边坡植被防护与加固机理及其应用技术

1、i a 3编辑版 word研究生课程考核试卷科目教师：姓名：学号：专业：建筑与土木工程类另比专业上课时间：2013年5月至7月考生成绩：卷面成绩平时成绩课程综合成绩阅卷评语：阅卷教师（签名）重庆大学研究生院边坡植被防护与加固机理及其应用技术 摘要：植被护坡能有效地克服工程措施护坡的不足， 在发挥固土护坡作用的同时， 能充分发挥植被的景观效应和环境效应，起到恢复生态、保护环境、美化景观的 作用。本文对植物根系的固土机理进行了深入分析，并介绍了目前国内外采用较 多的护坡技术。关键词： 边坡、植被、防护技术、加固机理边坡是自然或人工形成的斜坡，是人类工程活动中基本的地质环境之一，也 是工程建设中常见

2、的工程形式。近年来我国经济发展迅猛，开矿、筑路、水利等 基础建设日新月异。然而，我国是一个多山的国家，山地面积相当广阔，工程建 设过程中大量开山、筑堤，形成很多裸露的坡面，不仅会引起水土流失、引发滑 坡、泥石流等地质灾害，而且破坏了原有的地表植被，破坏了生态环境。工程建 设对生态环境的影响随着规模的增大而增加，己不再是某一地区或一定范围内的 局域性问题，而是影响到我国生态环境建设总体目标实现的全局性问题。而植被 永远是防止水土流失最积极的因素，植物强劲的根系和致密的地表覆盖不仅可以 涵养水源、保持水土，而且可以净化空气、保护生态、美化环境。由于边坡绿化的作用日益凸显，国家己将绿化环保作为高速公

3、路、铁路验收 的一个重要项目 （占验收总分的 10%）。用植被代替工程护坡，逐渐恢复被破坏的生 态环境，用草、花及灌木绿化美化边坡，已成为当今公路、铁路等建设的必然要 求，除部分不稳定边坡采用必要的圬工砌体防护外，其余所有裸露的边坡包括路 堑、路基边坡、取土、弃土场等全部进行植被绿化防护。边坡植被防护技术就是利用植被涵水固土的原理稳定岩土边坡的浅表层，同 时恢复生态环境的一种新技术。是涉及岩土工程、土力学、材料力学、水土保持 学、恢复生态学、植物学、土壤肥料学等多学科于一体的综合边坡绿色防护技术。 植被护坡技术的研究逐渐成为一个正在开发的具有学科交叉性的新领域， 按照国 家中长期科学和技术发展

4、规划纲要（ 20062020 年），植被护坡技术的研究尤其 植被根系固土机理的研究应该是今后 15 年国家大力发展的新兴学科之一。因此， 深入开展植被根系固土机理和护坡技术的研究，对于促进水土流失的防治和生态 环境的建设，以及推动基础研究和交叉学科发展具有重要的理论意义和现实意义。 1 传统边坡防护与植被防护的对比以往为了减少水土流失、防止边坡发生失稳破坏，常采用土木工程措施对边 坡进行防护，如早期的地表和地下排水到后来的抗滑挡土墙、抗滑桩、浆砌片石、锚杆、灌浆、喷射混凝土、加筋土、土锚钉等，而采用植被措施防护的应用很少。 随着人们环境意识的逐渐增强，恢复生态和保护环境成为项目开发和建设中不可

5、 回避的问题，项目开发与环境保护必须同时兼顾才能促进经济可持续性发展。因 此，边坡防护的目的不仅仅是保护坡面、稳定坡体、减少水土流失，还必须同时 兼顾恢复植被、丰富景观。近年来，对边坡采用植被防护进行生态恢复日益引起 重视。生态护坡与传统边坡防护相比具有明显的优势。前者可长期有效地发挥固 土护坡、美化环境的功能，费省效宏；后者不但造价高，景观效果差，而且随着 时间的推移，防护功能急剧下降，维护成本将增高。因此，在国内外边坡防护工 程建设中，越来越倾向于采用植被措施护坡或者利用植被防护和工程措施相结合 的方法。1.1 传统边坡防护的弊端首先，传统边坡防护方法生态景观效果差。传统的土木工程措施护坡

6、，虽然能确保边坡稳定，却忽略了工程建设对生态 环境的破坏作用。加上许多工程边坡盲目冒失地大量采用浆砌片石护坡及喷射水 泥砂浆等防护方式，浆砌片石及喷射砂浆或混凝土等工程措施完全封闭了植被生 长的环境，使得边坡原有的自然植被永远不能恢复，永久性破坏了原有的生态环 境。缺乏植物覆盖的边坡，一方面不利于固土护坡，破坏了坡体，而且大量的雨 水直接流失，加大了对周边地区的冲刷，给农田水利带来不利影响。另一方面， 也不利于改善边坡的景观效果，大量裸露的岩石和混凝土不仅视觉效果差，形成 了一片灰色的世界，缺乏生机与美感，与自然环境不协调，同时也不利于吸收阳 光和汽车尾气及净化有毒物质、净化空气和吸收噪声等。

7、其次，传统加固方法易失效。传统的土木工程措施护坡，在初期防护效果很好，作用显著，能确保边坡稳 定。但随着时间的推移，护面墙表面、混凝土墙面等工程防护表面会在雨水、日 照等影响下风化，随着混凝土逐步老化、钢筋锈蚀加剧，防护工程强度逐渐降低， 防护效果越来越差。另外，当坡面没有被全部封闭时，下落的雨滴在打击坡面时， 把动量传递给土体，产生的分裂力使土体颗粒分离飞溅。在滴溅过程中，雨滴动 量越大，撞击分裂力越大，被溅出的土粒数量也越多。地表径流将己被滴溅分离 的土粒带走，产生坡面侵蚀。这对采用传统方法加固的边坡造成危害，如使坡面 框架梁架空、虚脱、断裂等，往往造成加固结构失效，导致边坡失稳。植被能拦

8、 截高速下落的雨滴，减少雨滴数量、滴溅能量及飞溅的土粒。更为重要的是，植 被能够抑制地表径流并削弱雨滴溅蚀，从而能控制土粒流失，通常情况下，土体 的流失量随植被覆盖率的增加呈指数关系降低。最后，大量工程措施使成本增高 过去，边坡防护大量采用浆砌片石等防护方式，这些防护形式大量使用石料和劳 力，破坏了自然环境，造价也较高。根据夏汉平 等统计，在广东等南方地区修建 公路边坡石砌工程的造价一般在 200元/m2,有些难度较大的工程接近300元/m并且随着时间的推移其防护效果逐渐降低，无自我更新能力，必须经常维护，施 工难度大，费用增加。舒翔等也有统计显示，厚约2m的片石混凝土（浆砌片石） 挡土墙的综

9、合单价约为300元/m3，厚约0.5-1.5m的浆砌片石护面墙的综合单价约 为250元/m3,厚约0.3m的浆砌片石护坡的综合单价约为 250元/m3。1.2植被防护的优势长期以来的科学和实践证实，植被具有改善生态环境、减少水土流失、涵养 水源、固土固坡、改善气候、吸毒滞尘等其他工程措施所不具有的作用。植被防 护是一种经济、环保的防治方法与措施，具有不可替代的重要作用。植被护坡较之工程措施护坡的一个突出优点就是植被护坡的环境效应和美化 景观效应。一方面，植被护坡能够恢复和重建原有的地表植被，进而恢复原有的 生态系统，起到生态恢复和保护环境的作用；另一方面，植被护坡有效克服了工 程措施景观效果差

10、的缺点，能有效地丰富、美化自然景观。而且随着社会经济的 持续发展和人们生活水平的稳步提高，人们对环境和景观美化的追求愈来愈高， 在防护和治理灾害的同时，越来越注重边坡的景观效应。植物较之混凝土、岩石 是具有生命的活体，植物的生长呈现勃勃生机，并且植物的生长处于不断的变化 中，从幼苗的成长到形成茂密的森林，从发芽展叶到花开花落，一年往复一年， 寒来暑往，千姿百态的形状和变幻无穷的色彩呈现出不同的季相，形成丰富的、 富于变化的景观，显示出一种动态变化之美，创造出良好的环境氛围，给人以诗 画般的风韵和意境，使人们心情愉悦，感到安祥、舒畅和宁静。植被措施防护边坡相比土木工程措施防护边坡具有以下优点，如

11、表1所示表1.植被措施与工程措施边坡防护特点对比表边坡防护特点植被措施工程措施目标功能以预防为主以救灾为主有效作用时间永久起作用，有自我修复能力在有限时间段内起作用景观功能美化景观，与环境协调形成地球伤疤，景观效果差与环境的关系改善环境，重建绿色破坏原有的植被和环境利用自然资源有效开发利用自然资源消耗自然资源治理费用费用较低,多方面再生产费用较高，不能再生产与岩土体兼容性 植被与岩土体兼容性好工程材料与岩土体兼容性差此外，植被护坡有两个方面的功能效应： （ 1）地面的植被覆盖层、树冠、枝 叶及枯枝落叶层能够截留雨水，阻止地表径流的发生，从而有效降低坡面的冲刷；（2）土体中大量分布的侧根和须根相

12、互缠绕、盘根错节，形成具有一定抗张强度 的根网，将根际土壤牢牢地包裹在一起形成一个整体，同时深粗的垂直根系能深 入深处较稳定的土层中，把根际浅层土层锚固到深处较稳定的土层上，更增加了 土体的稳定性。因此植被措施能够有效防治水土流失、治理边坡表浅层滑坡，有 效提高边坡浅表层土体的强度，有效提高边坡浅表层的稳定性。禾草、豆科植物 和小灌木在地下 0.75-l.5m 深处有明显的土壤加强作用，树木根系的这种加强作用 则可影响到地下 3m 甚至 3m 以上的土层。2 植被根系固土的力学原理近半个多世纪以来，国内外许多学者已从不同侧面和角度对植物根系固土护 坡的作用机理进行了大量的研究和探索，取得了一定

13、成果，主要表现为： （1）主 根或粗根对边坡岩土体的锚固作用； （2）须根或细根对边坡岩土体的加筋作用， 并由此形成了根系固土力学机制的两个理论：加筋理论和锚固理论。2.1 植被根系固土的加筋理论植物根系的加筋理论是由加筋土理论衍生而来的。所谓加筋土就是在土中按 一定方向和间距铺设一层或多层具有一定抗拉强度的加筋材料与填土交替而成的 一种复合体。我们知道，土体具有一定的抗压强度，但它的抗剪切强度较低，而 抗拉强度更低，如果我们在土内掺入或铺设适量的加筋材料，可以不同程度地提 高土的强度并改善其变形特性，形成加筋土。2.1.1 根系加筋作用分析由植物根系的分布特点可知，根系在土体中的分布呈网状、

14、纵横交错，随着 深度的增加含根量由地表向下逐渐减少，在根系盘结范围内的土体可看作由土和 根系组成的根 -土复合材料，根系可以看成一种柔性加筋材料，而根土复合体可以 看作是加筋土，只是土体中根系的分布盘根错节，远比工程中的加筋材料的分布 复杂得多，故将根系看成是对土体的三维加筋，根土复合体则看成是三维加筋土。 因此可按加筋土原理来分析含根土体的受力状态，即把土中的根分布看作加筋材 料的分布，根系如同加筋材料一样对土体起到加筋增强的作用，从而使得根土复 合体的强度明显提高。对无根的土体施加竖向荷载，土体将产生竖向压缩变形和侧向膨胀变形。随 着竖向荷载的增大，土体的压缩变形和侧向的膨胀变形随之加大，

15、直到土体发生剪切破坏。当对根土复合体施加同样的竖向荷载，土体和根系将共同承受外荷载， 土体和根系都发生变形，由于土体和根系的变形模量相差很大，根系的变形远小 于土体的变形，根系和土体间为了变形协调，根系和土体之间必将产生摩擦阻力 来约束限制土体的变形，因此在同样的竖向荷载作用下，根土复合体的变形则会 大大减小，要使具有相同物理特性的含根土体破坏，则必须施加更大的竖向荷载， 如图1所示，从而使原土体的抗剪强度包线向上推移了一个距离的大 小c与根密度、强度和土的颗粒性质有关。故根系的存在为土层提供了一附加“黏聚 力” c，从而使含根土体的抗剪强度大大提高。 而根土复合体的强度特性主要表 现为抗剪强

16、度特性，所以根系的加入改变了土的力学性能，限制约束了土体的变 形。理论计算表明，素土边坡在发生滑坡之前，在自重或外荷的作用下，坡顶会 发生明显的下沉并出现拉裂缝，坡脚附近则有较大的侧向位移，随着坡顶裂缝的 开展和坡脚侧向位移增加，潜在滑裂面上的土体的剪应变逐渐增大，当达到临界 值，滑裂面上的土体突然下滑。而对于含根土的边坡，由于根系的加筋作用，增 加了根系土层的抗剪强度，并限制其侧向位移，从而增加了边坡根系层的稳定性， 有效地阻止了边坡的浅层滑坡的发生。2.1.2根系加筋作用力学模型最早对植物根系的加筋作用进行描述的是Waldro n,他在1977年提出了简单的加筋土的力平衡模型，此模型是Mo

17、hr-coulomb强度方程的修正形式：r c ta n S（ 1）式中：r 加筋土体的剪切强度；S加筋引起的剪切强度增加值。Gray and Al Refeai（1986采用这个模型描述加筋土的变形和破坏机理， 推导出根编辑版 word系与剪切平面垂直和斜交时剪切强度的增量S。土体的剪切引起根系的弯曲或错动，使得根有被拔出的趋势，动员了根系的抗拉力，将拉力沿与剪切面平行和 垂直两个方向进行分解，垂直向分力增加了剪切面上的围压，平行向分力则直接 参与剪切抵抗。图2为单根对土体的加筋力学模型，图2（a表示根的延伸方向与土 体的剪切区正交的情况，图2（b）表示根的延伸方向与土体剪切区斜交的情况。（

18、a）正交状态（b）斜交状态图2单根与土体作用力学模型编辑版word根据上图，可以推导出以下公式：正交时：TTS si ncos tanAA斜交时：c TTS -sin 90cos 90tanAA式中：二tank tani(3)S由于根的加筋作用所引起的剪切强度增加值；匚一动用的土体单位面积上的根系抗拉强度，T为根的抗拉力（N），A为A土体面积；剪切变形角；剪切变形角；i 根的延伸方向与剪切面的初始夹角；k 剪切变形比，k=x/H，x为剪切位移，H为剪切区的厚度若面积为A的土体内，共有n个根，其中m个为正交根，n-m个为斜交根， 根的抗拉力分别为、T2、T3、Tn,正交根的剪切变形角分别为Q、$

19、、（3、en.斜交根的延伸方向与剪切面的初始夹角分别为im+1、im+2、in，剪切变形比分别为km+1、km+2、kn,则一由于根系的加筋作用所增加的土体的抗剪强度为:式中:j = tanmmTj sinjTj cosjj 1j 1-ta nAAnnTjsin 90jTj cos 90jj m 1j m 1tanAAS(j=m+1,m+2, ,n)。(4)1kj tanij求出S后，代入式（1）,即可获得根土复合体的抗剪强度。参数 可由素土 的直剪试验获得，参数 m, n和ij, （j=m+1，n）可以通过野外截取含根系土 体的纵横剖面统计而获得，但参数 Tj、e不易测得，Tj需根据破坏时根

20、系的形态来 确定，若根系被拉断，则 Tj为根系的抗拉强度乘以其断面面积，若根系被拔出， 则Tj为根系与土体间的摩擦阻力。根土复合体可以看作是各向异性的复合材料，它的强度取决于土的抗剪力、 土与根系的摩擦阻力及根系的抗拉力。2.2植物根系固土锚固理论锚固理论通常指岩土工程中的锚杆、土钉等支护作用理论。土体的抗剪强度 较低，抗拉强度几乎为零，但原位土体一般具有一定的结构整体性。如在土体中 设置土钉或锚杆，通过它们与土体间相互作用，锚杆、土钉具有箍束骨架、分担 荷载、传递和扩散应力、约束土体变形等作用，从而可有效地提高土体的整体强 度，弥补土体抗拉、抗剪强度的不足。并通过将锚杆、土钉伸入深层稳定的岩

21、土 体中，可将浅层软弱、松动、不稳定的岩土体锚固于深层稳定的土层中，以防止 不稳定土体的离层滑落。2.2.1植物根系锚固作用分析植物的根系，特别是木本植物的垂直根系一般粗而深，具有一定的刚度，且 可扎入岩土层的深处较稳定的土层上，此时可将深粗根看作预应力锚杆，根据锚 杆的支护理论，通过根土间的相互作用，垂直根系将把浅层根际土层锚固到深处 较稳定的土层上，从而使土体的稳定性明显增加。根系和土体间的相互作用主要包括黏结作用和摩擦作用。前者是由于土壤和 根之间的有机胶质、粘液及毛细作用而产生的一种粘合作用，根土间的这种粘合 键比较弱，容易受根土界面上剪切而破坏。后者是由根所受的土壤压力和根土之 间的

22、相对运动而引起的摩擦阻力，这种类型的粘合作用强度较大。根据锚固理论，通过根土间的相互作用，树木垂直主根的锚固作用表现为：（1）垂直根系的增强作用。 素土边坡由于自身具有一定的结构强度和整体性， 在最初原位边坡能保持稳定，具有一定的稳定安全系数。但由于土体的抗剪强度 相对较低，抗拉强度几乎为零，当坡高超过临界坡高、超载等作用时，将使土体 所受的剪力逐渐增大而超过其抗剪强度；或者因地下水位升降等因素作用而使土 体含水量增加，引起土体的抗剪强度减小，从而使土体所受的剪力超过其抗剪强 度，此时，素土边坡将发生突然的整体失稳破坏。而具有较高的抗拉强度的垂直 根系的存在，可以通过根系、根土接触面与土体三者

23、间的共同作用，约束土体的 变形，提高土体抗拉、抗剪强度，从而使根土复合体的抵抗滑动的能力明显增强。（2）垂直根系对根系层土体起着箍束骨架作用。植物根系在土层中向四周和 纵深生长、穿插，相互交织、盘根错节，形成网状，将土颗粒牢固地联结在一起， 而垂直粗深根系具有一定的刚度和较大的抗拉力，在土体内沿纵深方向垂直分布， 犹如整个网状根系系统的骨架，使其形成一个牢固的空间整体，从而增强了复合 土体的整体性与稳定性。（3）垂直根系的分担荷载作用。由于根系具有相对土体较高的抗拉强度，在 土体进入塑性状态后，通过根土间的相互作用，土体中的剪应力部分转化成根系 内的拉应力，使应力逐渐向根系转移，使土体中的剪应

24、力减小。（4）垂直根系的应力传递与扩散作用。由于土壤和根之间的有机胶质、粘液 及毛细作用而产生的咬合作用及根土间的相互嵌制作用，形成了根土界面上的黏 聚力；再加上根系的膨胀作用压紧了其周围的土介质，提高了根系与周围土体之 间的摩擦阻力，从而通过根土间的相互作用，垂直根系将不稳定的表层土体锚固 到未遭到破坏影响并依然具有较高承载能力的深层土体上，使它们形成整体，有 效阻止了浅层不稳定土体的破坏。由于垂直粗深根系具有一定的刚度和较高的抗 拉力，通过根土间的相互作用，垂直根系将坡面推力传递到深层较稳定的地层， 利用稳定地层对垂直根系产生一的锚固作用和被动抗力，阻止浅层土体的滑动， 从而使坡面的稳定性

25、增加，边坡的稳定安全系数提高。根系将坡面所承受的荷载 向土体深层传递及周围扩散的同时，降低了根土复合体的应力水平、改善了土体 的变形性能，从而增加了边坡的稳定性。2.2.2 植物根系锚固作用力学模型植物的根系，特别是木本植物的垂直根系深而粗，有的可伸入地下5米以上,若垂直深粗根系扎入深层较稳定的岩土层中，则将浅层根际土层锚固到深处较稳 定的土层上，增加浅层土体的稳定性。当垂直根系扎入深层较稳定的土层时，结 合垂直根系的分布特点，把根系简化为以主根为轴向、侧根为分支的全长粘接型 锚杆，运用锚杆的支护原理来分析它对周边土体的力学加固作用，其锚固力的大 小可以通过计算各侧根与周围土体间的粘合作用力以

26、及主根与周围土体间的粘合 作用力的累加而获得。可以建立如图3的根系模型。图3垂直根系力学分析对于地表下z深度处的根径大于1mm的任意段dl,根段表面单位面积上所受 到的正压力为 z，其中，为土体的自然容重。由前述根系和土体界面间的相互作用即粘结力T由界面摩擦作用和黏结作用耦合而成，其值为：s Z d Z C(5)式中：d Z 根系和土体间的摩擦力，令根土间的静摩擦系数为卩，故相应的最大 静摩擦力为卩Z；C根系和土体间的勃聚力。 则整个根段dl所受到的最大粘结力为：df A s z 2 r z C dl(6)式中：r根段的半径；A 根段的表面积，A 2 r dl。df在铅垂方向的投影分量为：df

27、z df cos 2 r z C dl cos 2 r z C dz（7）由上式可知任意根段所受到的最大粘结力在铅垂方向的分量与根伸展的倾斜方向（B）无关。对于整个根系，若令根的平均半径沿深度 z方向的分布函数为 r P z，根的密度沿深度Z方向的分布函数为N Q z，则地下z-z+dz范围内， 根系的最大粘结力在垂直方向的分量为：dfz 2 z C P z Q z dz（ 8）因而，根系的总的最大的粘结力在垂直方向的分量为：F dfz 2 P z Q z z dz 2 C P z Q z dz（ 9）0 0 0因此，根系的最大锚固力为：T Fdfz 2 P z Q z z dz 2 C P

28、z Q z dz（ 10）0 0 0函数P（ z）和Q（ z）的确定可通过对原位含根土体沿不同深度分别剖取横剖 面，对根茎、根的数量进行量测并拟合数据而获得。根土间的摩擦系数卩、根系和 土体间的黏聚力 C 可通过根土接触面的剪切试验而获得。在植被护坡中由于引入了活的植物，它不仅具有工程属性，而且具有生物发 展属性。当植被处于不同的生长发育阶段，根系所起的固土护坡作用也不尽相同， 从而导致根系的固土护坡作用具有较强的生物发展属性。如深入地下较深、粗壮 的垂直根系能穿过坡体浅层的松散风化层，将其锚固到深处较稳定的土层上，深 粗根在土体中起到抗滑桩和扶壁的作用，能有效抵抗坡体产生的剪应力，此时， 根

29、系主要起锚固作用；而当种植的初期，根系深入地下较浅且较细，则主要起加 筋的作用，它们在土体中盘根错节，与土体共同形成根土复合体，根系对土体起 到加筋增强的作用，使土体的抗剪强度提高；而对于含有较多的垂直向下的穿过 潜在剪切滑动面的强劲须根的根系，提高抵抗浅位滑坡的能力更强。3 边坡植被防护技术3.1 边坡植被防护的影响因素采用植被防护措施不仅能起到保护坡面、稳定坡体、减少水土流失，而且还 同时起到恢复植被、保护生态环境及丰富景观的作用。边坡所处的地质地貌、气 象水文、土壤条件等自然因素将直接影响植物护坡工程的护坡效果，同时，了解 边坡的地质状况、地形地貌、土壤性质及坡度、气候条件等也是合理地选

30、择植被、 进行群落配置及选择适宜的边坡防护技术的先决条件，因此在实施植被护坡之前， 必须充分考虑这些因素的影响。（1）地质状况边坡表土层的地质状况将直接影响植物根系的分布特征，如果在很薄的土层 下面存在岩体结构较完整的水平板状基岩，则根系主要分布在薄土层中，难以向 下延伸；反之，如果岩体破碎、裂隙发育，则根系可穿过土层，沿岩石的裂隙向 下延伸，一方面能吸收养分和较深处的地下水，即有利于植物的生长，同时又增 强了根系的固土能力。土壤的酸碱性与地层岩性有关，砂岩、页岩、凝灰岩发育 的土壤一般偏酸性，而石灰岩上发育的土壤一般偏碱性。因此地层的结构和岩性， 直接影响护坡植物的选取和适宜的边坡防护技术的

31、采用。（2）坡度坡面安全性与坡度成反相关，坡度的大小直接影响坡面物质的稳定性，故坡度与施工工程质量成反相关。坡度对植被恢复有很大影响，大于45的坡面易引发水土流失和水热的再分配，坡度越大种植条件越恶劣，种子与幼苗越易受到雨 水冲刷，对植物生长发育的影响程度越大。（3）气候条件边坡所处的气候条件如年平均温度、最高温度、最低温度、霜冻天数、年平 均降水量、连续干早天数等，将直接影响护坡植物选择、施工季节和时间。另外， 风向和风级对设计植物的株行距及其走向也有重要的意义。（4）土壤土壤是植物生长的基础，植物生长所需的水分和养分均来自土壤。土壤的结 构即机械组成，包括粘粒、粉粒、砂粒和石块的含量，直接

32、影响土壤的蓄水性、 透水透气性、孔隙度等物理特性。同时，也影响土壤中有机质含量、土壤含水量、 土壤微生物活性等，因此对于不同机械组成的土壤选择不同生物学生态学特性的 植物，使其适应边坡的立地条件，往往是植被护坡工程成败关键之一。3.2边坡植被防护技术3.2.1铺贴草皮铺贴草皮是目前使用较多的一种护坡方法，尤其是应用于低路基边坡。它是 将人工培育的生长优良健壮的草坪，铲起并运至待防护、绿化的坡面，按照一定 的规格要求重新铺植，使边坡迅速形成草坪的护坡绿化技术。虽然满足了 “即时 绿、见效快”的要求，但随着时间的推移，暴露出的弊端较多。（1）草种单一，在边坡植物群落中缺乏竞争力，铺贴初期必须经常除

33、杂，以 确保成活率与覆盖度，否则会被高大杂草掩没甚至吞噬。（2）投入大，效果欠佳。由于边坡持水性差、浇灌不便、有机质含量低、土 壤微生物活性低，铺贴后草皮重新扎根之前将渡过一个萎蔫休克期，此期间若水分供给不及时，草皮很容易枯死。另外，在铺贴草皮前需平整地表和清除表层石块等杂物，费时费工，效率低。再者，草皮多出自于附近农田，移植时常带进生 命力极强的农田杂草的种子与根茎，这给本无杂草的生土边坡带来了无穷的后期 养护隐患。3.2.2 液压喷播液压喷播技术是以水为载体的植被建植技术，先对边坡进行简易修整，然后 使用高压喷枪将种籽、肥料、覆盖材料、土壤改良剂、保水剂、色素和防蚀剂等 加水搅拌后以足够高

34、的压力直接喷敷在土壤表面，形成松软而稳定的养生覆盖层。 喷播后的混合物在土壤表面形成一层膜状结构，能有效地防止冲刷，并能在较短 时间内萌芽长成植株迅速覆盖坡面。与传统铺贴草皮方式相比，其优势在于：（1）喷播方法适用范围广， 由于使用覆盖料、 土壤稳定剂和专用肥料等材料， 加之喷播设备的喷射功能和加接软管等，不但适用于地势平缓、土质好的坡面， 更适用于高陡边坡及贫瘠地带的强制绿化，不需进行大面积换土。（2）对边坡表面的平整度无严格要求，特别适合于不平整和含石块较多的土 壤地带。不需平整地表和清除表层石块等杂物，省工省时，同时又避免了人为带 进田间杂草。（3）覆盖物和土壤稳定剂的共同作用， 能有效

35、防止雨水冲刷， 避免种子流失 覆盖物还能起到保湿保温的作用，建植后植被整齐均匀，防护和绿化效果显著。（4）喷播施工效率高，每台设备每天可喷播万余平方米，可满足大面积绿化（5）种子配比灵活多变，避免了单一草种绿色期短、竞争力弱等缺陷，可根 据地质地貌、气候条件、土壤特性选择不同的植物群落配置。优势明显，经常与 其他护坡固坡方法搭配使用。3.2.3 三维植被网技术三维网植被网技术适用于多类边坡，如一般土质边坡、煤渣边坡、风化岩石 边坡等，尤以路基填方边坡使用效果最佳。三维植被网是以热塑性树脂为原料， 采用一系列工艺经挤出、拉伸等形成相互缠绕，在结合点处相互融合，制成的两 层或多层表面呈凸凹不平网包

36、的层状结构孔网。底层为一个高模量基础层，采用 双向拉伸技术，具有一定的弹性和强度，可防止植被网变形，并能有效地防止水 土流失。网孔有较大的容土空间，网袋中的充填物（土颗粒、营养土、草籽等） 能很好地被固定，植被覆盖率高，抗风、抗水冲蚀能力强，并能加强较陡边坡的 编辑版 word防护，抵抗大雨、暴雨的袭击。植被形成后根系与网交织缠绕形成一层保护层， 植物根系扎入泥土，与网、泥土三者形成一个牢固的复合力学嵌锁体系，还可起 到坡面表层加筋的作用，从而起到固土护坡的作用。缺点是现在的土工网垫大多数以热塑树脂为原料，塑料老化后，在土壤里容 易形成二次污染。3.2.4 客土喷播 客土喷播是一种融合土壤学、

37、植物学、生态学理论的生态防护技术。首先， 精心配制适合于特殊地质条件下的植物生长基质（客土）和种子，然后，用挂网 喷播的方式覆盖在边坡表面，喷播厚度一般为o.O3 om并根据坡面稳定性确定锚杆的长度和金属网的尺寸，从而实现对岩质边坡的防护和绿化。该技术最初由 广东省高等级公路公司和交通部科学研究院联合从日本引进，首次在惠河高等级 公路项目中的实施。施工工艺顺序为：清理坡面，钻孔打锚杆，挂网，喷射客土。 客土配方是该项技术的关键，其包含土壤、纤维、肥料、保水剂、粘结剂、稳定 剂。配制后的客土应能满足植物生长所需要的基本厚度、酸碱度、空隙率、营养 成分、水份以及耐久性。这些指标不仅与具体的边坡地质

38、条件有关，而且还受当 地的气候条件的影响，因此，该技术引进必须根据具体情况进行相应的试验。植物种类的选择也有别于普通植草。客土喷播的植物应由多种草本、灌木组 成，而且尽量采用与当地天然植被类似的种类。混合种类的目的在于使植被可以 实现从草坪到树林的演替。锚杆挂网的目的主要有两方面：一是防护功能，对于 边坡局部不稳定者，可通过加大加深锚杆以稳定边坡；二是支撑功能，客土基质 可以借助金属网的支撑附着在坡面，对坡率陡者可以加密网或设置双层网。由于 客土可以由机械拌和，挂网实施容易，因此，该技术施工的机械化程度高，速度 快。4 结语 植被护坡措施是一种应用越来越广泛的新型边坡防护技术，为了恢复生态、 保护环境，实现社会和经济建设的可持续性发展，达到人类社会和自然的和谐统 一，采用植物的方法或与土木工程相结合的方法来加固边坡是边坡防护发展的必 然趋势，将在筑路、水利、采矿、输油气管道和城镇建设等工程的建设和维护过 程中发挥重要的作用。参考文献1夏汉平，敖惠修，刘世忠香根草生态工程应用于公路护坡的效益研究J草业科学， 2002， 19(l):52-552 舒翔，杜娟，曹映汉等.生态工程在高速公路岩石边坡防护工程中的应用J公路，2001(7):86-893 Wal