【摘要】：植被固土護坡效應主要表現在水文效應和力學效應兩方面。其中水文效應包括植物莖干枝葉的降雨截留作用和削弱雨滴濺蝕作用,植物莖干枝葉及其腐殖質抑制地表徑流作用;力學效應包括植被須狀根系的加筋作用和主直根系的錨固作用等。本文以張家口地區(qū)公路生態(tài)邊坡地質環(huán)境為背景,針對沙地柏護坡植被開展植被根系固土護坡的力學效應研究。主要從沙地柏根系加筋作用、根系力學特性、根土界面摩阻特性、沙地柏根系的錨固作用等方面開展試驗和有限元研究。得出結論如下:1.通過三軸試驗得出:在土體中摻入根系顯著提高土體的抗剪強度,沙地柏須根對土體起到有效加筋作用。根系加筋作用主要通過提高土體黏聚力達到提高土體強度的目的,對內摩擦角的影響較小可以忽略,并且根土復合體黏聚力隨土體含根密度的增大而增大;根土復合體黏聚力隨含水率的增加而降低,通過數據擬合得出根土復合體黏聚力與含水率的對數值成反比;通過探究根土復合體黏聚力增量△c與根含量的關系,在庫倫定律的基礎上推導建立沙地柏根系加筋效應的抗剪強度公式。2.通過沙地柏根系的抗拉試驗得出:沙地柏根系抗拉力與根直徑呈正相關,近似為冪函數關系。3.通過沙地柏根系與土界面的直剪試驗得出:隨著沙地柏根系入土越深,根系與土體的摩阻力近似呈線性增大;在試驗條件下沙地柏根系與土界面摩擦系數為0.589,沙地柏根系與土界面的黏聚力c為13.73kPa,界面內摩擦角為24.399°;推導表明種沙地柏根土界面在直剪試驗條件下本構關系為雙曲線關系。4.通過有限元軟件模擬得出:地質分層是滑坡發(fā)生的重要條件;對比沒有沙地柏根系的邊坡,雖然有沙地柏根系邊坡中沙地柏主根系深度沒有觸及到邊坡的潛在滑動面,但是依然起到錨固的作用,邊坡模型無論從滑動變形還是穩(wěn)定系數均得到改善,沙地柏根系對邊坡穩(wěn)定具有一定的貢獻價值;在強降雨條件下,邊坡的滑動變形急劇增大,邊坡穩(wěn)定系數大幅下降。對比沙地柏根系的加固效果,水力作用在邊坡穩(wěn)定性中還是起主導作用;對比兩種根系模型的固坡效果得出,沙地柏垂直坡面生長根系固坡效果要優(yōu)于垂直地面生長根系的固坡效果,所以在護坡植物的選取中,不應只是考慮植被根系生長深度同時應考慮植被根系的發(fā)散程度。沙地柏植被根系密度大,生長角度廣比較適于做為護坡植被的選擇。
【學位授予單位】：河北建筑工程學院
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TU43
【圖文】：

圖 4-1 沙地柏根系抗拉試驗前Fig4-1 prior to Sabina vulgaris’root tensile test圖 4-2 沙地柏根系抗拉試驗后Fig4-2 after Sabina vulgaris’root tensile test經統計篩選試驗數據如下表 4-1：表 4-1 沙地柏根系抗拉試驗數據表Table 4-1 Sabina vulgaris’root tensile test data

圖 4-1 沙地柏根系抗拉試驗前Fig4-1 prior to Sabina vulgaris’root tensile test圖 4-2 沙地柏根系抗拉試驗后Fig4-2 after Sabina vulgaris’root tensile test經統計篩選試驗數據如下表 4-1：表 4-1 沙地柏根系抗拉試驗數據表Table 4-1 Sabina vulgaris’root tensile test data

【參考文獻】

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1 虎嘯天;余冬梅;付江濤;胡夏嵩;趙丹;栗岳洲;李光瑩;朱海麗;;柴達木盆地鹽湖區(qū)鹽生植物根-土復合體抗剪強度試驗研究[J];冰川凍土;2015年06期

2 田佳;曹兵;及金楠;李才華;郭婷;謝彥斌;袁博;;花棒根-土復合體直剪試驗的有限元數值模擬與驗證[J];農業(yè)工程學報;2015年16期

3 李華坦;胡夏嵩;趙玉嬌;盧海靜;李國榮;朱海麗;;植物根系增強土體抗剪強度機理研究進展[J];人民黃河;2014年08期

4 格日樂;張成福;蒙仲舉;斯琴;吳映東;;3種植物根-土復合體抗剪特性對比分析[J];水土保持學報;2014年02期

5 李為萍;史海濱;梁建財;王寧;苗慶豐;;基于三軸試驗的根土復合體抗剪性能試驗研究[J];灌溉排水學報;2013年02期

6 余芹芹;喬娜;盧海靜;胡夏嵩;李國榮;朱海麗;;植物根系對土體加筋效應研究[J];巖石力學與工程學報;2012年S1期

7 肖本林;羅壽龍;陳軍;鄧友生;鄭建強;;根系生態(tài)護坡的有限元分析[J];巖土力學;2011年06期

8 張鋒;凌賢長;吳李泉;王立娜;朱占元;吳昊;;植被須根護坡力學效應的三軸試驗研究[J];巖石力學與工程學報;2010年S2期

9 李國榮;胡夏嵩;毛小青;朱海麗;倪三川;喬娜;余芹芹;陳桂琛;;青藏高原東北部黃土區(qū)灌木植物根系護坡效應的數值模擬[J];巖石力學與工程學報;2010年09期

10 言志信;宋云;江平;王后裕;;植被護坡中植物根和巖土相互作用的力學分析[J];應用數學和力學;2010年05期

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1 王林和;;沙地柏——干旱半干旱區(qū)植被建設的優(yōu)良樹種[A];2003年內蒙古自治區(qū)自然科學學術年會優(yōu)秀論文集[C];2003年

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1 嵇曉雷;基于植被根系分布形態(tài)的生態(tài)邊坡穩(wěn)定性研究[D];南京林業(yè)大學;2013年

2 周云艷;植物根系固土機理與護坡技術研究[D];中國地質大學;2010年

3 楊璞;根土復合體極限載荷的數值計算方法和實驗研究[D];清華大學;2008年

4 宋維峰;林木根系與均質土間相互物理作用機理研究[D];北京林業(yè)大學;2006年

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1 李寧;四種喬木根系抗拉特性的影響因素研究[D];北京林業(yè)大學;2016年

2 郭勇;高海拔嚴寒地區(qū)石馬公路邊坡植被防護研究[D];成都理工大學;2014年

3 苑淑娟;4種植物單根抗拉力學特性的研究[D];內蒙古農業(yè)大學;2010年

4 吳昊;植被根系護坡力學效應分析途徑研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2009年

5 宋慶豐;根系固土作用及植物護坡穩(wěn)定性研究[D];西南交通大學;2008年

6 及金楠;基于根土相互作用機理的根錨固作用研究[D];北京林業(yè)大學;2007年

7 陳輝;加筋土強度理論及加筋路堤有限元分析[D];長安大學;2005年

本文編號：2721546