降雨条件下不同类型植被边坡稳定性的研究

降雨对植被边坡稳定性的影响是目前生态护坡领域研究的热门话题。基于Midas GTS/NX软件,结合张家口地区某边坡工程背景并选取当地常见的护坡植被,针对裸露边坡、高羊茅(Festuca arundinacea)植被边坡、小叶黄杨(Buxus microphylla)植被边坡以及高羊茅-小叶黄杨混合植被边坡4种工况,对降雨条件下边坡内部土体孔隙水压力随时间的变化以及边坡稳定性的大小进行对比分析。结果表明：在相同的降雨强度和降雨时长条件下,3种植被边坡的入渗速率均小于裸露边坡,植被边坡相对于裸露边坡有着更好的持水能力。在4种不同类型的植被边坡中,高羊茅植被边坡孔隙水压力增幅最小,位于坡顶、坡面、坡底的土体仍然维持了部分基质吸力,高羊茅植被减小了降雨的影响深度。降雨结束后,高羊茅植被边坡较其他植被边坡安全系数最大,高羊茅植被增加了边坡土体的有效应力,更能有效地提升边坡的稳定性。上述研究旨在为降雨对植被边坡的影响提供参考,为半干旱地区的植被护坡技术提供指导。     

膨胀各向异性对非饱和膨胀土边坡稳定性的影响

为揭示降雨入渗条件下膨胀土膨胀各向异性对边坡破坏的作用机理,引入2个与基质吸力相关的弹性模量描述膨胀的各向异性行为,对非饱和土非线性弹性模型进行修正,并通过室内膨胀试验结果对模型的可靠性进行验证.通过二次开发和有限元计算软件,建立可考虑膨胀各向异性的非饱和膨胀土边坡数值计算方法.依托湖北安猇路实体工程,针对膨胀各向异性...     

植物根系对浅层边坡的水文力学加固研究

目前在植物固坡研究中主要关注力学加固效应,而对水文加固效应研究较少.为研究植物对浅层边坡的水文力学加固效应,通过SWAP模型和无限边坡模型建立数值模型耦合了植物根系水文力学对浅层边坡的加固作用.通过模型量化了植物边坡土体基质吸力和安全系数,研究了降雨入渗对植物边坡稳定性的影响,以及植物力学和水文加固边坡的相对作用.通过对水文力学参数的敏感性分析,讨论了各参数对植物边坡稳定性的影响.结果表明:在干燥和降雨后植物边坡土体比裸坡能保持更高基质吸力和安全系数;水文力学加固效应边坡安全系数是力学加固效应的1.43倍,其中水文加固安全系数提高了59%,力学加固提高了1.38倍,力学加固效果大约是水文加固效果的2倍;增加干燥时间、根土体黏聚力、内摩擦角和最大蒸腾系数能够提高植物边坡安全系数.在植物边坡工程中,应该优选根系抗拉强度高、根面积比和叶面积指数大的植物作为护坡植物.研究结果可为采用植物根系对浅层边坡进行水文力学加固提供指导.     

植物根系的加筋作用对浅埋公路隧道施工稳定的影响

考虑不同类型植物根系的加筋效果,分别采用浅根加筋和深根锚固及其联合加筋模型,通过三维数值模拟分析,对比研究发现:植物根系的浅层加筋作用以及存在主根、侧根和须根的木本植物根系联合加筋作用对于软弱岩体浅埋公路隧道的施工稳定能够产生积极有利影响,而单纯主根型木本植物根系加筋对浅埋隧道施工稳定的影响不明显.对于浅层加筋来说,当隧道的埋深在植物根系影响深度范围之内时,植物根系的加筋作用对浅埋隧道施工稳定的影响效果最好.     

边坡植被的护坡效应探讨

 边坡植被借助根系使边坡土体成为土与根的复合材料,从而明显提高了边坡土体的抗剪强度和安全稳定性,具有稳定土壤结构,提高土壤抗冲性,防治土壤侵蚀的作用;并且边坡植被地上部分的树冠、茎叶和枯枝落叶具有截留降雨和减弱高速落下的雨滴对边坡溅蚀的功能。但由于岩土介质的多变性和边坡植被受力的复杂性,目前的研究仍然停留在定性分析上。通过对边坡植被固土的力学相互作用和护坡效应的研究,探讨了边坡植被摩擦型根系和锚固型根系对边坡岩土体的力学作用机理,分析了边坡植被改善土壤环境,提高边坡的抗冲性,截留降雨,减弱雨滴溅蚀的效应。     

深浅根混种法加固边坡稳定性的数值分析

为了研究深浅根混种法对路基边坡稳定性的影响效果,统计了含根土体抗剪强度增强特性,利用数值模拟对比了不同护坡方式的加固效果,并对浅根加筋和深根锚固作用进行了参数分析.统计结果表明,黏聚力为15 kPa的边坡土体加入植物根系后,黏聚力最大提升15～20 kPa.数值分析结果表明:深浅根植物单独护坡作用有限,而配合土工格栅的深浅根混种法能有效提高边坡稳定性,安全系数最大提高8%;浅根植物加筋作用能提高边坡表层土强度及整体性,最适宜加筋深度为60 cm左右;深根植物主根穿过塑性区后能有效发挥锚固作用,且边坡稳定性随深根生长而提高;深根植物种于坡脚时固坡效果最明显,且宜采取坡下密坡上疏方式种植.     

几种典型边坡植被的护坡效益分析

以成渝高速永川段为例,以“景观过渡带（小乔木＋地被植物）＋坡面防护带（灌木＋草本植物）”的建坪模式为基础,研究西南地区几种典型边坡植被在自然降雨条件下的产流、产沙特征,比较其年际间差异．结果显示：一年生草本植物（狗尾草）所在群落生长快、成坪早,在建坪初期（2010年）即显示出较强的护坡性能,而多年生草本植物（黑麦草、狗牙根、高羊茅、野牛草等）所在群落却普遍较差;次年汛期,除狗尾草所在群落外,多年生草本植物所在群落的护坡性能均明显高于前一汛期,以刺玫花＋黑麦草、棉槐＋狗牙根配置模式增长最快;2012年汛期,具有发达根系结构的狗牙根所在群落护坡性能最强,狗尾草所在群落的护坡性能最差．可见,在相同的种植密度、建植措施条件下,边坡植被的护坡性能与所在群落的结构特征有关：建坪初期,与地上生物量呈正相关,后期则与根系重量正相关．     

冻融循环作用下黄土边坡的浅层滑动探讨

季节性冻土地区的黄土边坡在春融期往往会发生浅层滑塌,这给工程和人们的生命财产带来了巨大的安全隐患。对不同含水率的重塑黄土进行反复冻融后,采用直剪试验测定其抗剪强度,研究了含水率w和冻融次数n对黄土抗剪强度特性的影响。试验结果表明:在一维冻融条件下,土体内部水分发生了迁移并产生了最大含水层,最大含水层所处位置及其抗剪强度参数受冻融次数和初始含水率的共同影响。其次,根据试验结果及黄土边坡浅层滑塌的特点,采用Janbu法计算了反复冻融作用下黄土边坡浅层土体各层的安全系数并进行对比分析。分析结果表明:在反复冻融作用下,黄土边坡浅层土体最大含水层的位置及其抗剪强度是影响边坡浅层土体稳定性的重要因素。     

岩质边坡植被恢复研究

基于生态护坡技术和植被群落构建思想,根据边坡修复中采用不同的生态护坡技术和植物物种选择而呈现出的多样的恢复效果,从边坡特点与护坡技术、植生基材设计与配比、植物配置和植被群落构建的关系等方面,对深圳几个岩质边坡人工生态恢复工程案例进行研究.     

热带不同植被边坡水文效应室内模型试验

结合海南地区台风强降雨规律,对三种植被条件的粉土边坡模型进行了人工降雨试验,为热带生态护坡的植被选择提供依据。通过测量两次降雨过程中的总降雨量、地表径流量、雨水渗出量、坡体储水量及相应时间,对三种植被条件边坡的水文效应开展了分析。相较于裸土边坡,细叶结缕草边坡和肾蕨边坡均具有较好的抗雨水冲刷能力,肾蕨边坡更占优势。降雨前后,裸土边坡渗透性大幅降低;细叶结缕草边坡渗透性有所下降,但不明显;肾蕨边坡渗透性则显著提高。肾蕨边坡良好的储水持水能力在一般情况下是有利于边坡稳定的,但在长期干旱后遭遇强降雨时,也有可能因其储水能力太强而给边坡稳定带来不利影响。相比之下,裸土边坡和细叶结缕草边坡的储水和持水能力均较差。综合比较来看,一般情况下,肾蕨的水文效应对于保持边坡的稳定性是最有利的。     

基于改进麻雀搜索算法和支持向量机的边坡稳定性

边坡失稳是由多种因素共同作用的结果,常规的数学模型难以准确预测。为提高边坡稳定性预测精度,采用多策略融合改进麻雀搜索算法（improved sparrow search algorithm,ISSA）优化支持向量机（support vector machine,SVM）,进而建立边坡稳定性预测模型（ISSA-SVM模型）。将重度、粘聚力、内摩擦角、边坡角、边坡高、孔隙压力比6项因素作为输入特征,将边坡稳定性状态作为输出结果,进而预测边坡稳定性。选取国内外工程实例建立边坡数据库,将ISSA-SVM模型与SSA-SVM模型进行对比分析,通过灰色关联度分析法（grey relation analysis,GRA）进行敏感性分析。结果表明：ISSA-SVM模型预测精度更高、泛化能力更强,粘聚力和内摩擦角是对边坡稳定性最为敏感的因子。所提ISSA-SVM模型不仅能够准确地预测边坡稳定状态,还可以为其他领域相关问题提供参考。     

基于FLAC3D的寒旱环境植被根系分布形态对边坡稳定性的影响

随着生态护坡技术的不断发展,植被根系固土护坡作用越来越受到重视。为研究寒旱环境的霸王植被根系分布形态对边坡稳定性影响,同时减少试验成本和挖掘根系对环境的破坏,将根系简化为主根型,通过数值模拟根-土复合体直剪试验,获得与室内根-土复合体直剪试验基本吻合的抗剪强度参数,采用无限边坡理论模型,对不同分布形态根系穿过滑裂面的边坡进行稳定性影响分析。研究发现：不同垂直压力作用下,土体进入塑性剪切阶段时,素土剪切应力均小于根-土复合体;随根截面比增加,土体黏聚力增加幅值大于内摩擦角;当根截面比为0～0.88%时,根系穿过边坡潜在滑裂面时,边坡稳定系数增幅显著,但大于0.88%时,边坡稳定系数增幅较小。因此,在植物固坡工程设计中应找到最优根截面比,以满足寒旱环境边坡的稳定性要求。     

预应力对柱支承球面扁网壳非线性稳定的影响

为研究预应力球面扁网壳结构性能,以"一次张拉二次加载"预应力设计为例,分析了通常设计的预应力及其引入位置对一类柱支承双层球面扁网壳非线性稳定的影响。为了与张拉时扁网壳支座设计情况相符,编写了计算程序。通过对扁网壳具有不同矢跨比和不同布索方案的设计工程的分析,发现预应力可以适当提高屈曲荷载,但提高幅度不大。当预张力相同时沿拉力环域布索的屈曲荷载提高幅度比在扁网壳支座间布索大。预应力没有改变结构的屈曲特征,对荷载位移平衡路径影响也有限。要较大幅度提高这类结构的屈曲荷载只能采取其它途径。     

边坡稳定图解法对黄土边坡稳定性的适用性讨论

针对各种各样的边坡稳定分析方法计算步骤繁琐、计算量大,边坡失稳防治滞后性的问题,通过采用边坡稳定图解法对平朔安太堡露天矿排土场边坡的稳定性进行分析,得出了稳定系数远远大于1的结论,证明此模型不适用于例如安太堡排土场这样的大型黄土边坡。     

水电工程左坝肩边坡稳定性强度折减有限元分析

边坡失稳已成为全球性三大地质灾害之一,水电站坝区边坡的稳定性,是直接影响水电站工程的关键部分。针对水电工程坝址区地质条件复杂、开挖步序多的实际情况,结合岩体结构调查与结构面统计结果,将坝址区范围内岩体划分为2个分带,分析可知,在左坝肩处,开挖边坡受结构面组合影响,存在不利组合体,并给出了左坝肩边坡的主要破坏模式。采用三维有限元分析方法,建立计算模型,分析了某水电工程左坝肩边坡的稳定性,得到了边坡开挖卸荷、支护中的变形规律和和应力分布特性,给出边坡的破坏特征和部位。研究结果表明:左坝肩边坡的中下部790 m高程以下的稳定性较好,而稳定性较为薄弱的部位主要位于边坡中上部805~842 m高程。分级开挖过程对应部位坡面附近有拉破坏、剪破坏和拉剪破坏等多种破坏模式出现,但破坏分布深度一般在2.0 m范围以内。为了对设计开挖坡比、锚杆及喷锚支护,左坝肩边坡分级开挖完成后的整体稳定性有较为明确的量化依据,并宏观把握其潜在失稳趋势,采用强度折减系数法,得出边坡的整体稳定系数为1.48,并给出相应的边坡破坏模式,并在此基础上提出了边坡治理方案。工程实践表明,边坡工程稳定性分析结果和加固设计方案合理有效。     

经验自举和声算法及其在土坡稳定分析中的应用

为改善基本和声算法的搜索效率,将经验自举操作引入基本和声算法的搜索流程之中,通过设立经验自举操作和基本和声算法的交流通道来实现两者之间的信息共享,形成的混合搜索策略应用于土、边坡最危险滑动面的确定之中,通过分析2个典型土坡算例结果,比较分析基本和声算法和经验自举操作改良后的混合算法的搜索效率,证明经验自举操作的有效性以及混合搜索策略的可行性,经验自举和声算法新引入的参数β宜取较小值,综合考虑可取为0.1～0.3,另外经验自举和声算法对调节参数H和P的依赖性较低.     

二级边坡锚杆锚固机理及稳定性研究

用极限分析上限法研究了锚杆加固二级土质边坡的锚固机理。通过对对数螺旋曲线破坏模式中各项能量耗散功率的计算,获得了锚杆抗力的上限解,并通过优化计算和参数响应的分析,获得了锚杆加固边坡的作用机理及各参数对加固效果的影响规律。研究结果表明:土体孔隙水压力和边坡坡角均对边坡稳定性有较为显著的影响;边坡锚杆所需要的最小锚固强度随着孔隙水压力和边坡坡角的增大而增大;锚杆的使用可显著地提高边坡的稳定性。     

高速公路路堑边坡施工过程动态稳定性分析

结合某山区高速公路路堑边坡工程实例,采用相当抗剪强度和相当剪应力之比值作为边坡稳定系数Ks,通过有限元方法对施工过程中的边坡变形和稳定系数变化规律进行研究.研究结果表明：根据边坡稳定系数Ks最小原则计算得到的最危险滑动面与现场勘探的边坡岩体内贯通结构面的位置基本吻合;不同施工阶段的边坡稳定系数Ks表明,需要对边坡的四级台阶均进行加固,才能保证该边坡的稳定.