镇江地区典型乔木根系对土质边坡稳定性影响研究

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植被护坡是护坡固坡的常用工程技术,它除了具有良好的固坡效果,还具有经济、环境和人文等多种效益。近几年国内外对植被护坡进行大力发展,护坡技术得到了飞速发展,但是目前对于植被的固土机理还处于探索阶段,需要进一步的研究。植物护坡的主要机理植物根系的固土效果,结合植被根系固土的力学机理,以镇江地区常见的乔木垂杨与枫杨根系为研究对象,通过三轴剪切试验得到根土复合土的抗剪强度参数,得出根系对于土体的具体影响。并根据三轴试验所得数据结果,利用MIDAS有限元软件建立土质边坡模型并且建立根系计算模型。本文主要就不同护坡植被、不同种植位置、不同边坡坡度、植被根系深度四方面来进行土质边坡模型的数值模拟参数设计,通过强度折减法进行边坡稳定性的有限元数值模拟,再与实际工程对比,从而指导边坡覆绿。主要得出以下结论:
  (1)植物根系可看作天然的柔性加筋材料,根系形态对土体加固效果有较大影响,对土体抗剪强度起主要作用的是垂直根系,水平根对其影响微弱。不同植被根系对土体的影响也存在巨大差异。
  (2)通过三轴试验可以发现植物根系对土体的粘聚力有增强作用,植物根系越发达,其对土体的增强效果越明显;根系密度对根土复合土粘聚力也有增强作用,但效果一般;植物根系对土体内摩擦角影响不大。
  (3)本次MIDAS建立根系模型的最佳弹性模量取值为250MPa,对于边坡稳定性数值模拟,其结果与实际结果相接近。建立根系模型可以极大的简化以后数值模拟的步骤,为以后的边坡数值模拟提供参考,并且可以直观看出植被根系对边坡稳定性的影响。
  (4)对于浅层滑坡,植物根系通过增强土体抗剪强度来提高边坡稳定性。不同位置的植被根系对边坡的稳定性有不同的影响,本文研究的植被根系最佳布置位置在坡脚附近;植被根系对边坡稳定性的提高作用与根系的深度有关,但并非植被根系越深对边坡的加固效果越好,植物根系穿过滑动面后对边坡稳定性的贡献不大,所以对于浅层滑坡护坡植物不需要选择深根植物;坡度对植被根系加固效果影响不大。
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