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原文传递植被护坡根系固土及坡面侵蚀机理研究

论文题名：	植被护坡根系固土及坡面侵蚀机理研究
关键词：	铁路路基;坡面侵蚀;植被护坡;生态建设
摘要：	植被护坡是一项兼顾了生态建设和环境保护的特点，在工程建设领域已经得到了广泛应用的柔性防护技术。它与生态学、环境学、生物学、工程学、景观学及美学等有着密切的联系。工程学领域一般结合某一个或几个特定的工点对植被护坡施工工艺以及相应的工程处理措施进行研究，而植被护坡机理研究尚浅；生态学领域研究了护坡植物根系生物力学特征，以林木、灌木类植物根系研究居多，而对草本护坡植物根系生物力学特征研究较少。本文结合铁道部建设司科研项目“铁路路基边坡植被护坡新技术”，通过含水量与土体抗剪强度关系试验、护坡植物根系抗拉试验、护坡植物根系抗拔试验等试验研究，开展了以渝怀铁路江北车站为试验工点的植被护坡根系固土机理以及根系力学特征的系统研究，并通过现场调查植被护坡后坡面侵蚀特征，对坡面侵蚀机理进行了探讨。主要研究成果如下：　　 ⑴在天然含水量条件下，四种植物(高羊茅、狗牙根、早熟禾、黑麦草)含根土的抗剪强度明显高于无根土抗剪强度。就增幅而言，粘聚力的增幅明显大于内摩擦角的增幅，表明根系增强土体抗剪强度主要是土体粘聚力的增强。　　 ⑵在保持土体中根系含量基本不变的情况下，随着含水量的增加，无根土和含根土的抗剪强度呈不同程度的降低。回归分析含水量与抗剪强度关系表明，含水量与粘聚力(c)、内摩擦角(())均呈对数函数关系。　　 ⑶四种护坡草本植物根系直径均小于1.0mm，90％根系分布在0～60mm深度范围内；对根系含量与土层深度进行回归分析，两者呈指数函数关系，并随着土层深度的增加，根系含量呈递减的趋势。　　 ⑷在含水量不变的条件下，随着根系含量的增加，土体抗剪强度增强。根系含量与粘聚力和内摩擦角呈对数函数相关关系；根系含量与粘聚力增加值、内摩擦角增加值呈线性关系，根土复合土体莫尔-库仑强度理论公式为τ=(c0+k1Rω-a)+σtan(φ0+k2Rω-b)。　　 ⑸根系最大抗拉力随根系的直径增大而增大，而抗拉强度随根系的直径的增大而减小，根系直径与最大抗拉力呈指数函数的关系。高羊茅根系、黑麦草根系应力-应变关系表现出非线性弹性特征，属于弹塑性材料，两者之间呈对数和指数函数关系；狗牙根根系、草地早熟禾根系应力-应变关系为线性关系，符合胡克定律，表现出弹性材料的特征。　　 ⑹单株植物根系抗拔力与植物株高没有明显相关关系；单根抗拔力与根系直径呈指数函数关系；与根系埋深长度呈一元二次函数关系。四种护坡植物根系与土的摩擦系数分别为高羊茅0.29、狗牙根0.21、早熟禾0.35、黑麦草0.37。　　 ⑺植被护坡后，坡面土壤侵蚀主要类型是由降雨引起的水力侵蚀，水力侵蚀的形式主要是雨滴溅蚀和面蚀。面蚀的主要形式为鳞片状面蚀和细沟状面蚀两种形式。　　 ⑻根据研究区的情况，在垂直降雨和理想均质坡面、不考虑入渗的条件下，迎风坡坡面土壤侵蚀临界坡度α=45.97°，背风坡坡面土壤侵蚀临界坡度α=39.78°
作者：	王华
专业：	地质工程
导师：	吴光
授予学位：	博士
授予学位单位：	西南交通大学
学位年度：	2010
正文语种：	中文