植被根系固土机理及护坡稳定性研究

《植被根系固土机理及护坡稳定性研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、河海大学博士学位论文植被根系固土机理及护坡稳定性研究姓名：姜志强申请学位级别：博士专业：岩土工程指导教师：孙树林20071001摘要本文从植被护坡的岩土工程学视角出发，围绕植物根系的固土机理及植被护坡稳定性评价进行了全面深入的研究．具体来说，本文完成了如下的工作：’(1)对植物根系的基本特征进行了详细的分析与总结，从工程视角出发重点阐述了根系的几何、力学特征。介于根系几何拓朴结构的复杂性，在进行根土复合介质相关力学特征的描述中将产生很大的困难，提出了将根系几何拓朴结构与根土复合介质力学特征相关联的分形研究

2、观点，通过对三种根系单元的二级分枝模式的定体积分数维的测求及其竖直抗拔锚固力数值模拟，定性的指出了即便对于相同的含根量土体，由于根系形态的差异，其根土复合介质的力学性态也存在差异，而根系的分数维是刻画这种差异的一个重要指标。(2)从剪切过程中根土相互作用、根土复合介质的剪切强度、根系的锚固作用来对根土相互作用性状进行了详细研究。推导并建立了无限坡模型下的根系统锚固力估算公式，公式全面考虑了边坡的立地条件、根系的几何分布以及根系的锚固杌理，在根系锚固机理中同时考虑了根土问的静摩擦力和根系的法向阻抗力。本文所

3、建立的估算公式提升了对根系锚固力机理的理论认识，从而增加了根系锚固力估算的精度，具有一定的实用性。(3)全面分析了植被对边坡稳定的影响因素，采用垂直根固土强度理论推导了考虑渗流作用的无限坡模型。视根土复合介质为一种复合材料，该复合介质的破坏是一个非连续的损伤过程。通过复合材料中的纤维束理论建立根土复合介质的强度模型，从根土破坏机制上描述了根系固土效应。采用Monte--Carlo法建立了考虑植被固坡机制的无限坡可靠度模型。将浅细草根分布范围内的土体看成是连续的根土复合介质，其强度和刚度参数为根土复合介质的

4、等效参数，深粗根系视为具有一定刚度和强度的桩体，建立数值分析模型，采用强度折减法进行边坡稳定性分析，得到了一些有益的结论。(4)边坡一植被一大气是一个统一的水分循环系统，本文分别从植被冠层的水分截留、植被对坡面侵蚀的削弱、植物根系吸水分析、坡面植被的蒸腾蒸发作用深入的研究了植被的水文效应。地下水的分布与运移是影响边坡整体稳定性的重要因素，为探求植被水文效应对边坡整体稳定性的影响，分析了考虑气候一植被因素(气温、降雨、蒸发、蒸腾)作用下的坡体水分动态变化规律以及对边坡长期稳定性的影响，获得了一些对工程实践具

5、有指导性意义的结论。关键词：植被护坡、根系固土、分形、根系锚固力、纤维束模型、可靠度，强度折减、蒸腾蒸发AbstractFromtheviewofgcotechnicalengineering．themechanismofrootsreinforcementtosoilandslopestabilityinslopecoo-engineeringhavebeenstudiedinthispaper．Themainworkaleasfollowing：(1)Thebasiccharacteristicsof

6、plantrootarcsummarizedandthegeometricalandmechanicalenosareemphasized．Thepointofviewthatthemechanicalcharacteristicofroot-soilcompositeisassociatedwithgeometricalstructureisproposedduetothecomplexityofthedistributionofroots．Fractaldimensionofthesecondaryr

7、amificationmodeofthreegroupofrootpatterntypehasbeenmeasuredandthecorrespondingnumericalsimulationofverfcalanchoragehasbeencarriedout．We伽concludethatthemechanicalcharacteristicsofroot-soilcompositewouldhavedifferencesbecauseofthedifferencesofrootmorphology

8、ovenifthesoilhasthesameamountofroots．Thefi-actaldimensionofrootsisaimportantfactortodescribesuchdifferences．(2)Characteristicsofinteractionofroot-soilatestudiedfromtheinteractionofroot-soilduringshearing、shearstreng