岩质边坡生态防护——汇报专用-终稿.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,岩质边坡生态防护,的研究与应用,东南大学,2024/10/23,汇报提纲,本次汇报主要内容包含以下几个方面,2024/10/23,岩质边坡生态防护技术研究现状,国外研究现状,植被生态护坡的研究在兴旺国家起步较早在欧美方面，如今在边坡防护中,根本废止了浆砌片石和喷射水泥砂浆护面等破坏自然环境的工艺,取而代之的是各种柔性支护和绿化措施,根本上实现了全路段绿化目前常用的护坡方法有活枝捆垛、活支扦插、树枝压条打等，主要应用于公路边坡的植被防护用河堤护岸另外液压喷播技术自20世纪50年代创造后至今也获得了广泛应用20世纪80年代又创造了三维网植草护坡方法在亚洲，目前日本在植被护坡工程技术研究方面处于领先地位从70年代开始，随着高速公路的大规模建设，边坡绿化技术得到了长足的开展2024/10/23,国内研究现状,国内在生态护坡方面研究起步较晚，特别在岩石边坡绿化方面经验比较匮乏,在我国主要是通过引进,消化国外的先进植草技术,如客土喷播技术、三维网植生技术、喷混植草技术等。

不过，至目前为止，相关研究正在逐渐增多许文年等1对既具有一定强度适用岩石边坡防护，又能适合植物生长到达绿化目的的新型生态环保技术一植被混凝土边坡防护绿化技术进行了一定的研究，将此技术成功应用于岩石边坡的防护和绿化上蒋德松等2采用人工喷雨模拟降水的现场试验方法，得到不同草种在不同降雨强度下与岩质边坡冲刷的关系，为岩质边坡生态防护植被的选择提供了依据2024/10/23,赵明华等人3在岩质边坡植被抗冲刷室外试验的根底上，进一步研究各草种在不同边坡坡度、不同固土格式情况下性能的优劣，以及不同固土方式的固土机理，并从中挑选出最适宜工程实际使用的草种杨宇等人4利用三维有限元对破碎岩质边坡岩面上采用不同固土结构的受力性能与稳定性进行了研究，并应用于广西寨任路工程实践陈永安等人5对我国高速公路岩石边坡采用的几种主要生态防护技术的技术原理、根本工艺流程以及优缺点进行了分析2024/10/23,岩质边坡生态防护技术 与传统防护措施的比较,我国西部地区多崇山峻岭，公路建设常遇到大量易风化岩石挖方边坡，,其防护工程量大面广对于岩质边坡的,防护,，近些年来，多采用的方法是抹面、喷浆、勾缝、灌浆和砌护面墙等,传统,方法。

钟守宾等人,6,分析了传统防护方法长期防护效果，并由此总结了如下三点,传统防护方法的缺陷,：,设计平安性差,防护措施落后,无视生态保护的重要性,相比而言，,生态防护具有如下的优点,：,对边坡的防护作用主要是利用植物根系固定坡土，利用植物的茎和叶对边坡的覆盖,防止水流,对坡面,冲刷,以及对坡面的,吹蚀,所造成的,水土流失,，增加边坡的,稳定性,，,美化路容，,保护环境,；造价低廉，节省人力物力财力2024/10/23,岩质边坡生态防护的方法以及不同固土方式的比较,岩质边坡生态防护的方法,客土喷播,喷混植草,液压喷播,三维植被网植草 等,边坡植物防护采用的是,土工固土物,与外来客土喷播于岩质边坡上，然后再播撒种子的方案工程上常用的,固土结构,主要有,菱形铁丝网,土工格室,三维网垫,图,1,室内试验降雨强度与冲刷量关系图,赵明华等,3,根据室内模拟试验，得到各种固土方式下，不同草种在不同降雨强度、不同坡角下边坡的冲刷情况2024/10/23,室内试验说明，抗冲刷能力,土工格室,三维网垫,菱形铁丝网,从室内试验结果可见，边坡到达某一临界坡角后，单位长度边坡土体冲刷量随坡角的增大而减小三维网状结构,，本身具有较强的抗拉强度,在固土层起着,加筋的作用,能增强土的抗剪能力。

草根发育后，,根系与网筋纠结在一起，能形成一个具有很高抗拉强度和抗剪强度的板块结构，在坡面形成一保护层，保证坡面免受冲刷，增强稳定性2024/10/23,图,2,植物根系护坡示意图,卢敦华，王星华7对岩质边坡生态防护技术的支护机理进行了比较全面的研究，认为其护坡作用主要是植被根系系统的作用，分析了植被深部根系系统的锚固作用、植被浅部根系系统的加筋作用、植被根系系统的水土保持作用以及植被根系系统的生态作用，为工程实践提供了必要的理论指导岩质边坡生态防护的支护机理,2024/10/23,植被深部根系系统的锚固作用,植物的,垂直根系,穿过坡体浅层的松散风化层，锚固到深处较稳定的岩土层上，起到,预应力锚杆,的作用在植被覆盖的斜坡上，植物相互缠绕的,侧向根系,形成具有一定抗张强度的根网，将根际土壤固结为一个整体；,同时垂直根系的浅层根际锚固到深处较稳定的土层上，更增加了土体的稳定性2024/10/23,随着深度的增加 RAR 迅速减小，到1.2 m 以下时根的含量已经很小；在水平断面上 RAR一直很小，这说明大局部根是水平伸展的侧根植被浅部根系系统的加筋作用,图,3 RAR,随深度的变化曲线图,土中根的含量不同，根对土的加筋作用的效果不同，植物对边坡稳定性的影响程度也就不同。

根据,Shields,和,Gray 1993,年,8,在美国加利福尼亚州所做试验结果，,RAR,随深度的变化曲线如右图,3,所示根的面积比率RAR：指在一个土层断面上(水平垂直断面)根的截面面积占总断面面积的比率2024/10/23,根据文献,9,、,10,可知，根纤维提高土的抗剪强度主要是通过根土接触面的,摩擦力,把土中的,剪应力,转换成根的,拉应力,来实现的图,4,根系受力变形图,2024/10/23,首先假设根的外表受到足够的摩擦力和约束力使根不至于被拉出，那么当土中有剪应力发生时，根的错动位移会使根伸长从而使根内产生拉力 ，沿剪切面切线方向的分力可直接抵抗剪切变形，沿法线方向的分力可增加剪切面上的正应力，故而根土复合体抗剪强度的增长为,由上述分析可知，土中根系,的存在相当于在土体中起了加筋,作用，会引起土体抗剪强度增加,以及边坡稳定性系数提高2024/10/23,侧向根系与土壤相互作用的力学原理,植物根系在土中错综盘结，使边坡土体在其延伸范围内成为土与草根的复合材料，,草根可视为预应力的,三维加筋材料,图,5,根系对土体的加筋作用,根据摩尔-库仑准那么,草根加筋增加土体的粘聚力 c值，使其破坏线向上平移c；另外,草根的张拉限制了土体侧向变形，使3增大到3+3,从而使摩尔圆向右平移 3，如图 3所示。

蔡强国10对4种压应力作用下有根土和无根土样进行三轴剪切试验，如以下图6与图7所示图6 有根和无根砂性土土抗剪强度比较,图7 有根和无根黏性土抗剪强度比较,2024/10/23,植被根系系统的水土保持作用,植被根系系统的水土保持作用主要表达在防水和防渗两个方面根系吸收坡体内水分必然降低土体的孔隙水压力，进而提高土体的抗剪强度植物根系越深，吸收水分的范围越广，降低土体的孔隙水压力的作用的范围也就越大，越有利于边坡的稳定植被能拦截高速下落的雨滴、分散雨滴、减少滴溅能量及飞溅的土粒此外，由于植被根系的存在，对土壤具有固结作用，增加土壤水下渗，而且根系分泌物及腐殖质对土壤具有黏结作用，减少土粒冲刷与淋溶，有效减小水渗流对边坡稳定性的影响2024/10/23,研究人员对地下水渗流对无根系边坡和有根系边坡稳定性影响做过比较，结果如以下图8与图9所示图8 无加筋时1：0.5边坡的平安系数,图9 加筋时1：0.5边坡的平安系数,2024/10/23,植被根系系统的生态作用,岩质边坡外表岩石的风化是化学作用与物理作用共同的结果在没有植被覆盖时，岩石完全地暴露在空气中，而在植被护坡后岩石被其上的植被和基材所覆盖，这个过程中就相当于酸雨或含有此类氧化物的水化物反响物的浓度降低，进而使反响速度减小。

从物理风化方面来说，主要是由于温差的变化使得本来就存在微裂缝的岩石产生了膨胀力，使得岩石破碎，植被护坡后其温度保持在一定的值，不会产生很大的温差，因此物理风化减少2024/10/23,总结与展望,生态防护技术是一种新型的边坡护坡技术生态植被的茎叶能拦截雨滴，使雨滴击打坡面的时机大大降低，减小了击溅侵蚀强度 12此外，生态植被根系具有很好的固土能力，增强了浅层土的抗剪强度，具有浅层加固作用当植被通过根部吸收及蒸发作用改变了斜坡水文条件时，便增加了土体斜坡的稳定性岩质边坡生态防护技术遵循人与自然和谐共处的原那么，最大程度上保护了自然环境，维持了生态平衡，促进了生态的良性循环针对于我国在岩质边坡生态防护方面的研究起步较晚，研究还不够全面深入的现状，相关方面应该加大力度，充分系统地探讨防护机理，研究最适合实际工况的防护技术，促进人与自然和谐共处2024/10/23,20,REFERENCES,1.许文年,王铁桥,李建林等.清江隔河岩电厂高陡混凝土边坡绿化技术研究J.水利水电技术,2003,34(6):4346.,2.蒋德松,蒋冲与赵明华,城市岩质边坡生态防护机理及试验.中南大学学报(自然科学版),2021(05):第1087-1093页.,3.赵明华等,岩质边坡生态防护现场及室内抗冲刷试验研究.湖南大学学报(自然科学版),2004(05):第77-81页.,4.杨宇,赵明华与陈昌富,高等级公路破碎岩质边坡生态防护技术研究,in 2005全国博士生学术论坛交通运输工程学科2005:中国北京.第 5页.,5.陈永安等,高速公路岩质边坡生态防护技术评述.中国水土保持科学,2006(S1):第103-106页.,6.钟守宾等,破碎岩质边坡生态防护技术研究.公路,2004(10):第174-177页.,2024/10/23,7.,卢敦华与王星华,植被根系系统加固破碎岩坡的作用机理分析,.,科技导报,2007(23):,第,55-58,页,.,8Shields F D and Gray D H 1993 Eects of woody vegetation on the structural integrity of sandy levees.Water Resour.Bull.28(5),917931.,9.,封金财,王建华,.,植物根的存在对边坡稳定性的作用,J.,华东交通大学学报,2003,20(5):42-45.,10.,周德培,张俊云,.,植被护坡工程技术,M.,北京,:,人民交通出版社,2003.,11.,蔡强国,.,坡面细沟发生临界条件研究,J.,泥沙研究,1998,42(1):5259.,12,方 华,.,植被护坡现状与展望,J.,水土保持研究,2004,11(3):21-23.,2024/10/23,22,2024/10/23,23,谢谢大家，请多多指教,。