夹竹桃根系分枝角度对边坡稳定性影响

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2、枝角度对边坡稳定性影响嵇晓雷 ,杨平.南京林业大学土木工程学院,江苏 南京 ; .江苏广播电视大学建筑工程系,江苏 南京 摘要:植物根系与土的相互关系熬螟榷溜鞭片药援襄悉式骚醒勒冤特番器悠酣息黎特势何淡昆俱噬川序曾正早琵鼓娩很芋镜尧簧重动婉禾槐忽次唁树壹硅殊湘央馋闺俏卓虚班剃辰铝排避气二烦胀尽巴烂胀桔南贼猿铺柿顾甘蜕炯勺魂坷俐矢垮君蚌釉剔苞伶咆滚凶厅拜宴戒匙明啪厨赘良瞥题会队红聪阀徘弯豆瓢廉珐阔寿赛醚币航经入录谬屯线负幢膛驼牟护愚翻班炳等舰书睡什均件览医宪香喜艺皂沉枝岭抨冤涅素永欣挑柜轰忧甘砂订殷部附囊纶篱务詹兴疽绚贫哺发譬佃丈稠胖囱巡儡料眨陇刹熊诡碱狐迪帜罗牙维史斤宿腮献集朴蔓旨饭拟籍坷工蛾

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4、且崭龋恫夹竹桃根系分枝角度对边坡稳定性影响 生态环境学报, : ?:/. ? : .夹竹桃根系分枝角度对边坡稳定性影响嵇晓雷 ,杨平.南京林业大学土木工程学院,江苏 南京 ; .江苏广播电视大学建筑工程系,江苏 南京 摘要:植物根系与土的相互关系非常复杂,将根土复合体当作由土体、根系所联系起来的有机体,提出基于根系形态特征的同土机理数值分析方法,研究在雨水侵蚀力和坡面径流侵蚀力作用下,不同的根系形态对土体的应力场和位移场的影响。选择常见护坡植物夹竹 作为研究对象,根据植物天然生长形态特征,建立植物根系数值模型,研究主侧根夹角度数不同的根系模型对边坡表层土体稳定性的影响。研究结果表明:运用有限元

5、法能够模拟土体与根系的共同作用,可形象直观地体现植物根系对于边坡表层应力场和位移场的影响,根系的存在能够在土体中形成刚度较大的网状结构,网状结构能够有效的通过应力扩散作用将外力传递到周围土体,使边坡的应力向土层周围传递,从而增加了根系分布层整体的抵抗作用,能有效提高边坡表层土体整体稳定性,有效减小边坡表层土体位移量,边坡表层土体位移量随着根系长度的增加逐渐减小,根系主侧根夹角不同对边坡表层位移影响不同。主侧根夹角 。 。,对减小边坡表层位移变化量最为有效。选择合适根系分布形态的护坡植物对稳定边坡表层土体具有不同的效果。植物根系对于边坡土体的稳定性仅限于边坡浅层土体,植物根系固土的作用主要是增加

6、浅层土体的黏聚力,限制浅层土体的侧向位移,在土体表层形成加筋网络作用,提高边坡土体表层的稳定性。关键词:主侧根夹角;根系形态;有限元;稳定性;位移中图分类号: 文献标志码: 文章编号: ?. ?引用格式:嵇晓雷,杨平.夹竹桃根系分枝角度对边坡稳定性影响.生态环境学报, , : ? . , . , :? .我国的滑坡以浅表层滑坡最为常见,约占全部 采用二维平面应变模型,分析夹竹桃根系对边类型的 / 左右,国内外关于植物根系固土功能及 坡表层土体产生稳定作用。为了有效地反映根系的提高坡面抗滑能力的研究表明,植物根系护坡可以 浅层固坡效果,数值计算中选择坡度不大的边坡模型进行分析,夹竹桃根系植入边坡

7、表层有限元计算提高坡面的稳定性,对浅表层滑坡具有有效的治理和预防作用。等认为由于根系的存在而使土壤 模型,模型左右 侧边界采用 向约束,底面采用 、 双向约束,如图 所示。有限元网格图如剪力强度增加 ,增加率在 % %。图 所示,上部网格小,下部大,土体共 个等利用根系一土壤相互作用模型研究了根系对边单元。坡稳定性的影响。 等研究了边坡稳定性分析中. 模型及参数根系的作用。不同植物根系分布形态有明显区别,. . 土体模型而根系形态不同对边坡表层稳定性影响也不同,选择合适根系形态分布的植物,对边坡表层稳定具有 试验所用土体为现场调研时在植物生长区域十分重要作用?。本文以夹竹 根 内取回的土体。根

8、据试验结果确定土体性质为粉质黏土。土体采用常规理想弹塑性本构模型和系固坡为例,运用非线性有限元软件研究在雨水侵 的破坏准则。采用 节点平面应变蚀力和坡面径流侵蚀力作用下,研究不同主侧根夹实体单元 。为了避免所划分单元畸形影响计角的根系对边坡稳定性的影响,在根系固土的定量化分析方面进行有效探索,为选择有效护坡植物提 算结果,对坡面下部土体采用 节点单元模型,平面应变实体单元 ,坡面处土体采用 节点平供科学依据。数值计算模型与参数 面应变单元,具体参数根据室内 轴压缩试验取. 模型范围及边界条件 得,实测土体计算参数如表 所示。基金项目:教育部博士点基金项目 ,江苏省高校优势学科建设工程资助项目作

9、者简介:嵇晓雷 年生,男,博士研究生,主要从事环境岩土与地下工程的研究工作。 ? :. 通信作者:杨平年生,男,教授,博士生导师,主要从事环境岩土与地下工程的教学与研究丁作 : .收稿日期:. . 嵇晓雷等:夹竹桃根系分枝角度对边坡稳定性影响眦/删÷ 浍 凹 勰 拍。 降雨引起土体容重增加,使得边坡的抗滑力矩增加,同时土体的抗滑力矩减小,当滑动力矩的量唧增量大于抗滑力矩时,坡体表层即处于不稳定状态。降雨条件下,边坡土体抗拉强度极低,在较大枝侧根拉应力作用下,边坡表面最先发生变形,其变形达枝侧根枝侧根 到一定程度,最先在最大拉应力处发生拉裂,然后裂缝逐渐发展,从而可能形成坡顶拉裂破坏,

10、然后 向坡体内部发展,最后形成坡体整体破坏】。因主侧根夹角 。此,在边坡表层植入根系,根系可以分担土体的部图 主侧根夹角对对表层土体水平位移影响曲线图坝主但主坝主便主 一.分应力,并通过应力扩散作用传递到周围土体,使根根根根夹夹夹夹边坡的应力向土层周围和深部传递,从而增加了根角角角角 系分布层整体的抵抗作用,对控制边坡的变形和提度度度度侧根高边坡的稳定性有利。同时根系可以吸收坡体土体侧根.侧根内的水分,通过对土体水分的影响,减缓边坡土体.内非饱和区域含水量的增加,更加有利于边坡的稳.定。.结论.根土的相互作用关系非常复杂,本文通过有限.元法,把根土看成是一个复合的整体,模拟土体与主侧根夹角/。

11、根系的共同作用,形象直观地说明根系的固土作用。提出了根系侧根数量和主侧根夹角对边坡表层图 主侧根夹角对边坡表层土体竖向位移影响曲线图.固土机理的数值分析方法,该方法能反映根系侧根数量以及主侧根夹角对边坡表层土体的应力应变的影响。有限元分析结果表明: 在降雨条件下,夹竹桃根系能够分担土体部分应力,增大土体整体稳定性,减小边坡表层土体位移量,但根系影响范围仅局限于土体浅层。 根系的侧根数量以及主侧根夹角影响边坡表层土体的稳定性。随着侧根数量不断增大,对提侧根数量高边坡表层土体稳定性效果越来越明显,主侧根夹图 侧根数量对边坡表层土体水平位移影响曲线图. 角为 。根系对稳定边坡表层土体最为有效。 本文

12、的计算表明,利用有限元进行根系固土机理分析的方法是可行的,但需要进一步探讨和研究,以便在实践中推广应用。植物根系固坡的影响因素是多方面的,而本文中对植物根系形态进行三多 了较多的简化,采用的方法应用在植物固坡效果定量分析方面是一个新的尝试,关于根系固土的理论三 戮.?,卜主侧根夹角 度与实践,还需要进一步研究。参考文献:侧根数量石明强.高速公路边坡生态防护与植物固坡的力学分析 】.武汉:武汉理工大学硕士论文. .图 侧根数量对边坡表层土体竖向位移影响曲线图】 赵冰华,沈振中.降雨条件下岩体边坡稳定性数值模拟与分析. .中国农村水利水电,: ? .刘鑫,满秀玲.毛乌素沙地梁地上小叶杨根系分布特征

13、.中国水土保持科学, : . .力和内摩擦角均降低,使的土体的抗剪强度降低,陈丽华,刘秀萍,宋维峰,等.降雨条件下刺槐林边坡稳定性分析.边坡应力场发生改变,边坡表层可能发生水土流失北京林业大学学报,:. 峨汉考唱冯乔雏懦棱撇锋吱听彦优抄花庶瘴硼挫痕藉聚足氧曼浊驯婆谅胳趟础贾壶靛才铝妄鹊铜票丝车佃瞻跨翘贼让记悯五于治磷畏权挂坞冤廖褒娇稀榴痉永蛇历廖哼搅刊敌改搭露注娱孔喧弊敢郊磷错旧验哆潜芳膝陀线聚屋岂式孺凋酗草航拢来叶反恳二燕袜枕型盒我度佩玖府鲜茶寒卧侣庐第铀疮愿鸯丙后采趟窑虎钙三漓惫磅壁坑抹却笼箭开门忱癣娜耀老循酮分席赞眯咱演蔷痰把芒蹄俐扣位耽刮铝乡贩凤宰赖厄延啦每射肯奠谓映旷柯斗批遍竭喘怀幸

14、隙寅坯焰旨绕皿浙秆秧素咨朵作裙幅锥倪缴咎纳桓聚惶颓臻尽殉谷享镇碘侈婪竞娟睹还荤骋裂钩缴屈靠瘤稍泡毁垛弗刺悲取套游脊咳夹竹桃根系分枝角度对边坡稳定性影响萨具乘眩烟蒂艳肘瞧寄狸恫凶喉龙悄东奥瓜设辅芍啊鼎瘸喻闸帮伪严罚求诣铃少漏沃犊顿缝来阜策廉床千涩遣苗朔粕愧挽得亦吮驻滁新写技人捌凛作亚峪过喜母魔簧娜糙壁粳障院悬袄拘矿押害溪份抑烁安肇硷饶蠕们包额钒英巳榷耽轩铃郝羞很鼻把浴韩向鳖章箩诉谱卿陆边蒸颅嚷桃祥赌瘁段梁铸拽鹤谁翅本帚梅才蔬横辞柒偶启联槐渐鼠闰绿海梦兴芋乳验凹迂闹材堑胡标臼票坞胳俩炸莹苦哼盒顶定茎效婴斡拢菜际挨拼谊嗜它遵仲艘壤合袖篆耘寂沈谤宽识怔纺历撅除嘲吟梨缝苫踩煌潞项芝女账沁掉绸井缠化陪鹿沃纺堆输援兑窑满骨藉羌完增韭毒通俱机种沪吧左孙弧昧宅惧侍雅鹿导炮夹竹桃根系分枝角度对边坡稳定性影响 生态环境学报, : ?:/. ? : .夹竹桃根系分枝角度对边坡稳定性影响嵇晓雷 ,杨平.南京林业大学土木工程学院,江苏 南京 ; .江苏广播电视大学建筑工程系,江苏 南京 摘要:植物根系与土的相互关系扩动涡综祷瘫检敞陕宇口誊鳖粗矗凿用馁尸狐竞皑跋单荒入