不同根系布置模式对降雨条件下边坡稳定性的影响

由于目前植被护坡时根系布置模式主要依靠工程经验,降雨条件下不同根系布置模式对边坡稳定性的影响尚缺乏系统研究。采用PLAXIS 3D有限元软件研究了不同根系布置模式对降雨条件下边坡稳定性的影响,重点研究了降雨后边坡最大位移、失稳滑动面、失稳时塑性点分布以及最小安全系数的区别。模拟结果表明,根系护坡可以显著减小降雨引起的边坡位移,但不同根系布置模式对边坡位移的控制效果由大到小依次为混合根系、相交根系、竖直根系、水平根系、倾斜根系,其中混合及相交根系布置模式时位移减小率分别达到了90.7%和90.6%。对边坡进行整体安全性分析发现,不同根系布置模式下边坡失稳滑动面范围接近,均位于上坡顶5 m(二分之一坡高)到坡脚处。此外,根系护坡加固了边坡表面土体的抗剪强度,减少了表层土体的塑形点分布,但不同根系布置模式对边坡塑形点分布却无影响。同时,是否采用根系护坡或采用不同根系布置模式对边坡最小安全系数无显著影响。     

黄土区管道加筋干打垒护坡防护方法

油气管道大开挖施工方法对坡面环境和植被破坏严重,途经黄土斜坡的油气管道普遍受到管沟水土流失和坡面失稳的威胁。为了提高黄土区管道坡面防护效果,以兰郑长成品油管道陕西段干线、庆阳支线为例,对管道大开挖处黄土斜坡进行病害分析,提出了三七灰土加草筋干打垒护坡方法:在坡脚设置护脚矮墙,坡面采用添加了草筋的夯实三七灰土,坡顶及平行于管道两侧布设排水沟。对35处典型黄土区管道斜坡加筋干打垒的水工工程进行效能评价,结果表明:加筋干打垒护坡的使用寿命长,防护效果良好,有较高的可行性、经济性及安全性。     

排土场边坡土壤抗冲性空间变异性特征

为了深入研究排土场坡面侵蚀过程机理,加快矿山废弃地土地复垦进程,采用传统统计学和地统计学相结合的方法,以海州露天矿排土场边坡为研究对象,利用改进的原状土水槽冲刷法,研究了排土场土石混合边坡土壤抗冲性的空间变异性特征及砾石对其影响.结果表明:砾石含量沿排土场坡面在6.55％～38.55％之间,不同坡位间差异不显著,砾石含量与土壤抗冲性之间存在一定程度的负相关关系;土壤抗冲性指数的变异系数为25.63％,属于中等变异性;土壤抗冲指数的理论模型为高斯模型,块金系数Co/(Co+C)为34.2％,在变程为16.85 m内具有中等强度的空间相关性;土壤抗冲指数的空间分布表现为沿坡长方向,从坡顶到坡底脚,呈现先减小后增大的趋势,最大值位于坡顶处,最小值以“岛状”位于坡面中部.     

静力及动力条件下边坡稳定性研究

地震条件、静态条件下的边坡稳定性差异是边坡抗震设计的难点,研究静力和动力条件下边坡稳定性差异及其稳定性特征可为合理把握地震边坡稳定性提供依据和指导。文章利用常用岩土计算软件FLAC~(3D)对边坡进行了静力和动力分析,阐明了数值分析时如何设置模型边界条件,并对选用的地震波合成、输入、转化为动力时程以及对地质体的阻尼进行了合理设置;选用了更符合土体力学特性的应变软化模型,对不同收敛标准和边坡在静力和动力两种作用下的安全系数进行了比较和分析。结果表明:在静力和动力分别作用下边坡的安全系数相差较大,相同条件下静力安全系数为1.4,动力安全系数为1.1;静力和动力条件下边坡的破坏过程也有较大差别,静力条件下贯通区的形成是坡顶、坡脚同时向滑动面中部进展,动力条件下则由坡脚向坡顶进展。     

退耕还林还草对黄土高原坡地磷素的影响

[目的]探讨不同植被恢复退耕坡面土壤磷素的分布及其迁移特征,为退耕还林还草工程的可持续性及其环境效应评价提供参考.[方法]选取黄土高原中部王东沟小流域退耕年限、土壤和地形条件较一致的柠条灌木地、苜蓿草地和荒地等3种典型植被恢复的长坡面为研究对象,以谷子农地为对照,通过采样测定分析不同植被恢复坡面的植物磷、土壤磷和土壤—植物系统磷库(植物磷库)的差异及其在不同坡位、土层间的空间分布特征.[结果]不同植被恢复样地的地上生物量、植物磷含量和植物磷库均表现为灌木地>草地>农地>荒地,且从坡顶向坡底方向逐渐增加.对于土壤速效磷,灌木坡地在坡面和垂直方向分布较均匀,其他样地则总体表现为坡底速效磷含量较高;不同土层间相比,除草地坡底部位及农地0~20 cm土层外,其余土层土壤速效磷含量整体上随深度增加而增加.0~100 cm土层以上的植物磷库均表现出从坡顶向坡底逐渐增加.土壤全磷分布受退耕植被的影响不明显,主要受土壤母质的影响.[结论]退耕坡面植物磷、土壤磷和土壤—植物系统磷库及其分布受恢复植被措施及其不同水土保持效益的影响;灌木地和草地对退耕坡地磷素具有一定保持作用,能够减少流失的磷素对下游水体的影响,而荒地和农地表现出明显的磷素侵蚀流失趋势.     

喷射厚层基材植被护坡效果分析

对采用喷射厚层基材植被护坡技术的湖北省荆宜高速公路边坡的现场进行调研,讨论和分析了不同植物组合的厚层基材植被护坡技术的生态效应和工程效应.结果表明.只要综合考虑研究地的气候、边坡岩土状况、坡面、坡度等因素,合理选择护坡植物的种类及构成,厚层基材植被护坡技术就具有较好的护坡效果.     

冀北沙荒地不同坡位黄柳生物沙障对物种组成及多样性的影响

【目的】为冀北沙漠化土地生物多样性保护提供基础资料和实验证据。【方法】以冀北承德地区植被退化的沙漠化土地为研究对象,通过调查沙荒坡地不同坡位带状黄柳生物沙障内物种组成和数量特征,计算物种多样性指数,分析不同坡位黄柳沙障对物种结构及多样性影响。【结论】不同坡位建立黄柳生物沙障,植被恢复效果明显,从坡顶到坡底,群落物种数量逐渐增加,群落优势物种发生了显著的变化,逐渐从一年生草本地肤(Kochia scoparia(L.)Schrad.)变为多年生花苜蓿(Medicago ruthenica(L.))、多花胡枝子(Lespedeza floribunda Bunge)。【结果】不同坡位的群落内共出现植物物种7科11属17种,其中坡顶出现4科6属8种植物,坡中出现植物共4科8属8种,坡底出现植物共7科10属15种。坡顶、坡中、坡底物种丰富度指数表现为坡底坡顶坡中,Shannon-wiener多样性指数随海拔的增加而减小,Pielou均匀度指数和Simpson多样性指数伴随海拔的升高先降低后升高,坡底物种多样性明显高于坡顶和坡中。     

农业灌溉对黄土边坡稳定性的影响

依据内蒙古乌海市新星煤矿边坡覆绿生态恢复工程的具体情况,建立了农业灌溉作用下黄土边坡稳定性的FLAC3D数值计算模型,分析了灌溉作用下边坡位移、塑性区的重点影响区域,研究了边坡位移和塑性区随灌溉时间的变化规律,讨论了边坡的整体稳定性。研究结果表明:(1)边坡位移随着灌溉时间的增大而增大,最大位移位于坡顶以及坡面;(2)塑性区面积随着灌溉时间的延长而逐渐增大,且向边坡内部发展;(3)边坡潜在的滑动面位置与农业灌溉作用无关,但农业灌溉作用会增大边坡失稳的可能性。     

根系作用下坡度对土质边坡稳定性的影响（英文）

丰富的草本及灌木植物根系可防止地表水土流失并增加浅层坡体稳定性。为了定量化分析在不同坡度条件下,有植被防护的土质边坡稳定性变化特征,采用室内不固结不排水三轴压缩试验,测定青海省东部黄土区土质边坡及种植有两种灌木植物的土质边坡根-土复合体的抗剪强度参数,应用极限平衡法分析根系作用下不同坡度对土质边坡稳定性的影响。试验和算例分析表明:种植有四翅滨藜和柠条锦鸡儿两种灌木植物的土质边坡稳定系数提高值均随坡度的增大而减小,且种植灌木四翅滨藜的边坡较种植柠条锦鸡儿的边坡稳定系数提高值要大。当边坡坡度在25°~50°之间时,种植有两种植被的土质边坡稳定性增大值约在1.38~0.80之间;而当坡度超过55°时,边坡稳定性随坡度变化平缓,基本为一限值。     

复杂地形黄土斜井稳定性分析及施工优化

为了研究复杂地形黄土斜井开挖数值模型,分析开挖前后坡体稳定性和斜井结构安全性,优化设计施工方案,采用有限元强度折减法分析坡体稳定性,通过对比不同开挖方式下斜井的变形特点和应力分布规律,提出斜井开挖及支护优化方案。研究表明,根据实际地形采有限元方法模拟开挖过程、采用强度折减法分析坡体稳定性,不需要简化地形,可实现斜井开挖工况模拟和安全分析,对斜井设计和施工具有积极的指导作用。     

降雨条件下刺槐林边坡稳定性分析

基于野外调查和室内试验分析,该文运用非线性有限元法分析了降雨条件下刺槐林边坡的应力应变情况。结果表明:降雨使得土壤含水量增加,基质吸力减小,边坡的抗剪强度降低,使原本稳定的边坡可能发生边坡失稳;土壤含水量增加,边坡坡角处向坡体内的水平位移集中带范围明显增加,边坡顶部的应力水平变化梯度增加,容易在应力水平变化梯度较大的地方形成滑落面,造成滑坡;林木根系将边坡的应力向土层深部传递,弱化根系层应力,减小土体的应力集中;根系吸收坡体内的水分,使得坡体内非饱和区域含水量增加缓慢,对边坡稳定性有利。     

刺槐林边坡稳定性有限元分析

该文以刺槐林固坡为例,将根土复合体看作是由土体、根系以及土体与根系之间的接触面单元所联系起来的有机体,运用有限元方法分析了刺槐林木根系边坡的应力和变形特性,探讨了刺槐根系对边坡稳定性的影响。结果表明:无林边坡坡脚向土体内侧存在一个应力和位移的集中带,根系的存在使得有林边坡在坡脚集中带的区域范围减小;根系周围位移等值线变化剧烈,有林边坡最大水平位移发生在边坡根系分布区;斜坡中同一位置处有林边坡的垂直位移明显小于无林边坡的;边坡最大、最小主应力等值线随土层深度的增加而增加,有林边坡最大主应力、最小主应力的最大值小于无林边坡的,说明有林边坡更趋于稳定。     

黄土高原植物根系增强土体抗剪强度的模型与试验研究

为研究黄土高原植物根系固土力学机制,通过Wu & Waldron(WWM)模型和Fiber Bundle(FBM)模型, 确定了黄土高原地区主要造林树种油松、刺槐、荆条和丁香4种植物根系对土体抗剪强度的增强作用,并用原位直剪试验对其进行了验证。应用ABAQUS有限元软件构建造林边坡稳定性分析模型,通过数值模拟的方法从边坡尺度上量化4种不同植物根系固土作用。结果表明:通过原位直剪试验的验证,发现评价植物根系对土体抗剪强度增强作用的WWM、FBM模型均存在一定的误差,因而建议进一步完善该理论模型。同时,基于原位直剪试验测定的根系对土体抗剪强度的增强作用,进行边坡稳定性分析,发现4种植物造林边坡稳定性均高于裸坡,边坡安全系数平均提高4.38%,最大等效塑性应变平均减小50.08%,最大水平位移平均减小40.83%,最大竖向位移平均减小14.84%;4种植物措施中,荆条造林措施对浅表层土体的固土效果最佳。研究结论为评价造林边坡的稳定性,揭示根系固土的力学机理提供理论基础和科学依据。      

工程边坡生态防护技术*

 随着人们对景观和环保意识的增强,传统的护坡方式已经不能满足人们的要求。在这种情况下,生态护坡技术应运而生,它采用植物护坡、土工材料复合种植基护坡、植被型生态混凝土护坡、厚层基材喷射、喷混绿化、客土喷播、挂网植草等技术来达到护坡的目的。这些新兴的技术可弥补传统护坡方式的不足,逐步恢复自然生态和美化环境,同时也必将成为一种趋势而被人们所接受。     

植被护坡工程质量评价模型研究

为了科学合理评价植被护坡工程的质量,进而为植被护坡工程设计提供借鉴及理论和技术支持,从生态效应、功能效应、景观效应3个方面共提出13项指标,构成了边坡植被防护系统质量评价体系。并给出了各指标的量化计算方法以及各指标在各等级内的取值区间和分级评价标准。采用层次分析法确定各评价指标的相对权重,用模糊综合评价法建立了边坡植被防护系统质量评价模型。     

大型拱顶储罐的有限元计算

按照设计规范规定，顶板带肋拱顶（内浮顶）储罐的直径不宜大于32m。为解决大跨度拱顶（内浮顶）储罐的计算问题，拱顶储罐大型化的关键是储罐拱顶的大型化，采用有限元技术，给出了储罐有限元计算的主要步骤。对于20000m^3拱顶储罐，建立了满足精度的计算模型，对内压强度，稳定性以及外压稳定性进行了计算，计算结果可为工程设计提供理论依据。     

濮鹤高速公路边坡植被生态防护效果分析

按区组试验设计,在濮鹤高速公路边坡建立了36个植被生态防护效果观测区,测定了植被发芽率,成坪时间,生物量,有效根密度,平均根深,盖度,均匀度,土壤侵蚀量,植被高度等9个指标。结果表明:三维网生态防护对土壤侵蚀量,植物发芽率,成坪时间,生物量,有效根密度,植被盖度,植被均匀度影响极为显著;不同坡向对植被生物量,成坪时间,盖度,均匀度影响极为显著,对有效根密度,侵蚀量影响显著;坡位对坡位对生物量,盖度,土壤侵蚀量影响极为显著,对有效根密度,成坪时间影响显著。三维网,坡向,坡位对植被高度,平均根深,最大根深,根幅影响均不显著。     

柔性防护条件下高陡岩质边坡破坏过程的大变形有限元分析

针对柔性防护系统条件下高陡岩质边坡的稳定性分析,利用弹塑性大变形理论,引入计算大变形问题更新的拉格朗日方法,考虑了具有断层的高陡岩质边坡的材料非线性和几何非线性,并利用强度折减法对边坡的安全系数进行计算分析。结果表明:考虑大变形理论下的柔性防护系统可更有效地提高边坡安全系数,在技术上和经济上都具有一定的优越性。     

刺槐林造林密度对边坡稳定性的影响

该文通过野外调查和室内试验分析,运用非线性有限元法分析了不同造林密度对刺槐林边坡稳定性的影响。结果表明:刺槐林边坡最大、最小主应力等值线总体上随土体深度的增加而增加,在边坡深层稳定区域位移等值线梯度变化比较均匀,变形主要发生在坡面附近,顺坡和坡顶的浅层边坡不仅具有较大的竖向位移,而且具有较大的水平位移。根系的存在改变了造林边坡应力场的分布,林木根系将表层土体的应力传递到深层,起到弱化浅层土体应力的作用,提高了边坡的稳定性。在边坡顶部和底部适当造林可以减小边坡顶部拉应力区范围和边坡底部剪应力区范围。为了充分发挥根系间土拱的作用,结合研究区气候条件和土壤条件应适当加大造林密度。