论文题目：高海拔严寒地区石马公路边坡植被防护研究
摘要：近年来,随着我国西部大开发战略的实施,在公路、铁路、水电等工程建设中,往往需要开挖大量的边坡,边坡的开挖不仅破坏了原有的植被和浅表部覆盖层,而且导致大量的次生裸地和严重的水土流失,尤其在高海拔严寒地区更加剧了植被生态系统的退化。对于高海拔严寒地区边坡的植被恢复,国内还研究较少。因此,如何快速恢复高海拔严寒地区公路开挖边坡的植被生态环境并实现坡面保护是一个亟需研究和解决的课题。 本文以石渠至马尼干戈公路开挖边坡为研究对象,以岩土工程、植被学、土壤学、环境工程等学科为指导,采用现场调研和室内试验的方法,对高海拔严寒地区的土壤特性和适应基材进行研究,通过种植试验选取适宜草种,利用数值软件模拟植物根系与岩土体相互作用关系,并从工程地质、边坡稳定、环境工程三个方面对高海拔严寒地区的公路边坡进行植被恢复设计,主要获得了以下研究成果： 1)通过现场调研和室内试验,阐明了石马公路的土壤特性,并由种植试验提出了高海拔严寒地区边坡植被防护的“草-灌”结合的建植模式,为该公路的植被恢复提供了科学依据。 2)通过植被护坡理论分析得出：植物对边坡稳定性有影响,通过茎叶降雨截留,通过根系对土体进行加固。草本植物主要是通过根系对土体进行加筋作用,土体的含根量越多,土的抗剪强度越大,承载能力越高；木本植物主要通过垂直根系与水平根系对土体进行锚固、摩擦作用,主根类似全长粘结型锚杆,将土体下滑推力传递到深层,并将所受的力传递到侧根,通过侧根与土体的摩擦阻力,平衡下滑土体的推力,进而对边坡稳定性起作用。 3)通过建立4种计算模型,采用数值模拟方法探讨了植被护坡的机理和效果。模拟结果表明,草本植物的根系与岩土体的相互作用是由于土壤中存在植物根系,边坡表土层与根系成为根-土复合体,增加了土体的粘聚力和周边应力,改变了浅层土体的应力应变状态,土体中的应力水平降低,限制了浅层土体的侧向位移,草本植物根系能明显增大边坡表层土体的抗剪强度,增加边坡的安全系数,边坡稳定性得到提高。木本根系的固土作用主要通过主根系将表层土体的应力传递到土体深层,并对深层土体进行锚固,与锚固理论一致,将锚固理论运用到根系的固土机理分析中是可行的。 4)植物根系的固土效应主要体现在对边坡浅层产生作用,对深层的土体效果不明显。“草-灌”结合的护坡方式对提高边坡稳定性最强,草本植物护坡的方式次之,只有木本植物护坡的效果最差。 5)通过对石马路典型的土质边坡和岩质边坡进行植被恢复设计,提出相应的施工方法。湿式喷播技术和绿化基材喷射技术能够对石马公路的土质边坡及岩质边坡起到较好的防护作用,是适用于高海拔严寒地区公路边坡的植被防护技术。
关键词：高海拔严寒地区;植被护坡;数值模拟;锚固理论
学科专业：地质工程
摘要
Abstract
第1章 引言
1.1 选题依据及研究意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 植被护坡的发展历史
1.2.2 植被护坡机理的研究
1.2.3 护坡草种的研究
1.2.4 基材的研究
1.2.5 植被护坡设计方法的研究
1.2.6 目前植被护坡研究的不足
1.3 主要研究内容
1.4 研究思路与技术路线
1.4.1 研究思路
1.4.2 技术路线
第2章 植被护坡基本理论
2.1 植被护坡机理
2.1.1 草本植物根系
2.1.2 木本植物根系
2.1.3 植被的水文效应
2.2 土壤学理论
2.2.1 土壤的物理特性
2.2.2 土壤的水、气、热状况
2.2.3 土壤的化学特性
2.3 生态学理论
2.3.1 演替理论
2.3.2 限制因子原理
2.3.3 与空间有关的生态原理
2.3.4 生物多样性原理
2.3.5 自生原理
2.4 小结
第3章 高海拔严寒地区土壤特性及基材研究
3.1 地质地理环境特征
3.1.1 地形地貌
3.1.2 地质构造
3.1.3 气候特征
3.2 高海拔严寒地区土壤特性
3.2.1 土壤的物理性质
3.2.2 土壤的化学性质
3.3 基材的基本性质
3.4 小结
第4章 高海拔严寒地区植被配置模式及种植试验研究
4.1 高寒地区植被分布特征
4.2 植被建植理论
4.3 护坡植物选型
4.4 草籽种植试验
4.5 小结
第5章 植物根系与岩土体相互作用力学机理及模拟分析
5.1 根系与岩土体相互作用力学机理
5.2 根系与岩土体相互作用数值模拟
5.2.1 有限元软件简介
5.2.2 力学参数选取
5.2.3 模型计算分析
5.3 小结
第6章 高海拔严寒地区公路边坡植被防护设计研究
6.1 石马路典型土质边坡植被防护设计
6.1.1 设计方案
6.1.2 施工方法
6.2 石马路典型岩质边坡植被防护设计
6.2.1 设计方案
6.2.2 施工方法
结论及建议
结论
建议
致谢
参考文献