黃土地區(qū)公路邊坡植物根系加筋特性研究.pdf

1、隨著交通基礎設施建設的推進和交通領域的各項深化改革，黃土地區(qū)的高等級公路建設得到了大規(guī)模發(fā)展，同時建設質(zhì)量在不斷的提高，建設水平在不斷的提升。黃土具有特殊的形成過程、成分和性質(zhì)，在降雨條件下無防護邊坡容易沖刷破壞，而過去對邊坡抗沖刷穩(wěn)定性基本上都是從土力學的角度去計算分析，對降雨條件下因雨水降落對坡面的濺擊沖刷及雨水滲流對坡體基質(zhì)吸力的減少，從而導致邊坡穩(wěn)定性降低研究甚少。因此，對黃土地區(qū)公路邊坡植物根系加筋特性進行深入系統(tǒng)地研究顯得十

2、分必要，進一步分析黃土的物理力學性質(zhì)、土質(zhì)特性對邊坡變形機理及變形規(guī)律的影響，不同植物根系對土體變形與強度特性的影響。探索適合黃土地區(qū)的植物配置及植物根系固土數(shù)學模型，為后續(xù)子午嶺林區(qū)公路生態(tài)建設順利推進提供參考，具有重要的研究價值。
　　本論文以青島至蘭州國家高速公路雷家角（陜甘界）至西峰段生態(tài)邊坡技術研究實際工程為背景，該公路穿越子午嶺自然保護區(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)防護是公路生態(tài)環(huán)境建設的重要內(nèi)容，對公路的建設和營運影響較大。本文針對黃土地區(qū)公路邊坡植物根系加筋特性展開的主要研究內(nèi)容如下：
　　首先，對黃土工程特性、植被根系加筋試驗、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內(nèi)外研究現(xiàn)狀進行綜述。在此基礎上，敘述了雷西高速公路的邊坡特點、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子午嶺隧道進口邊坡土體的礦物成分和微觀結(jié)構(gòu)進行

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

5、梯度對降雨條件下邊坡穩(wěn)定性破壞的機理進行了詳細分析，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，接著運用GEO-SLOPE2007（SEEP/W、SLOPE/W及SIGMA/W耦合）軟件進行降雨條件下的根-土復合體邊坡穩(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，植物根系對加固、保護邊坡體有可支持的力學依據(jù)，植物根