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文檔簡(jiǎn)介
1、草灌植被在邊坡防護(hù)工程中具有廣闊的應(yīng)用前景,但由于在草灌根系與土相互作用機(jī)理研究方面的欠缺,導(dǎo)致工程實(shí)踐具有一定的盲目性。本文采用模型試驗(yàn)、室內(nèi)試驗(yàn)、理論分析和數(shù)值模擬等方法,從草灌植被的生態(tài)穩(wěn)定性、植被根系形態(tài)及抗拉特性、根土復(fù)合體強(qiáng)度特性和生態(tài)護(hù)坡的邊坡穩(wěn)定性等方面系統(tǒng)研究草灌生態(tài)護(hù)坡機(jī)制,主要的研究成果有:
(1)通過(guò)草灌植被模型試驗(yàn),探討坡度、播種量和草灌比對(duì)植被的地上生物量及覆蓋度的影響規(guī)律,研究植被護(hù)坡的生態(tài)穩(wěn)定性
2、。試驗(yàn)表明,草灌混播樣地保持水土、抗旱保水能力高于純灌木;從生態(tài)護(hù)坡的長(zhǎng)期穩(wěn)定性的角度來(lái)看,最優(yōu)的草灌比為1:5、最佳的播種量為20g/m2。
?。?)開(kāi)展狗牙根與多花木蘭根系形態(tài)分析,結(jié)果表明狗牙根為以須根為主的放射型根系,其根系生物量集中在土層下0~20cm范圍內(nèi);多花木蘭根系屬?gòu)?fù)合根型,其根系生物量等生物指標(biāo)與根莖直徑呈線性正相關(guān),建立了根系直徑與根莖直徑及深度的關(guān)系式。
?。?)對(duì)植物根系進(jìn)行抗拉試驗(yàn),研究根系的
3、應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系、抗拉強(qiáng)度及彈性模量特征。研究表明,根系抗拉力隨直徑的增加均呈冪函數(shù)增加,抗拉強(qiáng)度隨直徑的增加呈冪函數(shù)減少。狗牙根根系的彈性模量在26.55~87.91MPa之間,多花木蘭根系在0.25~2.33GPa之間。建立了不同坡度下多花木蘭根系抗拉強(qiáng)度、彈性模量的分布模型。
(4)進(jìn)行草灌根系土復(fù)合體直剪試驗(yàn),研究齡期和草灌比對(duì)復(fù)合體抗剪強(qiáng)度的影響規(guī)律。研究表明:根土復(fù)合土的抗剪強(qiáng)度高于無(wú)根原狀土,草灌混合的加筋效果優(yōu)于單
4、獨(dú)的草本或灌木根系加筋。植物根系增加了土體的粘聚力和內(nèi)摩擦角。90天時(shí)根土復(fù)合體粘聚力約為無(wú)根原狀土的3倍。
?。?)在考慮植被的重力、間距,植被根系的形態(tài)分布與強(qiáng)度特征的條件下,推導(dǎo)出滑動(dòng)面平行于坡面的邊坡穩(wěn)定系數(shù)的計(jì)算公式。結(jié)合ANSYS有限元數(shù)值模擬,研究邊坡淺層穩(wěn)定性的影響因素。研究表明:植被的存在減小了坡頂?shù)膹埨瓍^(qū)和坡腳的剪應(yīng)力集中帶,對(duì)邊坡淺層穩(wěn)定性有利,但對(duì)深層穩(wěn)定性影響不大。與無(wú)植被邊坡相比,深度h=0.1m時(shí)植
5、被邊坡穩(wěn)定系數(shù)提高60%(自然狀態(tài))~260%(飽和狀態(tài));深度h=0.7m時(shí),植被邊坡的穩(wěn)定系數(shù)提高約25%(自然狀態(tài))~78%(飽和狀態(tài));而深度超過(guò)根系的長(zhǎng)度穩(wěn)定性略有降低。坡度越大,根系承受的拉應(yīng)力越大,有植被邊坡穩(wěn)定系數(shù)提高的幅度較無(wú)植被邊坡有所增加。灌木間距為20cm×20cm時(shí)有利于邊坡的主應(yīng)力與剪應(yīng)力的均勻分布,而間距對(duì)邊坡穩(wěn)定系數(shù)的影響不大。
本文的研究成果對(duì)于生態(tài)護(hù)坡的設(shè)計(jì)和施工具有重要的指導(dǎo)意義,為環(huán)境保
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