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植被对欠稳定边坡自我修复影响机制研究

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摘要

第一章 绪论

1.1 研究背景

1.2 本文研究的目的和意义

1.3 国内外研究现状

1.3.1 植被根系固土护坡的力学机制

1.3.2 植被根系自身抗拉拔力学效应

1.3.3 植被固土护坡工程应用发展

1.4 研究内容与技术路线

1.4.1 研究内容

1.4.2 技术路线

第二章 边坡稳定性动态变化过程

2.1 边坡动态稳定性

2.1.1 边坡动态稳定性的概念

2.1.2 边坡稳定性系数动态变化

2.1.3 边坡动态渐进性破坏过程

2.2 欠稳定坡体破坏机制及处治措施研究

2.2.1 欠稳定坡体的概念

2.2.2 欠稳定边坡的破坏机制

2.2.3 欠稳定边坡常见的处治措施

2.3 影响欠稳定边坡自我修复的因素

2.3.1 原坡面上植物对于欠稳定边坡自我修复的影响

2.3.2 土体中微生物沉积碳酸钙对于欠稳定边坡自我修复的影响

2.3.3 时间效应对于欠稳定边坡自我修复的影响

2.3.4 土体的分散性对于欠稳定边坡自我修复的影响

2.4 本章小结

第三章 植被对欠稳定边坡自我修复的影响

3.1 欠稳定边坡植被防护与工程防护对比

3.2 植被对欠稳定边坡动态影响模式

3.2.1 根系对欠稳定边坡动态影响

3.2.2 茎叶对欠稳定边坡动态影响

3.3 植被的确定

3.4 植被茎叶生长特征及规律

3.4.1 乔木茎叶特征

3.4.2 灌木茎叶特征

3.4.3 草本植物茎叶特征

3.5 植被根系生长特征及规律

3.5.1 乔木根系特征

3.5.2 灌木根系特征

3.5.3 草本植物根系特征

3.6 地下根系的力学效应

3.6.1 木本植物根系力学效应

3.6.2 草本植物根系力学效应

3.7 地表茎叶的水文效应

3.7.1 截留降雨、降低溅蚀作用

3.7.2 控制坡面径流作用

3.7.3 增加下渗、延缓流失作用

3.8 植被对欠稳定边坡自我修复的影响机制评述

3.8.1 植被作用于欠稳定边坡功能效应

3.8.2 植被修复欠稳定边坡防护工程中应用

3.8.3 植被修复欠稳定边坡在施工养护管理中的应用

3.9 本章小结

第四章 植被对欠稳定边坡稳定性动态影响有限元分析

4.1 欠稳定边坡动态稳定性的介绍

4.1.1 欠稳定边坡的动态稳定性

4.1.2 欠稳定边坡稳定性的分析方法及理论

4.2 欠稳定边坡动态稳定性理论计算方法及计算流程

4.2.1 有限元强度折减法的应用

4.2.2 有限元强度折减法的基本原理

4.2.3 有限元强度折减法的失稳判据

4.3 有限元法及ANSYS应用软件介绍

4.3.1 有限元法的基本解题思路及步骤

4.3.2 ANSYS软件的问题解决思路及步骤

4.4 植被修复欠稳定边坡分析模型的建立

4.4.1 欠稳定边坡模拟模型的建立

4.4.2 植物根系模拟模型的建立

4.5 不同工况下植被根系对欠稳定边坡动态稳定的影响

4.5.1 裸露边坡的稳定性分析

4.5.2 乔木根系边坡稳定性分析

4.5.3 灌木根系边坡稳定性分析

4.5.4 草本植物根系边坡稳定性分析

4.6 数值模拟分析结果的评述

4.7 本章小结

第五章 结论与展望

5.1 主要结论

5.2 研究展望

致谢

参考文献

攻读学位期间取得的研究成果

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摘要

中国西南地区自然条件复杂多变,由于基础设施的建设破坏了原有生态平衡,导致滑坡灾害发生率增大,严重地制约经济发展和威胁群众生命财产安全。坡面植被通过根系与土体的相互作用影响边坡,既能稳定坡体又能恢复生态,是有效的生态防护措施。但目前研究较多的是植被的固土护坡,而对于植被如何影响欠稳定边坡的动态稳定性却缺乏相关的研究。
  本文通过欠稳定边坡在坡体渐进性破坏过程中所处阶段,研究其实现自我修复的主要影响因素和机制;结合代表性的木本、草本植物的生长规律和特征,研究植被根系对欠稳定边坡自我修复的影响机制,并通过数值模拟方法分析了植被根系在生长过程和不同植被密度下对于欠稳定边坡稳定性变化的影响和作用效果。本文主要的研究成果有:
  (1)基于边坡坡体的渐进性破坏过程,揭示出边坡稳定—欠稳定—(不稳定)—再次稳定的动态变化过程。
  (2)揭示了原坡面植被、土中微生物、时间效应、土的分散性等欠稳定边坡自我修复的典型影响因素。
  (3)通过植被对欠稳定边坡自我修复影响机制,提出在植被对欠稳定边坡自我修复的影响中,欠稳定坡体的稳定性分析方法和理论。
  (4)基于典型木本、草本植物的根系、茎叶的生长特征及规律,建立了植被根系的力学模型,开展了植被根系对欠稳定边坡自我修复影响效果的数值模拟,得到了植被对欠稳定边坡稳定性系数的动态影响规律。
  研究植被根系生长规律特征对欠稳定边坡的稳定性自我修复影响机制及效果,可为欠稳定边坡养护处治提供指导,对提高公路公共服务设施的使用安全性能和延长其使用周期提供技术保障。

著录项

  • 作者

    彭泽乾;

  • 作者单位

    重庆交通大学;

  • 授予单位 重庆交通大学;
  • 学科 交通运输工程;道路与铁道工程
  • 授予学位 硕士
  • 导师姓名 阎宗岭;
  • 年度 2018
  • 页码
  • 总页数
  • 原文格式 PDF
  • 正文语种 中文
  • 中图分类 U418.52;
  • 关键词

    路基边坡; 自我修复; 植被根系; 动态稳定性;

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