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黄土地区路基边坡生态防护技术研究

作　者: 杨惠林
导　师: 谢永利
学　校: 长安大学
专　业: 道路与铁道工程
关键词: 黄土地区路基边坡防护技术土工格室生态挡墙病害机理
分类号: U416.14
类　型: 博士论文
年　份: 2006年
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内容摘要

随着我国经济发展进入一个新的阶段，生态破坏和环境污染已经成为重大的社会问题。生态环境保护的理念逐渐得到普及，并受到重视。近年来，由于高等级公路的大规模建设，经常需要开挖大量边坡。边坡的开挖破坏了原有的植被覆盖层，导致出现大量的次生裸地以及严重的水土流失现象，加剧了生态系统的退化。这种现象在我国北方的干旱地区尤为明显。公路工程建设者受到来自生态环境保护方面的压力越来越大，如何快速恢复开挖边坡的生态环境并实现坡面的植被保护是一个亟需研究和解决的问题。针对保护生态环境、提高公路旅行的舒适度、改善和弥补工程护坡方法的不足、以及解决北方干旱地区植物在边坡存活与附着技术难题上的迫切需求，本文就黄土地区路基边坡的生态防护技术进行了系统研究。本文主要从干旱地区湿陷性黄土边坡病害类型和产生机理；干旱地区湿陷性黄土路基边坡防护形式的综合评价分析；复合型植物防护结构形式等三个方面进行研究。研究过程直接针对当前湿陷性黄土地区公路工程中出现的路基路面病害，依托甘肃省的兰临、兰海、白兰、巉柳、尹中等几条高速公路建设，结合己建的多条湿陷性黄土地区公路实际情况，总结和借鉴湿陷性黄土地区和其他一些地区在该方面的最新研究成果和经验。研究借助大量的室内外试验，分析和探求了各种病害产生的原因和机理，并对各种病害提出了切实可行的防治措施，最终形成了一套关于湿陷性黄土地区公路路基路面病害防治的较为系统的理论与方法，为湿陷性黄土地区的公路黄土边坡病害防治工作建立了理论依据。同时，研究中提出的病害处治措施，能直接为该类地区公路工程中采用或作为参考。通过研究得到以下主要结论：(1)在湿陷性黄土地区，植被护坡作为一种柔性，开放式的防护措施很好地克服了刚性护坡措施的不足；(2)对黄土边坡实施植物防护措施时，土工格室与植草相结合的复合式边坡防护措施能有效保障草种和幼苗免受暴雨冲刷；(3)提出了土工格室+植物复合型护坡设计型式：土工格

全文目录

摘要  4-6
Abstract  6-12
第一章绪论  12-21
  1.1 课题研究背景  12-13
  1.2 国内外研究概况  13-16
    1.2.1 植物护坡理论研究简介  13-15
    1.2.2 植物护坡工程技术应用方面的进展  15-16
  1.3 存在的主要问题  16-19
  1.4 主要内容及研究思路  19-21
    1.4.1 研究主要内容  19-20
    1.4.2 技术路线  20
    1.4.3 研究思路  20-21
第二章黄土路基边坡病害特征与类型  21-32
  2.1 概述  21-22
  2.2 黄土路基边坡病害调查  22-24
    2.2.1 Ⅰ区(东南区)  23
    2.2.2 Ⅱ区(中部区)  23
    2.2.3 Ⅲ区(西部区)  23
    2.2.4 Ⅳ区(北部区)  23-24
  2.3 黄土路基边坡病害特征分析  24-29
    2.3.1 Ⅰ区(东南区)  24-25
    2.3.2 Ⅱ区(中部区)  25-26
    2.3.3 Ⅲ区(西部区)  26-28
    2.3.4 Ⅵ区(北部区)  28-29
  2.4 黄土路基边坡病害类型划分  29-31
  2.5 小结  31-32
第三章黄土路基边坡防护技术  32-63
  3.1 概述  32-33
  3.2 黄土路基边坡防护技术要点  33-35
    3.2.1 根据气候条件,确定坡面工程防护技术  34
    3.2.2 根据边坡地质模型设置工程防护型式  34-35
    3.2.3 坡脚古土壤层密集时采用浆砌片石护面墙  35
    3.2.4 坡面工程防护的排水  35
  3.3 矿物型保水材料特性  35-38
    3.3.1 现有保水剂简介及评价  35-36
    3.3.2 矿物保水材料性能评价  36-38
  3.4 土工格室复合型边坡防护技术  38-57
    3.4.1 土工格室植草护坡设计  38-43
    3.4.2 生态挡墙设计  43-57
  3.5 复合型边坡防护设计施工要则  57-60
    3.5.1 土工格室植草护坡  57-59
    3.5.2 生态挡墙  59-60
  3.6 小结  60-63
第四章黄土路基边坡加固机理  63-85
  4.1 概述  63
  4.2 黄土路基边坡病害机理分析  63-67
    4.2.1 坡面雨水冲刷侵蚀机理  63-66
    4.2.2 边坡的侵蚀-失稳破坏机理  66
    4.2.3 坡体的深层失稳滑坡机理  66-67
  4.3 植物护坡机理分析  67-81
    4.3.1 草本植物根系护坡作用的力学分析  67-71
    4.3.2 木本植物护坡作用的力学分析  71-77
    4.3.3 植物护坡的水文效应  77-79
    4.3.4 植物护坡的蒸腾排水效应  79-80
    4.3.5 植物护坡技术的评述  80-81
  4.4 土工格室加固机理分析  81-84
    4.4.1 土工格室简介  81
    4.4.2 土工格室护坡机理分析  81-84
  4.5 小结  84-85
第五章黄土路基边坡冲刷模型试验  85-111
  5.1 试验目的与冲蚀机理  85-90
    5.1.1 试验目的  85
    5.1.2 黄土路堤边坡冲蚀机理  85-90
  5.2 试验设计与试验方案  90-95
    5.2.1 模型参数选取  90-92
    5.2.2 钢槽设计  92
    5.2.3 供排水系统设计  92-93
    5.2.4 填土设计  93
    5.2.5 测量参数及量测系统  93
    5.2.6 试验方案  93-95
    5.2.7 试验步骤  95
  5.3 黄土路基边坡冲蚀过程模拟  95-97
    5.3.1 无防护黄土坡面的径流冲蚀过程  95-97
    5.3.2 格室防护的边坡径流冲蚀过程  97
  5.4 试验成果分析  97-109
    5.4.1 坡度对冲蚀的影响  98-99
    5.4.2 流量对冲蚀的影响  99-103
    5.4.3 格室防护的工程作用  103-109
    5.4.4 格室规格对冲蚀量的影响  109
  5.5 小结  109-111
    5.5.1 路堤边坡降雨冲蚀规律  109-110
    5.5.2 土工格室边坡防护的作用  110-111
第六章黄土路基边坡防护数值分析  111-146
  6.1 数值分析软件  111-117
    6.1.1 概述  111-112
    6.1.2 数值计算技术  112-115
    6.1.3 材料本构模型  115-117
  6.2 土工格室植草护坡仿真分析  117-122
    6.2.1 计算模型  117-119
    6.2.2 网格划分  119
    6.2.3 数值仿真分析成果  119-122
  6.3 生态挡墙仿真分析  122-144
    6.3.1 建立计算模型  122-123
    6.3.2 计算技术处理  123
    6.3.3 生态挡墙变形性状  123-134
    6.3.4 生态挡墙受力性状  134-142
    6.3.5 破坏方式  142
    6.3.6 塑性区的开展  142-144
  6.4 小结  144-146
    6.4.1 土工格室植草护坡数值仿真分析  144-145
    6.4.2 生态挡墙数值仿真分析  145-146
第七章实体工程现场测试与推广应用  146-164
  7.1 生态挡墙现场测试  146-154
    7.1.1 挡土墙上土压力的影响因素  146
    7.1.2 土压力测试结果  146-152
    7.1.3 土压力测试结果分析  152-154
    7.1.4 生态挡墙现场测试成果小结  154
  7.2 黄土地区路基边坡生态防护技术推广应用  154-162
    7.2.1 土工格室值草护坡工程  154-155
    7.2.2 生态挡墙工程  155-158
    7.2.3 叠置式土工格式生态护坡  158-159
    7.2.4 绿化防护板生态护坡  159-162
  7.3 研究成果的经济、环境及社会效益综合评价  162-164
    7.3.1 天然矿物型保水剂的综合评价  162-163
    7.3.2 植物-土工材料复合型护坡技术的综合评价  163-164
第八章主要结论与建议  164-168
  8.1 主要结论  164-166
  8.2 进一步研究建议  166-168
参考文献  168-175
博士期间发表论文  175-176
致谢  176

黄土地区路基边坡生态防护技术研究

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