植物根系对浅层边坡的水文力学加固研究

摘要

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.