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草本植物固土护坡的力学性能及其对边坡稳定性影响的研究
| 论文题名： | 草本植物固土护坡的力学性能及其对边坡稳定性影响的研究 |
| 关键词： | 边坡工程;力学性能;草本植物护坡;根系土强度模型;边坡稳定性 |
| 摘要： | 随着中国经济发展规模日益壮大，道路基础设施建设也取得了高速进展，但是由于在高速公路修建的过程中不可避免的要进行高填深挖，产生了大量的边坡工程。为协调公路建设的迅速发展与保护生态环境之间的矛盾，路基边坡生态防护得到了大力发展。但是鉴于根系与土体间相互作用的复杂性，传统生态防护设计大多停留在美化环境的层次上，对力学作用的定量分析研究还不够深入。本文从植物固土护坡的力学效应和水文效应两个方面切入，探究了草本植物固土护坡的机理，并通过岩土工程分析软件研究了根系加固对于边坡渗流场、稳定性的影响。主要研究内容及成果包括： 1.利用室内单根拉伸试验，深入研究了麦冬根系直径、长度、结节对于根系抗拉特性的影响，并构建了根系单根极限抗拉力、抗拉强度和直径之间的关系模型。结果表明：麦冬根系单根极限抗拉力与直径呈正相关对数关系，而抗拉强度与直径则呈负相关幂函数关系；相同直径下，根系长度越短抗拉性能越好；在根系直径都为2mm的情况下，结节对7cm和12cm的根系的抗拉性能增量分别为36.24%、22.88%，结节对于较短的根系的抗拉性能增强幅度较大。 2.对原状素土和原状麦冬根系复合土进行了三轴剪切试验，试验结果显示：根系在低围压的情况下对土体强度的提高效果更加显著，可达素土抗剪强度的2.29倍；且其对抗剪强度指标中有效黏聚力的提高效果更为明显，对有效内摩擦角的影响较小，这说明麦冬根系对土体的加筋作用主要通过提高土体的有效黏聚力。 3.基于经典的WWM模型对根系土强度模型进行优化，解决了其只考虑了根系全部断裂的缺陷，补充了根系部分被拔出的假设。得到了根系土受到剪切力时，根系被拉断和被拔出两种情况共同作用下提供的抗剪强度增量，为定量计算根系固土护坡效果提供了理论基础。 4.以室内物理力学试验结果为基础，基于Geo-Studio软件建立边坡数值计算模型，得到了不同降雨强度条件下，草本植物护坡对直线型、台阶型、锚固支护边坡的渗流场及稳定性的影响。结果表明：草本植物护坡可以增强边坡稳定性，但护坡效果有限，其中对锚固支护边坡的稳定性系数提高效果最明显。 |
| 作者： | 邓炎倩 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 梁燕 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 长安大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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