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植被护坡对边坡稳定性的应用研究

作　者: 闫昌明
导　师: 言志信
学　校: 中南林业科技大学
专　业: 森林工程
关键词: 植被护坡原生态立体固坡力学模型植被选型数理分析法
分类号: S157
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
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内容摘要

在工程建设中,经常有大量的开挖破坏了原有植被,造成大量的裸露土坡和岩石边坡,导致严重的水土流失和生态环境失衡。植被护坡是利用植被涵水固土的原理稳定边坡同时美化生态环境的一种新技术,是涉及岩土工程、恢复生态学、植物学等多学科于一体的综合工程技术。植物防护设计最基本的指标是植物根系的加固能力,植物根系在岩土介质中受力的复杂性和多变性,使得其加固能力的计算十分困难。在许多工程问题中,植被护坡的设计计算仍停留在经验阶段。通过阅读大量的国内外文献,在总结前人研究成果的基础上,本文通过对草本植物的根系与土体的相互作用的研究分析,在实验的基础上,建立了草本植物与土体的力学作用模型,定量的分析了草本植物根系分布与土体粘聚力和抗剪力增加的关系；对于木本植物,切向加固能力对控制岩土体扩容、离层、剪切破坏起着重要作用,是边坡防护设计的重要参数之一。本文根据植被护坡作用机制、试验分析,建立了根系切向加固力试验模型,探讨了植被根系单根护坡能力的理论计算解,从而为边坡植物防护设计提供了理论依据。本文根据植被边坡的力学效应和水文效应,提出了立体固坡的新方法,并通过工程进行可行性研究和稳定性分析,得到了良好效果,对今后植物护坡提供了重要的理论意义和应用价值。此外,本文还从“原生态”的角度,提出了集稳定性、协调性、适应性、观赏性、环保性、经济性于一体的“原生态”植被护坡理论,并在坡面植被选择过程中,运用植物群落演替理论,将边坡绿化的各项影响因子标准化,运用数理分析法,计算出各项影响因子的排序,选择最佳“原生态”立体固坡植物种类。最后,结合具体的工程实例,提出了用于实际工程中植物固坡的工程设计施工方法,通过对实际工程植被护坡试验的观测,检验了植被护坡的抗冲刷效果良好,并且其边坡稳定性通过力学模型分析得到了验证,这对于实际工程能起到重要的指导作用。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-10
1 绪论  10-18
  1.1 选题依据及研究意义  10-11
    1.1.1 改善生态环境  10-11
    1.1.2 节约经济成本,促进社会发展  11
  1.2 植被护坡国内外研究历史及现状  11-13
    1.2.1 植被护坡国外研究进展  12
    1.2.2 植被护坡国内研究进展  12-13
  1.3 问题的提出  13-16
    1.3.1 从护坡理论及技术应用等方面已进行的研究  13-15
    1.3.2 存在的主要问题  15-16
  1.4 研究的目的与内容  16
    1.4.1 研究目的  16
    1.4.2 主要研究内容  16
  1.5 拟解决的问题  16
  1.6 研究的技术路线  16-18
2 植被护坡对边坡稳定性的基本理论研究  18-40
  2.1 边坡稳定的影响因素、原因、破坏类型及特征  18-20
    2.1.1 影响边坡稳定性的主要因素  18-19
    2.1.2 边坡失稳的原因  19-20
    2.1.3 边坡的破坏类型与特征  20
  2.2 边坡防护的技术与方法  20-21
    2.2.1 支挡结构防护技术  20
    2.2.2 植被护坡技术  20-21
    2.2.3 边坡防护方法及目的  21
  2.3 植被护坡与传统护坡的比选  21-25
    2.3.1 传统护坡的优缺点  21-22
    2.3.2 植被护坡的优缺点  22-23
    2.3.3 适用范围比选  23
    2.3.4 主要功能比较  23-24
    2.3.5 经济效益比较  24-25
  2.4 植被护坡的机理分析  25-39
    2.4.1 根系的力学效应  26-36
      2.4.1.1 草本植物根系分布特征  26-27
      2.4.1.2 草本植物根—土相互作用力学模型的建立  27-33
      2.4.1.3 木本植物根系分布特征分析  33-34
      2.4.1.4 木本植物根对土体加固作用最大时力学模型的建立  34-36
    2.4.2 植被的水文效应  36-39
      2.4.2.1 降雨截留  36-37
      2.4.2.2 削弱溅蚀  37
      2.4.2.3 抗冲刷  37-39
  2.5 小结  39-40
3 "原生态"立体固坡植被建植理论研究  40-64
  3.1 引言  40
  3.2 高速公路施工对生态环境的影响  40
  3.3 当前边坡绿化存在的不足  40-41
  3.4 "原生态"的基本原理研究  41-44
    3.4.1 边坡设计调查  42
    3.4.2 "原生态"植被恢复必须满足的条件  42-43
    3.4.3 边坡绿化应遵循的生态学原理  43-44
  3.5 立体固坡的应用研究  44-50
    3.5.1 立体固坡植物荷载对边坡稳定性的影响分析  46-48
    3.5.2 立体植物对边坡稳定性的效果分析  48-50
  3.6 植被选型  50-54
    3.6.1 植被选型的原则  51-52
      3.6.1.1 一般规定  51
      3.6.1.2 植被种子选取应遵循的基本原则  51
      3.6.1.3 边坡植被生态系统功能与服务(即生态效益)最优化原则  51-52
    3.6.2 植被选型的指导思想  52
    3.6.3 植物群落设计  52-53
    3.6.4 植物播种量设计  53-54
  3.7 "原生态"立体固坡的建植研究  54-61
    3.7.1 依据生态学原理实施边坡绿化防护工程的建植理论研究  54-58
      3.7.1.1 遵循物种适应性原理选择绿化草种  54-55
      3.7.1.2 遵循生物多样性和生态位原理进行混播种植  55-56
      3.7.1.3 遵循物种共生和生态位原理进行"对号入座"式种植  56-57
      3.7.1.4 遵循限制因子和力能学原理加强播种后的管理  57-58
    3.7.2 运用数理分析方法进行建植试验研究  58-61
      3.7.2.1 试验研究方法  58
      3.7.2.2 试验研究原理  58
      3.7.2.3 试验研究的步骤及数理分析  58-61
  3.8 小结  61-64
4 植被护坡工程实例应用  64-74
  4.1 基本情况调查  64-65
    4.1.1 工程概况  64
    4.1.2 气候、水文调查  64
    4.1.3 土质调查  64
    4.1.4 边坡类型调查  64-65
    4.1.5 当地植被调查  65
  4.2 边坡失稳情况及原因分析  65-66
  4.3 护坡植被选择  66-68
  4.4 工程施工  68-71
    4.4.1 试验工地概况  68
    4.4.2 施工工艺流程  68
    4.4.3 施工关键步骤  68-71
  4.5 小结  71-74
5 结论与展望  74-76
  5.1 结论  74
  5.2 展望  74-76
参考文献  76-82
致谢  82-83
在读期间的科研项目  83
在读期间发表的论文  83
其它期间发表的论文  83

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