黄土区域公路边坡植物根系加筋特性研究

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1、黄土区域公路边坡植物根系加筋特性研究第1章绪论1.1研究背景近年来，随着我国改革开放政策的实施，国家《十五西部开发总体规划》中特别强调，西部大开发中交通建设是基础设施建设的首要任务。我国西部的基础设施建设特别是高速公路建设得到了巨大发展。越来越多的高速公路将要在黄土地区上马，遇到的一个重要问题就是公路边坡的稳定性问题。在高速公路的建设中，路基边坡防护日渐引起公路部门的重视，高路堤和高边坡随处可见。有关调查分析显示，公路边坡的坍塌、下陷给公路正常运营和人身安全造成了很大的威胁，公路景观也随之破坏。公路边坡生态防护和环境保护问题是当前公路建设中的热点问

2、题。根据2009年交通部出台的《资源节约型环境友好型公路水路交通发展政策》，2020年全国公路总里程将达300万公里以上，其中强调大力加强建设工程的生态环境保护，树立最大限度地保护生态、最小程度地破坏生态、最大限度地恢复生态，不破坏是最好的保护等理念。2020年高速公路里程将达10万公里左右。我国2/3国土处于山区或丘陵地区，高速公路的大量建设势必会形成大量的边坡。边坡的开挖使地表植被遭到破坏，水土流失加剧，同时还有可能造成崩塌、滑坡等，给工农业生态和人民生活带来严重危害[1]。中国黄土分布范围之广、厚度之大和地层的完整均居世界之冠，在我国，黄土分

3、布面积达44万平方公里[2]，因此早就有国内外学者所注意，地质学家们一个多世纪以来一直就黄土成因问题进行了反复的研究和讨论。中国黄土主要分布在北纬34°至41°之间的大陆内部，东起太行山，南部以秦岭一伏牛山为界，西至乌鞘岭一带，北部与沙漠、戈壁外缘相接。子午岭林区处于陇东区，位于六盘山以东、合道川以南的甘肃地区，主要由泾河流域和马莲河流域，属于典型的黄土塬地貌。黄土地层厚且层序齐全，黄土与古土壤明显相间。..1.2研究目的及意义黄土是在第四纪干旱、半干旱的气候环境下形成的一种特殊的陆相松散堆积物。具有特殊的形成过程、成分和性质而在工

4、程土类中占据特殊地位[3]。黄土高原是世界范围内水土流失现象最为严重的地区之一，水土流失和边坡失稳破坏问题已经成为人类与自然环境间相互作用、相互冲突的重要问题。修建公路所形成的许多边坡，若仅凭自然界自身的力量去恢复生态平衡，需要经过数以千百年计的漫长年代。植物根系对边坡的加固作用可分为浅层根系对浅部土层的加筋作用，深部垂直根系对坡体的锚固作用。草本植物的根系一般较浅，而木本植物灌木和乔木的根系一般较深。植物根系对边坡的水文效应表现为降雨截留、消弱溅蚀和抑制地表径流。所以通过植被护坡功能进一步来稳固土体，同时植物根系起到加筋作用，茎叶截留降雨，减小雨

5、水对坡面的冲刷和侵蚀。显然植被防护在边坡冲刷方面效果显著。但是由于植物种类的多样性、根系强度的多变性、根系分布的随机性等诸多因素，植被根系的固土机理研究尚处于初步研究阶段。特别是对于黄土地区公路边坡植物根系加筋防护的计算理论研究，建立边坡植被根系加固土体的强度与变形分析理论的任务非常迫切地摆在我们的面前。工程问题中，大量遇到的是非饱和土，而设计中，往往用饱和状态的强度指标。譬如，有些道路要开挖相当高的土坡后建造，且土坡将处于非饱和状态，一般来说雨水会从坡上流走，即使表层有水渗入，也仅在一定范围内，深部仍然是非饱和的。设计中如果对深部采用非饱和强度，

6、将能使边皮变陡。对于高边坡来说，边坡变陡将能大大节约投资。第2章黄土工程地质特性分析2.1工程概况青岛至兰州国家高速公路雷家角（陕甘界）至西峰段高速公路是国家高速公路网横线6青岛至兰州高速公路的重要组成路段，主要承担甘肃、宁夏、青海、新疆等省区与中东部地区至华北地区跨省区的旅客和物资流通任务。该公路位于陇东黄土高原亚区，该亚区是我国黄土高原地貌特征表现最为典型的部分，也是黄土平均厚度最大的地区，黄土层厚度一般在50m以上。该公路需穿越子午岭自然保护林区。子午岭自然保护区是甘肃省省级自然保护区，位于黄土高原中部，属于典型黄土丘陵地貌，植被密布，葱郁青

7、翠，森林资源丰富，植物种类繁多。该区域内土体侵蚀切割强烈，冲沟发育，属于陇东典型黄土分布区向内蒙砂性土区域过渡的特殊区域，土质既不呈现高原黄土特性，也不属于内蒙典型砂性土特性。该项目将把甘肃陇东和陕西延安连成一体，有利于发挥兰州、西安等省会城市中心城市的辐射功能、加强区域交流与合作以及促进各市区社会经济发展都具有重要作用，实施本项目是建设国家高速公路网和实施西部大开发战略的需要，有利于完善我省高速公路网络结构及发挥其综合效应，对于开发庆阳革命老区矿产资源、促进庆阳地区旅游资源的开发和利用、促进交通运输的发展具有积极的作用。2.2工程地质特性分析中国

8、黄土主要分布在北纬34°至41°之间的大陆内部，东起太行山，南部以秦岭一伏牛山为界，西至乌鞘岭一带，北部与