树根固坡对高填路堤稳定性作用机理研究

发布时间：2018-10-13 12:28

【摘要】：近年来公路、铁路等交通设施在全国范围内快速发展,特别是在西部地区,交通事业的发展更是空前迅猛。在交通建设的过程中不可避免地会产生一些填方较高路堤,这些路堤由于缺乏必要的保护措施极易发生边坡失稳破坏,由此产生的边坡稳定性问题十分突出,主要表现为:边坡在自身重力或荷载的作用下发生深层失稳破坏以及边坡在雨水或流水的侵蚀下发生边坡浅层滑移和水土流失。目前,对于这类问题主要采用的是传统的土工方法,如添加锚杆、抹面防护等,但具有一定的限制,如使用期限短、经济性差、不美观、破坏生态环境等,而常见的生态方法如在边坡上种植草类或灌木类植株又只能起到一定的护坡作用,对于深层边坡的防护效果几乎为零,在这种情况下,植树固坡技术应运而生。高大的乔木不仅具有茂密盘踞在土体浅层的细根,还具有深入到土体深处的粗根,这两种类型的根系分别在边坡土体的浅层和深层发挥着不同的作用对边坡进行周全的保护,不仅如此,在边坡上种植植物,还能够恢复破坏的生态环境,净化道路范围内的空气,美化道路沿线的景观,从而提高道路整体的服务水平。植物防护具有长久的适用性,随着时间的增长,其防护加固作用还能与日俱增。植物防护具有很好的经济性,在相同条件下比土工方法更加节约工程开支。因此,论文对植树固坡理论及其应用进行了研究,分析了分布在土体内的植株根系发挥防护加固作用的原理和过程,运用数值计算的方法分析了植株在边坡上的排布方式对边坡稳定性的影响,主要研究内容和成果如下:①系统地分析了植物根系与边坡土体之间的力学作用,通过受力分析得到植株根系对边坡的加固主要是由于土体在荷载的作用下产生塑性应变和位移,从而产生局部裂缝,使得穿过裂缝植株根系和土体产生相对的错动从而调动了根系的拉力,拉力通过植株根系和土体之间的摩擦作用传到土体上使裂缝两侧土体在根系的连接下保持稳定从而达到保护的作用。②通过分别对浅层根系和深层根系进行进一步的研究,发现两种根系具有近似的作用原理,只是作用范围和作用程度有所不同,据此将浅层根系的作用定义为加筋防护,将盘踞在边坡浅层的根系看作添加在土体中的钢筋网从而提高根系分布区域的内聚力;将深层根系的作用定义为锚固防护,将深入土体深层的粗大根系定义为全长粘结型锚杆,通过锚杆的锚固作用防止土体的深层滑移。③结合理论建立适当的有限元分析模型,通过有限元软件ANSYS对建立的模型进行分析,得到通过在边坡上栽种高大的乔木可以增加边坡稳定性的结论,其加固效果与植株的栽种位置和根系分布深度有关,经分析发现通过在边坡底部和顶部种植植株对边坡稳定性的增加较为明显。不同的边坡坡度决定了不同的潜在滑动面位置,边坡坡度越大,植株的有效加固范围越小。对于公路边坡而言,适宜将植株种植在坡脚处,论文还对坡脚处植株距离坡脚距离、根系深度、植株间距、边坡高度等因素对加固作用的影响分别进行了系统的分析,得到了最佳的植株排布方式。
[Abstract]:......
【学位授予单位】：重庆交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U416.14

【参考文献】