè)和環(huán)境保護(hù)兼顧的目的。生態(tài)護(hù)坡的實(shí)質(zhì)就是植物護(hù)坡，植物護(hù)坡主要是通過(guò)植物根系與土壤的相互作用來(lái)實(shí)現(xiàn)，植物根系在土壤中的穿插、纏繞形成網(wǎng)絡(luò)，具有一定的整體性。植物根系類(lèi)似于纖維，植物根系作為增強(qiáng)相和土壤相互作用，形成了一種天然的復(fù)合材料，這種天然的復(fù)合材料可以有效地提高土壤的強(qiáng)度，達(dá)到穩(wěn)固邊坡的目的。
　　

4、論文首先對(duì)香根草及其應(yīng)用進(jìn)行了簡(jiǎn)單的介紹，分別從力學(xué)效應(yīng)、水文效應(yīng)、生態(tài)效應(yīng)和景觀效應(yīng)四個(gè)方面對(duì)香根草植被護(hù)坡的護(hù)坡效應(yīng)進(jìn)行闡述。
　　其次，本文從復(fù)合材料的角度出發(fā)，引出根土復(fù)合體的概念，分別對(duì)根土復(fù)合體的基體相、增強(qiáng)相以及界面相進(jìn)行闡述，將根系與土體看成一種天然的復(fù)合材料，將土體看成根土復(fù)合體中的基體相材料，亂向分布的植物根系看成是復(fù)合體中的增強(qiáng)相材料，那么含根土體就類(lèi)似于纖維增強(qiáng)的脆性復(fù)合材料，根據(jù)纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的研究方法

5、，研究根土復(fù)合體的結(jié)構(gòu)原理，闡述植物根系對(duì)土體的阻裂增強(qiáng)、增韌作用，達(dá)到穩(wěn)固邊坡的效果，文中也首次提出了植物根系加筋率的概念。
　　然后，將復(fù)合材料中經(jīng)典的矩形模型法應(yīng)用到根土復(fù)合體材料中，推導(dǎo)根土復(fù)合材料單層體力學(xué)參數(shù)的計(jì)算公式，得出根土復(fù)合材料單層體力學(xué)參數(shù)與植物根系加筋率之間的關(guān)系式。根土復(fù)合材料單層體作為根土復(fù)合材料層合體的基礎(chǔ)，根據(jù)根土復(fù)合材料單層體力學(xué)參數(shù)計(jì)算公式的推導(dǎo)方法，結(jié)合復(fù)合材料中經(jīng)典層合板理論，推導(dǎo)根土復(fù)合材

6、料層合體力學(xué)參數(shù)的計(jì)算公式，得出根土復(fù)合材料層合體剛度系數(shù)與植物根系加筋率之間的關(guān)系式，為根土復(fù)合體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的力學(xué)計(jì)算提供一套完整的理論計(jì)算公式。
　　最后，根據(jù)推導(dǎo)的計(jì)算公式對(duì)根土復(fù)合材料單層體的力學(xué)參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，將理論計(jì)算值與試驗(yàn)值進(jìn)行對(duì)比分析，發(fā)現(xiàn)理論計(jì)算值與試驗(yàn)值基本吻合，誤差在可接受的范圍內(nèi)，且偏于保守，安全系數(shù)較高，可以用于指導(dǎo)工程技術(shù)人員在香根草植物護(hù)坡的實(shí)踐中采用這套理論計(jì)算公式，避免進(jìn)行大量的試驗(yàn)操作，同時(shí)，減少