生态护坡中根系对土体抗剪强度的影响

在护坡工程中,植被发达的根系能对边坡土体产生一定程度的加筋作用,从而可提高边坡的浅层稳定性。为探究植物根系对土体抗剪强度的影响,采用常规三轴不固结不排水试验,测定不同含根量、含水率对重塑粉质黏土抗剪指标的影响,结果表明:①根土复合体与素土的应力-应变变化趋势相同,说明摩尔-库仑强度准则同样适用于根土复合体,其不同主要体现在黏聚力大小上;素土和根土复合体均大约在轴向应变2%处出现主应力差峰值,然后逐渐趋于破坏。②根土复合体的抗剪强度明显大于素土,并且在含水率为9%时黏聚力增加显著,说明根能起到加筋作用,能够用来约束土体变形、增加抗剪强度。③在一定条件下,黏聚力和含根量成线性正相关关系;黏聚力和含水率对数成反比关系,即在一定条件下随着含水率增大,黏聚力降低。通过拟合得到根系加筋效应公式τ_f=c+σtan φ=c_0+a+bx+σtan φ,只要给定含水率和含根量,就能初步计算出抗剪强度。     

草本植物根系对高液限土的加固效应

[目的]探索草本植物根系对高液限土的加固效应,为工程中合理预估植物根系在高液限土质边坡防护中的作用提供依据。[方法]以高羊茅根系及其与高液限土壤构成的根—土复合体为研究对象,通过一系列室内直剪试验分析高液限土含水率和含根量对抗剪强度的影响。[结果]在土样中掺加根系可以显著提升其黏聚力,小幅提升其内摩擦角。根系对土体的加固效果随着含水率增加呈现先上升后减小的趋势。不同含水率梯度下根—土复合体的最优含根量有所区别,对于20%和25%含水率的土样,其最优含根量大致在0.3%附近,对30%含水率土样在0.4%附近,对35%~45%含水率土样在0.5%附近。[结论]草本植物根系可以有效抑制高液限土的水敏性,且在不同含水率梯度下根系发挥的作用差异显著。     

城市河道岸坡近自然治理技术及其生态效应评价

根据国内外先进的河道护岸技术,并结合重庆市桃花溪的立地条件在该河道岸坡开展示范区,以河岸生物多样性和岸坡稳定性为目的的河道护岸技术研究。在示范区各观测带采用了抛石结合植物扦插、自然原型护岸、土工织物扁袋结合扦插、天然材料织物垫4类护坡技术,并植入土壤生物工程的理念,对4种模式下的岸坡进行连续两年的生态监测,研究护坡工程的水土保持功能。经过整治,岸坡的植物种类明显增加,生物多样性更加丰富,植物群落由单一结构向复杂结构转变,坡面的抗剪强度也大幅提高,岸坡稳定性增强。     

香根草应用于铁路边坡防护的力学研究

针对目前较少研究香根草在边坡防护的力学作用的情况,通过香根草力学试验,测定、分析香根草的力学指标,定量检验香根草在边坡防护中的力学作用。通过试验分析发现,香根草护坡可以提高土的黏聚力和内摩擦角,从而提高土的抗剪强度,进而增加土壤稳定性。香根草根系必须达到一定密度,抗剪强度才能提高,从而发挥边坡防护的作用。     

河道生态护坡技术的水土保持效益研究

2004年春季在上海市浦东新区机场镇实施了河道生态护坡示范工程，主要采用了全系列生态护坡、土壤生物工程以及复合式生物稳定技术等3类生态护坡技术。护坡工程完成后，对生态护坡进行了连续3年（2004～2006年）的现场监测，以研究护坡工程的水土保持效益。杞柳枝、垂柳枝、结缕草等护坡植物生长良好，其新生枝叶和根系的水土保持效益明显，有效地控制了河岸土壤侵蚀，并为其他生物创造了稳定生境。本地草本植被逐渐得到恢复，物种数和盖度均增加，植物的水土保持效应增强。表层土壤和浅层土壤的抗剪强度测定结果显示生态护坡的土壤抗侵蚀性明显增强，3年中各类生态护坡均未出现明显的土壤侵蚀。     

两种草本植物对红黏土边坡的固土护坡效应

[目的] 探讨两种草本植物对红黏土边坡的固土护坡效应,为该类型边坡、河道、大坝的生态治理提供科学参考。 [方法] 以红黏土边坡为研究对象,选取狗牙根和香根草作为护坡植物,通过种植试验、根系拉伸试验、直剪试验、室内模拟冲刷试验,探讨两种草本植物的护坡效应。 [结果] ①种植150 d内,两种草本植物均稳定生长,根系抗拉强度持续增加;生长30～150 d,狗牙根的最大抗拉力从0.84 N增至8.59 N,香根草的最大抗拉力从4.78 N增至89.89 N。 ②生长120 d时,对比无根土,狗牙根根土复合体的黏聚力提升91.1%,内摩擦角提升12.45%;香根草根土复合体的黏聚力提升107.47%,内摩擦角提升12.74%。 ③生长150 d时,对比裸坡,狗牙根坡的径流速率降低45.02%～54.15%,产沙速率降低58.3%～93.85%,60 min累计产沙量降低81.02%;香根草坡的径流速率降低35.46%～46.48%,产沙速率降低46.8%～89.44%,60 min累计产沙量降低74.61%。 [结论] 两种草本植物对红黏土边坡都具有良好的固土护坡效应,香根草对土体抗剪强度的增益效果更明显,狗牙根的水土保持效果更显著。     

寒旱环境植物根系增强边坡土体抗剪强度试验研究

研究以地处西宁盆地的青海大学自建试验区作为研究区。采用草本、灌木植物单一种植和混合种植的方式,对种植植物边坡及未种植植物的素土边坡在A层(坡面地表0cm)、B层(坡面以下20cm)深度处的根—土复合体试样进行直接剪切试验,探讨了单一种植和混合种植两种种植方式下边坡土体抗剪强度的变化特征。结果表明:(1)单一种植的草本边坡在A层处根—土复合试样的粘聚力值分别为24.09,22.81kPa,均显著大于灌木边坡A层深度处根—土复合体试样的粘聚力值19.03,17.91kPa,且相对于素土试样的粘聚力值,草本根—土复合体试样的粘聚力值的增加幅度依次为104.67%,93.80%,灌木根—土复合体试样粘聚力值的增加幅度依次为61.68%,52.17%,显然,草本根—土复合体的粘聚力值增长幅度大于灌木植物;(2)随边坡土体深度的增加,单一种植方式下草本边坡根—土复合体试样粘聚力值呈递减趋势,即粘聚力值依次由24.09,22.81kPa递减至19.06,21.02kPa,这在一定程度反映出草本对边坡浅层土体抗剪强度的增强作用相对较为显著;(3)2种草本和灌木混合种植方式下根系对边坡土体抗剪强度的贡献值,均大于相应位置处2种草本和灌木单一种植方式下的贡献值,即混合种植条件下复合体的粘聚力值较单一种植时的增加幅度为0.13%~42.83%。该研究成果为定量评价边坡不同种植方式下植物根系增强边坡土体抗剪强度提供了理论依据,同时为进一步探讨植物根系增强边坡土体抗剪强机理具有一定理论价值和实际意义。     

含根量对秋枫根-土复合体抗剪强度的影响

为研究含根量对秋枫(Bischofia j avanica)根-土复合体抗剪强度的影响,利用纵剖面法探究了秋枫根面积比沿土层深度的分布规律,基于根面积比的分布范围,分别对7级不同根面积比梯度的重塑垂直根-土复合体试样在4级正应力下进行了改进的大盒直剪试验,定量探究了不同含根量对土体抗剪强度的影响,分析了根-土复合体黏聚...     

石质陡边坡薄层含根土体抗剪强度试验研究

通过对模拟的石质陡边坡薄层含根土壤在饱和含水率情况下的直剪试验,研究了含根量对不同深度饱和土壤抗剪强度的影响。分析结果为:对于石质陡边坡薄层土体,植物根系具有提高饱和土体抗剪强度的作用;含根量的变化对土壤黏聚力有很大影响,对内摩擦角影响相对较小;土壤的深度不同,植物根系对土壤抗剪强度的作用效应大小也有所不同。     

花岗岩残积土边坡草本植物根固效应试验

为了推进根系固土机制的定量研究,在前期边坡调查和植物筛选的基础上,人工种植了百喜草、假俭草、狗牙根3种常见的护坡植物,根据各深度下原状根-土复合体干密度、含水率和质量含根量等物理性质指标,设计了重塑根-土复合体直剪试验方案,实施了3种植物原状和重塑根-土复合体的直剪试验。结果表明:3种原状根-土复合体的抗剪强度在各级法向压力作用下均随含根量的增加而逐渐增大;3种原状根-土复合体的黏聚力和内摩擦角均随深度的增加而减小;3种植物根系在相同的土体状态下对黏聚力的影响排序为狗牙根百喜草假俭草;对土体内摩擦角的影响排序为假俭草百喜草狗牙根。植物根系增强土体抗剪强度的作用不仅受植物种类的影响,还与土体的干密度和含水率密切相关,干密度的增加对黏聚力的提升有显著影响,对内摩擦角的影响却并不大;3种植物重塑根-土复合体的最优含水率均为25%左右。在重塑根-土复合体的直剪试验中,很难探求含根量对抗剪强度指标的影响。     

土工格室在边坡防护中的应用

土工格室利用网格体系与土体产生的摩擦力和对土体的侧限约束力,在边坡表面形成轻型网状结构体,避免了边坡表面与冲蚀介质直接接触,达到减轻水流对坡面的冲蚀、防止表面土体溜坍、对土体补强加固的目的。介绍了使用土工格室的设计计算方法和施工工艺。     

粤北某离子吸附型稀土矿地下水丰枯水期变化及污染评价

[目的]探究离子型稀土矿区地下水的污染状况及其在时空尺度下的变化特点,为区域地下水污染防控及居民健康生活的保障工作提供科学依据。[方法]以粤北某离子吸附型稀土矿及其周边为研究区,分别在丰、枯水期采集该区域地下水样品各10组,在检测水样6种常规指标和7种重金属指标的基础上,运用多元统计的方法和修正内梅罗综合污染指数法对地下水的污染现状进行分析与评价。[结果]地下水超标组分包括硫酸盐(10%)、硝酸盐氮(30%)、氨氮(35%)、氟化物(40%)、硫化物(40%)、Mn(55.5%)、Pb(20%)和Cd(10%),其中氨氮和Mn污染程度明显更严重,超标组分中仅硫化物和氟化物浓度具有明显的时期特征,均表现为：丰水期>枯水期。地下水受污染极不均匀且整体污染程度非常严重,丰水期地下水水质较枯水期更差,污染在样点DXS₀₄,DXS₀₆和DXS₀₇所在位置有较大程度的集中。[结论]各污染指标均与稀土矿使用的化学药剂存在运移转换关系,研究区地下水受稀土矿开采影响已不宜作为生活饮用水源。     

湿喷植被混凝土生态护坡技术在水渠边坡工程中的应用

[目的]验证湿喷植被混凝土生态护坡技术的先进性与实用性,为工程边坡生态防护提供参考。[方法]将湿喷植被混凝土生态护坡技术应用于湖北省鄂州市花马湖水系连通渠护坡工程,现场观测了护坡和水土保持效果、植物盖度、植株密度、植物平均高度以及物种多样性指标。[结果]湿喷植被混凝土生态护坡技术能促使边坡稳定。所用基材能较好地附着于坡面,未出现冲沟和滑塌,水土保持较好,成功解决了基材可喷射性和坡面附着性之间的根本矛盾;1个月后坡面整体植被覆盖率达到90%以上;缓坡区的Shannon-Wiener多样性指数、Pielou均匀度指数、Simpson优势度指数与陡坡区均较为接近,但与自然边坡存在差异;湿喷综合成本比干喷节约5%～15%。[结论]湿喷植被混凝土生态护坡技术作为干喷植被混凝土生态护坡技术的升级版,具备显著的先进性,能用于工程边坡的生态防护。     

京珠高速公路粤境南段边坡的生态防护

以京珠高速公路粤境南段终点路段边坡为例,分析了高速公路边坡的环境特点,系统介绍了该标段边坡的生态护坡形式及其施工技术,探讨生态护坡技术存在的问题。高速公路边坡一般生境条件比较恶劣,边坡高陡、土层浅薄、土壤肥力低下,常用锚杆挂网、浆砌片石等工程措施结合液压喷播、喷混植生和三维植被网等技术,对边坡实施生态防护。为了进一步推广应用生态护坡技术,必须加强技术的规范化,并重视乡土植物品种的应用。     

植物护坡及其生态效应研究

河道生态系统中的河岸侵蚀和滨水缓冲带建设倍受关注。以上海市浦东新区机场镇的生态河道示范工程为例,探讨了以生态修复和稳定坡岸为目标的植物护坡技术在生态河道坡岸修复中的应用及其生态效应。在不同河段分别采用了全系列生态护坡、土壤生物工程护坡和复合式生物稳定等3类植物护坡技术。通过对工程实施后3a（2004年～2006年）来的生态监测发现,护坡植物生长良好,新生枝叶和根系的护坡作用明显,土壤抗剪强度明显增加,河岸土壤侵蚀得到有效控制,坡岸的结构稳定性增强;同时河岸生境得到改善,本地植物快速恢复,生物多样性增加,河岸植物群落结构由单一结构向复杂结构转变,生态稳定性逐渐增强。生态河道的植物坡岸修复技术可以在我国各类岸坡的生态修复和边坡稳定中广泛运用。     

植物护坡及其生态效应研究

河道生态系统中的河岸侵蚀和滨水缓冲带建设倍受关注。以上海市浦东新区机场镇的生态河道示范工程为例,探讨了以生态修复和稳定坡岸为目标的植物护坡技术在生态河道坡岸修复中的应用及其生态效应。在不同河段分别采用了全系列生态护坡、土壤生物工程护坡和复合式生物稳定等3类植物护坡技术。通过对工程实施后3a(2004年~2006年)来的生态监测发现,护坡植物生长良好,新生枝叶和根系的护坡作用明显,土壤抗剪强度明显增加,河岸土壤侵蚀得到有效控制,坡岸的结构稳定性增强;同时河岸生境得到改善,本地植物快速恢复,生物多样性增加,河岸植物群落结构由单一结构向复杂结构转变,生态稳定性逐渐增强。生态河道的植物坡岸修复技术可以在我国各类岸坡的生态修复和边坡稳定中广泛运用。     

三种护坡植物根-土复合体抗剪强度比较

以紫穗槐、胡枝子及狗牙根根系及其与土壤构成的根-土复合体为研究对象,通过对根-土复合体的室内直剪试验,比较分析了不同物种根系和不同含根量对根-土复合体的抗剪强度的影响。结果表明,根系的存在提高了土体的抗剪强度,根-土复合体的抗剪强度随着含根量的增加而增大,但当含根量达到一定值时根-土复合体的强度增加并不明显,即存在最佳含根量范围;与无根扰动土相比,根-土复合体内摩擦角无显著变化,但显著提高了黏聚力,其中紫穗槐、胡枝子、狗牙根黏聚力平均增幅分别为47.5%,39.2%和38.9%;紫穗槐、胡枝子和狗牙根根-土复合体对土壤的抗剪强度影响不同。在水土流失区种植乔灌木物种能有效增加坡体稳定性,降低土壤侵蚀。     

4种公路工程生态护坡类型的防治效果研究

生态护坡能有效地防治公路工程水土流失,在生境的重建及生态系统的恢复方面起到了明显作用。选择重庆市巴南区及南岸区4种典型的生态护坡类型——裸坡、菱形骨架植草护坡、乔木护坡和植草护坡进行了采样、监测,研究各种边坡土壤侵蚀强度、相对系数、土壤平均侵蚀模数、植被覆盖度、土壤组成成分等指标的变化规律。结果表明:(1)在4种生态护坡措施中,菱形骨架边坡的护坡效果最好,乔木护坡优于植草护坡,裸坡最差;(2)土壤中组成成分的变化不仅受土壤流失量的影响,而且植被本身也影响到土壤组成成分的增减;(3)植草护坡保持水土效果要略强于菱形骨架生态护坡,但在后期,其覆盖度增长不快,恢复效果差于菱形骨架护坡;(4)对植物生长的必要元素,菱形骨架生态护坡的流失量相对比较均衡。