复合植被根系作用对生态岸坡稳定性的影响

摘要

生态护岸中植被根系的固土护岸效果缺乏可测性和可控性,为了确定植物根系存在对岸坡稳定性提升的量化作用,以北京市永定河莲石湖段生态岸坡为试验区,测定生态岸坡上种植典型"草-灌-乔"植被根系的形态分布及特征参数,在根系参数测定结果的基础上分析生态岸坡稳定性。通过建立根系加筋作用的力学模型,并采用基于加筋理论的极限平衡法,对岸坡浅层稳定性进行分析计算,岸坡整体稳定性采用基于强度折减原理的ABAQUS有限元模型计算法。结果表明,草本和灌木根系的加筋作用有助于提升岸坡浅层土体的粘聚力、抗剪强度和稳定性;草本和灌木根系的加筋作用对岸坡整体稳定性的影响远小于乔木根系的锚固作用,乔木种植于坡脚处对岸坡稳定性的提高最有利,岸坡安全系数可提升5.16%;乔木根系长度是岸坡整体稳定性重要的影响因素,乔木根系长度由1 m增加至3 m,生态岸坡整体稳定安全系数较素土岸坡分别增加了1.25%和14.2%,且增强速率逐渐变大;在水位变动时,生态岸坡与素土岸坡相比,其稳定安全系数最高可提升7.87%。根据岸坡浅层稳定性及整体稳定性计算结果,可以明确植被根系浅根加筋作用及深根锚固作用对岸坡土体的稳固效果,从而确定各类植被的配置方式,为生态护岸工程设计与应用提供参考。