第一章绪论
1.1课题研究的背景与意义
近年来,全国各地大兴土木,各项基础设施建设纷纷开展。在2008年末,国务院出台了四万亿的经济投资计划,这笔资金的45%分配给了基础设施建设,这进一步激发了全国各地大兴土木的热情。但大量基础设施的建设,在满足人们自身生存和生活需要的同时,也在一定程度上破坏了自然界原有的生态环境。尤其是高速公路、铁路、水利水电和城镇等大型基础设施建设工程中,经常有大量的深挖高填,破坏了土体的原有结构和原有植被,造成大量的裸露土坡和岩石边坡,导致严重的水土流失和生态环境失衡。这些人工边坡可能存在如滑坡、坍塌、泥石流等安全隐患(图1一1一图1一2),还可能会带来如水土流失、局部小气候恶化及生物链破坏等环境问题。
随着人们环境保护意识的增强和对环境要求的提高,同时也为了克服传统的边坡防护技术带来的缺陷,植被护坡技术应运而生。与传统的护坡技术相比,植被护坡技术具有巨大的优越性"表现在以下四个方面:
从护坡效果上看,大量工程实践表明,植被护坡可以达到浅层护坡的要求,并可克服传统护坡随时间增长而出现老化的缺点,增加工程服务年限。
从环境保护上看,植被护坡一改传统护坡颜色单一单调的缺点,如果植物种类选择适当,可以达到“三季花开,四季常绿”的绿化效果。同时,采用植被护坡技术,绿色植物覆盖岩土边坡,能够修复已破坏的植被,美化环境,防止水土流失,有效地解决了边坡工程防护与生态环境的矛盾,也促进了生态环境的可持续发展。通过绿色景观设计可以使植被护坡更加与周围环境和建筑协调统一,可以使植被护坡具有人文气氛,达到自然、生态、和区域人文的高度统一。
在提倡环境保护和可持续发展的今天,植被护坡技术越来越受到工程界的重视,现己逐步替代传统的单一工程护坡,应用于高速公路、铁路、水利水电及矿山等工程坡面的防护与绿化"在人工恢复生态的过程中,特别是一些非生物措施不可的项目以及可以利用生物软措施代替或部分代替硬性的工程措施中,植物根系的固土护坡作用显得特别重要。而有关植被护坡机理以及工程原理的系统、定量研究,设计方法,施工技术尚未形成统一的规范与标准,与发达国家存在较大差距。虽然工程中应用较多,但理论分析远远落后于工程实践,很多问题都急待加以解决。因此开展植被护坡技术研究、分析植被根系护坡机理、进行植被根系室内试验研究是一项非常有实际意义的工作,本论文就是在这样的研究背景下展开的。
1.2国内外研究现状
植被护坡是一种历史较为古老的护坡方法,但是它真正成为一门科学还是近十几年的事情。时至今日甚至连一个很贴切的术语都还没有形成,国外称Biotechnique,5011bioengineering,vegetation,或者Revegetation等,国内也有称植被护坡、植物护坡、坡面生态工程等。国外一般把植被护坡定义为/用活的植物,单独用植物或者植物与土木工程和非生命的植物材料相结合,以减轻坡面的不稳定性和侵蚀。它是涉及岩土工程、生态学、植物学、水土保持学、土壤肥料学等多学科于一体的综合工程技术。目前,国内外的研究总体上分为工程实践应用和理论试验研究两个方面。鉴于本论文的研究内容,故主要介绍国内外在理论试验研究方面的现状。
1.2国外工程实践应用研究现状
在中世纪法国、瑞士的运河河岸就采用栽植柳树的方法来防护"20世纪30年代,这种通过生物途径进行护坡的方法首先引入中欧,包括德国、奥地利等地区,从此植被护坡技术在欧洲广为应用。在北美,植被护坡应用可以追溯到1926年,而且承袭了中欧的经验,主要致力于与道路建设有关的侵蚀控制。在英国,这个方法开始于40年代末,用于陆地景观的稳定、堤岸和交通线路边坡的保护等,目前己有多项植被护坡技术的专利。美国等发达国家从三、四十年代就意识到了保护生态平衡的重要性,开始在公路边坡开展植被恢复工作。例如MoorishR.H.和HarrisonC.M.早在1943年和1944年就进行了公路两侧草皮种植的试验,通过不同播种时间、不同草种及草种组合的小区试验来探讨建立草皮的方法"五十年代后,美国制订法律要求新建公路必须进行绿化,机械化施工的喷播技术应运而生"1953年Finn公司首先开发出了喷播机"从六十年代开始,美、德、法等发达国家开始大规模修建高速公路,喷播技术等绿化新技术在稳定边坡!防止土壤侵蚀和恢复植被等方面得到了广泛应用。
第二章植被护坡工程相关理论研究
2.1引言
植被护坡除了具有护坡功能之外,还具有美化与改善环境的功能,因此这一新兴的护坡技术一出现就受到了工程界广泛的赞扬与关注,被人们所倡导和应用。
从第一章可以知道,运用植物进行边坡防护或者在土体中加入根系以增强土体强度的做法虽然有很古老的应用历史,但是植被护坡工程真正成为一门科学还是近十几年的事情"时至今日甚至连一个很贴切很固定的术语都还没有形成,国外称Biotec俪que,5011bioengineering,vegetation,或者Revegetation等,国内也有称植被护坡、植物护坡、植被固坡、坡面生态工程、边坡绿化等。存在这么多不同的名称,首先是因为植被护坡技术在我国的研究处于起步阶段,还未形成一定的系统性和学科性,二是因为不同的学者根据自己的研究领域提出了不同的叫法,一时间难以统一。在此,有必要对各个名称进行比较与辨别,得出一个贴切固定的术语。
第三章现场调研与根系拉伸试验研究...................26
3.1研究试验区概况.................26
3.2现场调研,,...............27
3.3根系拉伸试验..............33
3.4本章小结...................38
第四章加根土三轴剪切试验研究...............40
4.1土体抗剪强度试验方法比选..................40
4.2GDs三轴试验简介.................41
4.3土的常规物理与力学性能试验..................44
4.4加根土体三轴剪切试验................45
4.5狗牙根根系加筋土试验结果分析.................50
4.6夹竹桃根系加筋土试验结果分析...............56
第五章结论与展望................61
5.1研究取得的主要结论.............61
5.2研究存在的不足............61
5.3研究展望..............62
结论
本文取得了以下研究成果:
(l)通过大量查阅文献,从力学效应、水文效应和其他效应三个方面对植被护坡工程的机理进行了较具体全面的阐述。
(2)在高速公路植被护坡范围内,进行现场调研,调查了植被护坡工程现场植物的生长情况,研究了根系的分布形态。研究根系密度与土层深度的关系,得出狗牙根根系密度随土层深度增加呈指数函数递减的规律,并给出了狗牙根根系密度与土层深度的回归公式;研究含根量与土层深度的关系,得到夹竹桃含根量沿土层深度呈指数函数递减的规律,并给出了夹竹桃含根量与土层深度的回归公式。
参考文献：
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