香根草对花岗岩残积土边坡稳定性的影响研究

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广东地区夏季花岗岩残积土滑坡事故时常发生,在如今“双碳”的发展目标前提下,采用具有适应性广、根系发达以及生态效益高等优点的香根草作为护坡植物对花岗岩残积土边坡进行生态支护显得尤为必要。本文将在植物根系力学及水力固土机制的理论基础上,通过常规三轴固结排水试验以及通过Geostudio有限元分析软件建立一维蒸发渗透数值模型,分别探究香根草对花岗岩残积土的力学及水力加固效应。此后建立二维边坡数值模型深入分析香根草两种固土效应对花岗岩残积土边坡稳定的相对重要性,分析各固土效应参数对边坡稳定的敏感性影响,并比较香根草与常见护坡植物狗牙根以及鸭脚木的边坡支护效果。最后对香根草—花岗岩残积土边坡在不同边坡角度、不同降雨强度以及不同降雨持时下的边坡稳定性系数进行分析,探究香根草护坡的可靠性,针对不同的降雨强度下的降雨持续时间设定预警值,为后续的香根草对花岗岩残积土边坡的支护设计提供参考。本文主要得出以下几点结论:(1)香根草根系对花岗岩残积土黏聚力的提升效果十分明显,而对内摩擦角提升效果极小,可忽略不计。(2)降雨事件当中香根草根系的水力效应能够维持花岗岩残积土的基质吸力在一较高水平,而在干燥事件中,相较于其他根系形态的植物,能够在0至2m的土体深度范围内保持更高的基质吸力,而且根系长度越大,整个根区范围内基质吸力的诱导效果越好。(3)在干燥以及短时间降雨时期,根系的水力效应对边坡稳定起主导作用,而随着强降雨时间的不断持续,维持边坡的稳定性需要依靠根系力学效应与之协同配合。在参数敏感性方面,根土复合体黏聚力以及饱和渗透系数改变对花岗岩残积土边坡的安全系数的影响较大,而进气值以及最大蒸腾速率的影响较小。(4)香根草对花岗岩残积土边坡的支护效果要明显优于狗牙根以及鸭脚木等常见护坡植物,在角度为35度的花岗岩残积土边坡采用香根草根系支护手段能够在100-300mm/day的强降雨天气下维持长期稳定性,该角度下的边坡单独采用香根草生态支护即可达到稳定效果;角度为45度的边坡在强降雨天气在虽然能保持较长的稳定,但仍建议施加其他工程手段加以配合;而对于角度为55度的高角度边坡,建议削坡后对其进行香根草的生态支护,或者采取工程措施进行支护。
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