王元勋[1]2003年在《土质边坡稳定性分析的离心模型试验研究》文中研究说明边坡问题是一个非常复杂的问题，它涉及到道桥工程、水利工程、建筑工程等诸多工程领域，因此，边坡稳定性研究一直是岩土工程界中一个重要研究内容。 对于土建施工时形成的边坡，如果边坡过陡，很容易发生塌方或滑坡；如果边坡过缓，就会增加土方填挖量，或超出建筑界限影响临近建筑物的使用和安全。于是工程实践中常常会遇到两类问题：一是如何确定边坡的合理断面(边坡坡角、坡高)问题，即边坡的稳定性问题；二是如何减小土石方填挖等工程量问题，即效益问题。这两者并不是相互矛盾的，而是相辅相成的，在实践中完全可以做到以较小的工程费用修建高质量的边坡工程。相反，在实际的工程建设中，以巨大的人力物力修建的重点工程却出现一系列不稳定现象，有些甚至工程还未完成，或者完成不久就出现各种险情，随后又不得不采取各种工程加固措施。这种情况在我国以及国外屡有发生，不仅造成财力浪费，危及行车安全，而且严重时形成“工程—灾害—工程“的恶性循环。因此，本文从室内土工离心模型试验和数值模拟两方面入手，针对土质单面坡的稳定性问题作了如下工作： (1)在客观分析总结目前国内外边坡稳定性分析方法的基础上，对国内外边坡研究现状进行了简介，对各种边坡稳定性分析方法进行了总结、对比，并对其发展趋势进行了评述。 (2)对本次试验的各个模型，用GEO-SLOPE International Ltd．出品的土工商用软件GEO—SLOPE进行了极限平衡分析，以及单因素影响分析，得出了一些边坡稳定安全系数、滑动面位置与土体强度参数、地下水位的大致关系。 (3)介绍了土工离心模型试验的基本原理及存在的一些问题，并在直剪试验、击实试验等室内土工试验及六组离心模型试验的基础上，分析了在不同含水率、坡度的情况下土质单面坡的破坏情况，给出了各个模型的安全系数、位移等值线和位移向量图。 (4)针对离心模型试验，采用大型有限元软件ANSYS7.0，用有限元强度折减系数法分析了边坡模型的应力应变分布情况、最危险滑面位置、塑性区分布情况，以及安全系数大小，并得出了一些有益的结论。
赵偲聪[2]2014年在《土质边坡降雨离心模型试验研究》文中指出随着人类社会的发展和技术进步,工程边坡的高度越来越大,坡度也越来越陡,由于边坡失稳引发的滑坡、崩塌等地质灾害往往造成巨大的人身及财产损失,工程边坡失稳致灾问题也备受关注。离心模型试验不仅是岩土工程领域重要的试验手段之一,也是各类物理模型试验中相似性最好的试验方法。离心模型试验技术通过离心加速度模拟重力场,以实现对土木工程相关工况的模拟。本文以非饱和黏性土工程边坡为研究对象,以土工离心试验为主要技术手段,研究非饱和黏性土工程边坡在降雨条件下的失稳机理。1.对降雨入渗基本理论和降雨诱发边坡失稳的机理进行分析。2.自主研发新型离心模型降雨试验系统,包括高压涡流雾化离心喷淋系统、离心光纤光栅综合测试系统、离心场下数据测量采集系统等,对试验系统进行有效性验证、率定、组集。为开展边坡降雨试验提供了新的试验手段和研究途径。3.根据相似原理进行了边坡离心降雨试验相似参数的推导,开展了相关材料的比选和测试,形成了边坡离心降雨模型试验的选材、筑模、监测元件选型及布设、试验加载及监测的一整套综合试验流程,为今后边坡降雨离心试验提供了值得借鉴的技术。4.开展了10组不同条件下的工程土质边坡离心降雨模型试验,主要考虑不同的降雨条件、支挡形式、坡度情况、地层变化等,得出了降雨过程中坡体位移、含水率、孔隙水压力、支挡结构受力的演化特征及典型的坡体破坏模式。5.试验分析表明：短时间暴雨工况下边坡的滑动面深度较浅,一般在坡面以下4m以内,而长时间小雨工况下边坡的滑面可达到坡面以下6-10m；相对于普通边坡,含软弱夹层边坡在降雨中易呈现多层滑动面。6.支挡结构的施加可有效减小边坡变形,提供抗滑力,提高边坡稳定性,降低边坡失稳的风险。同时应注意到,支挡结构的施加减小了雨水在坡体中的渗流速度,增加了边坡的持水能力,使得浅层滑坡风险转移至深层滑动。
赵晓彦[3]2005年在《类土质边坡特性及其锚固设计理论研究》文中指出本文对类土质边坡的性质、锚固特性及其锚固边坡稳定性计算方法进行了系统研究:首先通过大量的现场调研,完善了类土质边坡的地质模型,给出了该类边坡的分类和破坏方式及破坏机理;对锚索加固边坡的离心相似模型进行了研究:在离心模型试验中对锚索预应力进行了测量,通过离心模型试验对锚索预应力的扩散进行了研究;通过现场试验与离心模型试验相结合,对锚索框架的受力模式进行了研究;对预应力锚索加固边坡的稳定性计算方法分锚固体与坡体的耦合和解耦两个阶段进行了研究;最后采用FLAC~(3D)拉格朗日元对类土质边坡锚固效应、锚索预应力的损失、框架梁的内力分布及类土质边坡的开挖效应进行了数值模拟研究。取得了以下主要结论和成果: (1) 完善了类土质边坡的概念,认为类土质边坡为“由岩体风化而成的保留或部分继承了原岩的结构面等其它岩体特征且未经二次堆积的土体物质或破碎岩体物质构成,稳定特性明显区别于均质土边坡及岩质边坡的一类边坡”。并将类土质边坡按风化前原岩的软硬程度及其组合情况划分为叁种类型:软岩全～强风化边坡、软硬岩相间的全～强风化边坡、硬岩全～强风化边坡。分析了类土质边坡的破坏方式及破坏机理。 (2) 系统地研究了预应力锚索框架加固类土质边坡的离心相似模型,为此类试验提供了理论依据。研究了离心模型试验中锚索力及框架弯矩、锚固力自坡面向坡体内传递规律的测试方法。通过花岗岩残积土边坡的离心模型试验研究,得出在无结构面时,边坡的坡角与极限边坡高度的关系与马斯洛夫给出粗粒土边坡的坡度与稳定坡高的关系基本一致,可以用马斯洛夫方法指导此种边坡的设计。 (3) 在研究现有锚固段锚土界面模型的基础上,阐述了基于锚固段土体位移的交界面模型,随着锚固力的逐渐增大,锚固段土体位移可以分为叁个阶段:土体颗粒间的相对移动,土体的剪切应变,土体的整体移动。以此模型为基础,分析了锚固预应力损失的机理。 (4) 针对无框架和有框架两种情况,分别推导了锚固力的传递范围,为锚索间距的大小提供了依据。并进行了离心模型试验及现
李龙起[4]2013年在《高速铁路土质边坡降雨力学响应及安全性评价研究》文中进行了进一步梳理随着近年来我国经济建设的迅速发展,特别是西部大开发战略的实施,在西南山区高速铁路建设中,出现了大量的工程高陡边坡。由于建设规模的不断增大和地形地质条件的限制,工程边坡的高度越来越大、坡度越来越陡。伴随着近年来暴雨洪涝等自然灾害的加剧,工程边坡灾害问题日益突出,使得开展相关的减灾科研工作迫在眉睫。因此,本文结合中国铁路工程总公司(原铁道部)重大科技开发计划《高陡边坡运营安全防灾监控及报警系统技术研究》(2010G018-E-4),针对高速铁路沿线边坡降雨力学响应及安全性评价问题,从非饱和岩土力学、边坡工程学、试验力学、现代试验技术、非线性数学方法等角度着手,开展了土工试验、模型试验、数值仿真、理论分析等研究,为西南山区高速铁路建设提供理论依据和技术支持。(1)以西南山区典型的地质条件为基础,系统地开展了非饱和粉质粘土的矿物成分分析、土壤颗粒组成分析、击实、非饱和土水(SWCC)、直剪、固结等试验,得出了不同孔隙比和级配组成情况下的吸脱湿土水曲线,并基于上述试验结果修正了Feng-Fredlund模型,探讨了孔隙比和基质吸力对于土体抗剪强度的影响,揭示了土体在不同基质吸力状态下的“软化”特征及内在原因。借助于非饱和土固结试验提出了土体非饱和弹性模量的计算方法。通过上述研究为边坡降雨力学响应分析奠定了基础。(2)以经典坡面流理论基础,在坡面产流问题中引入Green-Ampt模型进行改进,得出坡面入渗-产流的基本方程,并与固-液-气叁相流固耦合理论相结合,奠定了叁维边坡降雨分析中非饱和流固耦合计算的理论基础。(3)开展了不考虑流固耦合、单纯固-液-气流固耦合,以及本文首次提出的综合考虑坡面产流-入渗耦合与固-液-气流固耦合这叁种方法的对比研究。研究结果表明：不考虑流固耦合的计算方法在坡体中的浸润线会扩展过快,与实际情况差别较大。在长时间小雨工况下,采用本文方法和单纯的固-液-气叁相耦合法的方法所得的浸润线基本吻合,短时间降雨工况下本文方法所得的浸润线介于非流固耦合和固-液-气叁相流固耦合法之间,但随着降雨时间的持续,两种计算方法所得的浸润线差别略有减小。深化拓展了非饱和土力学理论在边坡降雨计算中的应用。(4)在分析现有土工离心试验场中降雨及测试系统特点的基础上,结合雾化降雨技术和光纤光栅测试技术,分别研发了新型土工离心边坡降雨试验系统和光纤光栅监测系统及元件。其中新型降雨系统采用涡流雾化技术使得雨雾的均匀性更好,同时解决了以往试验中雨滴过大易造成坡面溅蚀效应过大的现象。新型离心光纤光栅监测系统减弱了传统导线布置对于模型的不利干扰,并解决了测点遇水易失效的难题,从而保证了边坡离心降雨试验中测试数据的有效性和稳定性。为开展边坡降雨试验提供了新的试验手段和研究途径。(5)根据相似原理进行了边坡离心降雨试验相似参数的推导,开展了相关材料的比选和测试,形成了边坡离心降雨试验集选材及筑模、监测元件选型及布设、试验加载及监测的一套综合试验流程,为今后边坡降雨离心试验提供了值得借鉴的技术。(6)结合研发的新型离心降雨试验系统和监测系统,开展了10组不同条件下的工程土质边坡离心降雨模型试验,主要考虑不同的降雨条件、支挡形式、坡度情况、地层变化等,得出了试验过程中坡体位移、含水率、孔隙水压力、支挡结构受力等因子随时间的演化特征及典型的坡体破坏模式等。研究表明：在相同累积降雨量条件下,长时间工况时边坡的滑面位置比短时间暴雨工况时深2-6m；相对于普通边坡,含软弱夹层边坡在降雨中易呈现多层滑动面；边坡预警工作研究应从失稳机理着手,在分析位移因子演化特征规律的基础上,还应综合考虑应力因子变化对边坡稳定的影响。上述研究成果为边坡预警预报研究提供了新的思路。(7)以前述非饱和流固耦合综合分析方法为基础,基于Fortran语言和大型有限元程序Abaqus进行了二次开发,得出了相应的计算模块,在此基础上结合前文中模型试验部分进行了数值仿真研究,得出了降雨过程中典型时刻的有效应力场、基质吸力场、位移场、支护结构受力等的分布模式和变化特征,补充了模型试验对物理场研究的不足。并进一步研究了降雨形式、坡度条件和地层状况对于边坡降雨稳定系数的影响,得出了西南山区土质边坡需要开展降雨安全警戒的坡度、坡高和软弱夹层特征。深化了对于西南山区铁路沿线边坡降雨安全性影响因素的认识。(8)基于粗糙集-支持向量机方法,结合贵广、兰渝、成绵乐高速铁路沿线30多个土质边坡工点的资料调研,建立了西南山区铁路沿线土质边坡安全性评价数据库和评价模型,提出了从宏观角度判断边坡降雨安全性的方法。
唐烈先[5]2008年在《RFPA离心机法在岩土工程破坏分析中的应用研究》文中进行了进一步梳理近年来,随着计算机技术的发展,基于强度折减原理的有限元方法在边坡等岩土工程的稳定性分析中得到了广泛应用,其最大优点是可以在模型中考虑复杂的岩土工程结构并能自动获得潜在滑面。但是,该方法的一个重要不足之处在于强度参数的折减方式存在很多争议,到目前也没有获得共识。此外,强度折减法所得到的分析结果也难以与物理试验相互验证,使强度折减法的应用前景受到挑战。在岩土工程领域,常用来对实际工程状况进行考察的手段主要有原型观测和模型试验。原型观测是最直接、结果最有说服力的方法,但是步骤繁杂、耗资巨大。常规摸型试验则不能满足模型与原型应力水平相同的相似性条件。土工离心试验不但可以减小模型尺寸,满足相似性条件,而且还可以建立各种非均质模型,模拟各种复杂的工程情形,从而提高了模型的预测能力,因此在岩土工程中广泛运用。本文运用RFPA数值试验方法,提出借助岩土工程中广泛使用的土工离心试验原理仅增加模型体力来评估模型的安全储备,克服了强度折减法折减参数难以确定的弊端,通过不同比例尺下均质、非均质模型的数值计算,其应力场、位移场和破坏模式均符合离心试验的相似比关系,结合对巷道工作面破坏的离心物理试验的数值模拟,体现了RFPA离心机法分析结果可以与物理试验相互验证的优势。对不同参数下均质土坡破坏的数值模拟结果显示,与传统方法相比,RFPA离心机法对滑动面的位置和形状无需进行任何的假定就可以得到,同时获得相应的安全系数和整个渐进破坏过程；对于传统方法难以搜索滑动面的岩质边坡,通过含不同弱层、含不同节理情况下岩质边坡破坏的模拟分析,验证RFPA离心机法在岩质边坡分析中的可用性,同时也用RFPA离心机法再次证明了弱面、节理对岩质边坡破坏起主控作用的破坏机理；主要岩种力学性质试验获得真实数据基础上对南芬露天矿滑坡实例的数值模拟以及山东某填土路基破坏的数值模拟,得到了与实际相吻合的结论,有力地说明了RFPA离心机法在岩土工程稳定性分析中的可靠性。
周志林[6]2005年在《西攀高速公路边坡工程若干问题的探讨》文中指出边坡工程是岩土工程叁大问题之一,它涉及到道桥工程、水利工程、建筑工程等诸多工程领域,对边坡的研究一直是岩土工程界中一个重要研究内容。因此,本论文以国家自然基金西部重点项目“西部山区重大道路工程与环境相互作用机制”和“西攀高速公路地质灾害研究与对策”为依托;在对西攀公路的高边坡进行现场调查的前提下;对西攀路边坡的若干问题进行了探讨。基于离心模型试验,对削坡放平台、填土反压这两种工程防治措施进行了初步研究,主要的工作和成果如下: (1) 在客观总结目前国内外边坡稳定性分析方法的基础上,对国内外边坡研究现状进行简介,对边坡的稳定性分析方法进行了总结、对比。 (2) 对离心模型技术的基本原理、误差问题、应用情况等作了概括,同时采用离心模型技术研究削坡放平台和填土反压这两种工程措施,进行了4次对比试验,在削坡量一定的情况下,就边(滑)坡稳定性而言,得出宽浅式削坡比窄深式削坡好,而填土反压比宽浅式削坡要强,既填又挖却比填土反压更好的结论。同时应用FLAC3D对在不同位置削坡进行数值模拟,综合考虑削坡表面积和稳定性两个因素,得出平台靠近滑动面,既能提高边坡的稳定性,同时对边坡的表面积扰动也较小,能使工程与环境更好的相协调的结论。 (3) 在对西攀高速公路的高边坡进行了现场调查的前提下,采用土工软件GEO—SLOPE对西攀高速公路的开挖后的临时高边坡进行稳定性评价。在此基础上得出西攀路中昔格达地层对边坡的稳定性有影响,临时边坡安全系数的大小与边坡开挖后的稳定性有密切关系,临时边坡安全系数的大小应作为制定具体施工方案的一个指标的结论。 (4) 应用FLAC3D模拟挡土墙、抗滑桩、锚杆叁种防治措施对边坡岩体位移场和应力场的不同影响。 (5) 对国内外边坡处治中工程对环境的保护技术进行了简介,并对西攀高速公路中边坡工程的绿色防护技术进行了的简单的讨论。
唐茂颖[7]2005年在《土质路堑高边坡变形特性的离心模型试验研究》文中认为边坡是自然或人工形成的斜坡,是人类工程活动中最基本的地质环境之一,也是工程建设中最常见的工程形式。作为全球性叁大地质灾害之一的边坡失稳坍塌严重危急到国家财产和人们的生命安全。随着我国基础建设的大力发展,使得边坡工程研究在公路、铁路、水利、市政、土建、矿山等工程中占有及其重要的地位,特别是在地质条件复杂、人工边坡和自然边坡环境较为恶劣的西部地区,各类工程建设遇到的边坡工程问题尤为突出。因此,如何准确分析边坡的稳定与变形特性,以及提出既经济又安全的最优处治方案,是人们长期以来不断探索的关键技术问题。 边坡研究的基础理论是建立在土力学和岩石力学之上的,所以土力学和岩石力学的发展与成就决定了边坡工程研究的完善程度。20世纪50年代前后,边坡工程的研究尚属于土力学的研究范畴。对边坡的稳定性分析主要借鉴土力学中的圆弧滑动法、Bishop条分法、Janbu条分法和王复来分析方法等形成的极限平衡理论,这一理论是建立在刚塑性体模型基础上的极限破坏理论,也是古典土力学解决土质边坡稳定性的核心。而现代土力学研究边坡的稳定与变形特性主要致力于土体真实破坏过程的理论研究,这一理论研究可能首先要运用到损伤力学、细观力学和分形理论等现代力学分支,最后再完成对边坡破坏过程的数学模拟。20世纪80年代以后,由于计算机技术的发展及岩土力学性质研究的进步,各种复杂的数值计算方法广泛地应用于边坡工程研究。进入20世纪90年代,边坡问题的研究将传统的边坡工程地质学、现代岩土力学和现代数学力学相结合,形成了所谓的现代边坡工程学,从而给边坡的稳定与变形特性研究提供了新理论、新方法。 本文以土质路堑高边坡的变形特性为研究目标,拟通过离心模型试验来揭示土质路堑高边坡在开挖卸载过程中的变形特性及坡体应力的变化特点,分析土质路堑高边坡在土体参数(密实度、含水量)和结构尺寸(坡高)变化时的变形特性和虚拟力(人为控制坡面变形而产生的力)的变化特点,以及两者之间的关系。同时分析在坡体的开挖卸载过程中,正在开挖卸载的坡面对上下坡面的影响(通过坡面的变形及虚拟力的变化反映出来)规律,并希望能初步得出合理经济的支护条件。试验结果表明,增加边坡高度、提高坡体含水量和减小坡体的压实系数都会改变坡体的应力状态,加大边坡侧向位移和坡顶面沉降,降低边坡的稳定性。
钱磊[8]2009年在《粉煤灰高路堤填筑关键技术研究》文中研究指明中国是世界上最大的生产和消耗煤炭资源的国家,每年的原煤产量占世界的25%,约为16亿吨,其中75%用作能源消耗,我国1/3的电力来自燃煤发电。燃煤发电在为国民经济发展提供大量能源的同时,也产生了大量粉煤灰等废弃物,目前我国燃煤电厂每年排放的粉煤灰已达1.8亿吨以上。粉煤灰的排放不仅造成严重的大气污染、土壤污染和水资源的污染,危害民众的健康,更重要的是占用大量土地资源,造成人地矛盾,引发了许多经济和社会问题。由此可见,对粉煤灰的处理和利用已成为我国面临的一个突出的社会和经济问题,加强对粉煤灰的综合利用研究刻不容缓,势在必行。本文依托贵州省科委攻关项目“遵毕高速公路粉煤灰纯灰路堤综合应用研究”,对遵毕高速公路沿线粉煤灰的材料性质和工程特性进行了研究,并对高填方粉煤灰纯灰路堤的稳定性进行了力学分析计算。首先,总结了粉煤灰在公路工程中的多种应用,而将其用作路基填料是其中能够大量利用粉煤灰的措施之一,并阐述了目前国内外在这一领域的研究现状和最新成果。其次,通过一系列室内试验对粉煤灰材料的微观结构,理化性质,各工程特性指标进行研究,分析了遵毕高速公路沿线粉煤灰的材料性质和工程特性。再次,建立高填方粉煤灰纯灰路堤模型,对其进行室内大型离心模型试验研究,以分析路基的沉降特性和边坡稳定性,并借助有限元的方法对相似模型进行分析,以期达到试验数据和理论分析结果能够相互印证。最后,在前面试验研究和理论分析的基础上,提出了适用于遵毕高速公路的粉煤灰纯灰路堤的验算模式,稳定性评价标准,基本断面形式和排水系统的设计原则,从而总结出遵毕高速公路沿线粉煤灰纯灰路堤的施工原则,对以后进行这类路基的设计和施工有一定的借鉴意义。
郭永建[9]2011年在《基于锚杆轴力监测的公路岩质边坡稳定性评价研究》文中研究指明山区公路存在大量的岩质边坡，其稳定性影响着公路的安全运营。公路岩质边坡虽然个体规模较小，但数量很大。要对边坡进行安全评判，若采用传统的位移监测方法，其系统规模将无法承受。本文在总结国内外研究成果的基础上，提出了应力监测的公路岩质边坡稳定性评价方法，即利用全长粘结测力锚杆轴力监测评价岩质边坡安全状况，该方法不仅监测方式简单，费用低，且能够及时预警。论文通过理论分析、数值仿真模拟、离心模型试验、现场试验监测等手段对岩质边坡锚杆轴力监测机理及实际应用效果进行了系统分析，主要研究成果如下：1．建立了剪切破坏与拉剪破坏形式下的岩质边坡锚杆轴力与安全系数之间的关系，分析了岩质边坡安全系数计算公式中锚固力随岩体各项参数的变化规律，在理论上肯定了采用锚杆轴力监测评价岩质边坡稳定性的可行性。2．基于空间一点受力的位移解形式—Mindlin位移解，结合岩质边坡结构面位置处全长粘结锚杆的受力形式，推导了沿全长粘结锚杆杆长方向的轴力、剪应力的解析表达式；并根据全长粘结锚杆在不同岩体中所起到的作用，求解相应的埋设方向角、锚固深度、截面尺寸等设计参数。3．结合有限元软件Marc与有限差分软件FLAC3D对岩质边坡的应力场敏感性部位问题与不同形式岩质边坡的开挖支护过程进行分析，并对开挖完成的岩质边坡的岩体强度参数进行折减，进一步确定锚杆轴力与安全系数之间的关系。研究结果为现场试验中全长粘结锚杆的埋设部位、预警轴力等问题提供了必要的参数。4．采用离心模型试验探求岩质边坡失稳前的锚杆轴力变化规律，得出岩质边坡失稳前锚杆轴力随离心加速度变化的实时曲线，基于剪切破坏理论，推导出试验过程中离心加速度与边坡安全系数之间的关系式。5．依托达渝高速公路、广陕高速公路沿线的四处典型岩质边坡工程实例，从边坡的工程地质特征分析、监测信息研究以及锚杆轴力监测预警叁个方面，进行了公路岩质边坡开挖以及运营过程中的稳定性评价，从工程应用的角度验证了边坡锚杆轴力监测的有效性和实际意义。论文提出了若干锚杆轴力监测评价岩质边坡稳定性与监测预警的研究方法及实施路线，得到的研究成果可以为今后的公路岩质边坡的支护设计和监测预警提供参考。
游宇[10]2016年在《高寒山区植物根系固化边坡机理分析》文中认为我国交通基础设施建设规模大,高速公路、铁路进入高寒山区,造成大量人工边坡的形成,导致沿线本已脆弱的生态环境受到破坏,不利于经济建设的可持续发展。植物护坡技术将稳定边坡和生态恢复有机地结合起来,通过其根系与岩土的相互作用对边坡进行防护、加固,在满足坡体整体稳定的同时,恢复沿线的生态环境,是一种有效的生态护坡手段。首先,论文从植物生物特性的护坡效应和植物根系固坡的力学效应两方面对植物的护坡作用进行阐述,分析了边坡稳定性的基本理论、研究意义以及其影响因素,并介绍了两种常用的边坡稳定性分析方法,即极限平衡法和有限单元法。其次,论文通过离心试验的原理分析,确定了根系固坡模型的试件尺寸及制备材料,并针对植株间距及根系的不同入土深度,拟定出植株加固边坡的8种工况,随后开展各工况下离心试验,得到以下结论:1)通过观察离心模型试验过程中的坡体变形,发现素土边坡的破坏具有突发性,而根系固坡边坡破坏表现出一定的渐进性,破坏状态持续时间更长,破坏时的加速度更大。由此说明,植物固坡边坡能够通过根系分布进行应力调整,使坡体各部分在受力和变形上形成统一整体。2)通过观察离心试验后关键点的位移情况,发现合理的植株间距对坡体关键点位移限制作用更大,说明优化植株间距能够有效拓展其根系在土体空间中的分布范围,强化根与根、根与土之间的联结。3)通过观察离心试验停机后关键点的位移情况,发现在素边坡上植入更深根系的植株,其根系会发挥出更大的力学作用,从而限制坡体在竖直方向上的沉降以及水平方向的位移,有效约束坡体变形和破坏。第叁,论文将有限元法引入植物固坡稳定性分析中,构建出植株根系简化模型以及植树边坡有限元模型,在此基础上以植株间距、植株数量及植株根系深度为变量进行分析,采用有限元强度折减分析方法,计算出各条件下边坡的安全系数以及与离心试验对应工况边坡关键点的位移。最后,论文将离心模型试验数据与有限元数值模拟结果进行对比验证,发现数值模拟结果具有良好的可靠性,同时得到了如下结论:1)植株间距过小,各根系在加筋及锚固区域易互相重迭,从而影响根段上拉力的发挥;植株间距过大,其浅层根系在地面以下难以互相联系而共同抵抗下滑力。由此可见,合理的植株间距能够有效提高边坡安全系数。2)边坡栽种植株面积越大,加筋、锚固效果越明显,边坡安全系数也就越大。同时,不同数量植株的固坡效果也受到种植方向的影响。3)理论上植株根系深度越深,对边坡的安全系数增加越有效,但这种效果会受到根系加固位置所在塑性区域深度的影响,即潜在滑动面越深,增加根系深度对边坡安全系数提升的贡献越大。论文以高寒山区植被固化公路边坡为研究对象,通过离心试验研究和数值模拟分析,得到了植物加固绿化边坡合理的相关参数,包括植株间距、植入深度、栽植面积、栽植方向等。研究成果对于植物边坡防护工程的设计与施工具有较好的指导意义。论文得到了交通土建工程材料国家地方联合工程实验室基金项目“高寒高海拔山区公路建设生态修复与评价技术研究(LHSYS-2013-010)”的资助。
参考文献：
[1]. 土质边坡稳定性分析的离心模型试验研究[D]. 王元勋. 西南交通大学. 2003
[2]. 土质边坡降雨离心模型试验研究[D]. 赵偲聪. 西南交通大学. 2014
[3]. 类土质边坡特性及其锚固设计理论研究[D]. 赵晓彦. 西南交通大学. 2005
[4]. 高速铁路土质边坡降雨力学响应及安全性评价研究[D]. 李龙起. 西南交通大学. 2013
[5]. RFPA离心机法在岩土工程破坏分析中的应用研究[D]. 唐烈先. 东北大学. 2008
[6]. 西攀高速公路边坡工程若干问题的探讨[D]. 周志林. 西南交通大学. 2005
[7]. 土质路堑高边坡变形特性的离心模型试验研究[D]. 唐茂颖. 西南交通大学. 2005
[8]. 粉煤灰高路堤填筑关键技术研究[D]. 钱磊. 重庆交通大学. 2009
[9]. 基于锚杆轴力监测的公路岩质边坡稳定性评价研究[D]. 郭永建. 长安大学. 2011
[10]. 高寒山区植物根系固化边坡机理分析[D]. 游宇. 重庆交通大学. 2016