基于灰色关联度和主成分分析的草本植物护坡效果评价

摘要

边坡防护是公路建设中的一个重要环节。传统的工程护坡技术虽然防冲刷性能好，但是生态效果和景观效果较差。植被护坡在发挥固土护坡作用的同时，能有效的客服工程措施护坡的不足。它能充分发挥植被的景观效应和环境效应，而且具有建设成本低、防护效果好、作用时间长等特点。在越来越重视可持续发展的今天，采用植被护坡逐渐成为公路边坡防护的一种趋势，代表着边坡防护的发展方向。但是由于对植被根系与土体之间的作用原理认识不足，我国目前对植被护坡技术的研究成果远远滞后与工程应用，对护坡植被的选择上缺乏系统而深入的研究。
　　本文在对现有植被护坡理论和相关资料研究的基础上，总结了利用植被进行边坡防护的力学效应和水文效应的作用机理及影响范围。结果表明，植被防护对加固边坡、保持边坡稳定性和生态景观方面具有重要作用。
　　植草护坡由于其自身优势成为最基础的植被护坡方式。本文以东北林业大学实验林场兴安路公路边坡为试验地，选取了黑龙江省常见的6种草本植物（红三叶、剪股颖、白三叶、无芒雀麦、黑麦草和冰草）进行种植，并采取现场观测和室内试验相结合（包括根系抗拉拔试验、不同含水量下边坡土体的抗剪强度试验等），对影响植被防护功能的生态适应性、坡面防护效果、根系固土的力学效果等重要指标进行测定，并利用灰色关联度法和主成分分析法对各种护坡草的护坡效果进行定量分析。结果表明，护坡草根系具有良好的抗拉拔能力;根系的存在能显著提高公路边坡土体的抗剪强度及粘聚力和内摩擦角，并减弱含水量的增大对边坡稳定性的影响，提高了边坡的稳定系数，具有良好的固土护坡能力和生态景观效果。
　　护坡草种类的不同护坡效果会有很大差异。通过试验最终得出黑麦草、无芒雀麦和冰草是作为本试验条件下护坡植物的首选，特别是黑麦草，各项指标比较突出;其次可以考虑白三叶和红三叶;护坡效果最差的是剪股颖，根系的不发达制约了其护坡效果，导致外观质量和力学性能都较差。

目录

摘要

1 绪论

1．1 问题的提出及研究意义

1．2 国内外应用研究进展

1．2．1 国内外植被护坡技术应用进展

1．2．2 国内外植被护坡技术的研究进展

1．3 植被护坡技术的发展趋势

1．4 本文的研究内容和研究方法

2 植被护坡技术在边坡治理中的应用

2．1 植被护坡的必要性

2．2 植被护坡的主要功能

2．2．1 边坡植被的护坡功能

2．2．2 边坡植被改善环境的功能

2．2．3 边坡植被的其他功能

2．3 植被防护与边坡稳定性

2．3．1 概述

2．3．2 植物根系分布对边坡稳定性的影响

2．4 植被坡面防护机理研究

2．4．1 浅根加筋模型分析

2．4．2 植被的水文效应

2．5 植被坡体加固机理研究

2．5．1 深根的锚固作用

2．5．2 植物根系的蒸腾排水作用

2．6 植被护坡工程设计原则

2．7 本章小结

3 边坡防护植物适应性研究

3．1 试验材料与方法

3．1．1 试验地概况

3．1．2 试验设计

3．1．3 测定项目与方法

3．2 试验结果及分析

3．2．1 生长状况分析

3．2．2 植物抗性分析

3．3 本章小结

4 护坡草的坡面防护效果研究

4．1 植被盖度的测量及分析

4．1．1 护坡草盖度的测量方法

4．1．2 护坡草盖度的测量结果及分析

4．2 植株密度的测量与分析

4．2．1 植株密度的测量方法

4．2．2 测量结果与分析

4．3 本章小结

5 植物根系与土体相互作用力学试验

5．1 几种草本植物的抗拉拔试验

5．1．1 概述

5．1．2 试验材料及试验方法

5．1．3 试验结果与分析

5．1．4 护坡草根长的测定

5．1．5 误差分析

5．2 几种草本植物抗剪强度试验

5．2．1 试验方案

5．2．2 试验结果与分析

5．2．3 误差分析

5．3 不同含水率下的边坡土体抗剪强度试验

5．3．1 土壤含水率与土壤粘聚力的关系

5．3．2 土壤含水率与土壤内摩擦角的关系

5．3．3 土壤含水率与抗剪强度的关系

5．3．4 结论

5．4 植被护坡对边坡稳定性的影响

5．5 本章小结

6 几种护坡草本植物的优选评价

6．1 概述

6．2 基于灰色关联度理论的护坡草优选评价

6．2．1 灰色关联度理论的基本原理

6．2．2 护坡草的灰色关联度评价

6．3 基于主成分分析的护坡草优选评价

6．3．1 主成分分析法用于护坡草优选评价的基本思路

6．3．2 主成分分析法在护坡草优选中的分析步骤

6．3．3 护坡草护坡效果评价

6．4 本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

致谢

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