东川砾石土地区植被固土护坡机理研究

论文摘要

植被护坡能有效的有效地克服工程措施护坡的不足，植被护坡在发挥固土护坡作用的同时，还能充分发挥植被的景观效应和环境效应。植被护坡具有建设成本低、防治效果好、作用时间长、能满足环保要求的特点。在滑坡数量多、分布广的东川区，采用植被措施来治理表浅层滑坡，达到既治理了滑坡，又改善生态环境的目的，是针对东川的自然、社会经济条件下的首选方式。东川小江流域内地质构造运动强烈、地震频繁、高差悬殊，岩石破碎；山坡陡峻，山坡地稳定性差，山地失稳；降水集中且多暴雨的降雨特点等自然条件为东川小江流域滑坡灾害的广泛发育创造了条件。历史上伐薪炼铜以及经济建设中森林植被遭到巨大的破坏；草场超载放牧；矿山废弃物的任意堆放；人为对灌草植被的破坏等不合理的人为活动和土地利用方式加剧了滑坡灾害的发生。在裸地、扭黄茅草地、苦刺灌木林地、车桑子灌木林地、合欢林地、桉树林地选取典型样地，在样地土壤根系分布范围内的不同土层深度取土样。按含水量设计要求进行制样，制样后进行直剪实验。实验结果表明，随着含水量的增加，不同植被类型重塑土样的抗剪强度参数值均减少，随着土层深度的增加，土样的抗剪强度参数值大体呈随着深度的增加而增加的趋势。由粘聚力和内摩擦角分别与含水量的相关分析可知，粘聚力的常用对数值与含水量呈负相关关系，内摩擦角的自然对数值与含水量呈负相关关系。利用所取的有根系的土样，测定五种植被类型不同土层深度时不同径级根系的含根量。结果表明，不同植被类型根系的不同径级总含根量和0～2mm径级含根量均随着土层深度的增加而减少，0～2mm径级含根量呈现车桑子灌木根系＞苦刺灌木根系＞扭黄茅草地根系＞合欢根系＞桉树根系的规律。不同植被类型根系的0～2mm径级含根量均与土层深度呈指数函数关系。不同植被类型根系的不同径级总含根量与土层深度呈指数函数关系或线性关系。在天然含水量情况下，植被较之裸地能提高土壤抗剪强度。不同植被类型下的不同土样层次土样的粘聚力增加值和内摩擦角增加值(相对于裸地)均呈现车桑子灌木林地＞苦刺灌木林地＞扭黄茅草地＞合欢＞桉树的规律。内摩擦角的增加值与土层深度呈幂函数关系，粘聚力的增加值与土层深度呈指数函数关系。按含根量设计要求，改变有根系土样中0～2mm径级根系含根量，制样后进行直剪实验，对于不同植被类型根系土而言，随着0～2mm径级根系含根量的增加，粘聚力和内摩擦角均增加，粘聚力的常用对数值和内摩擦角的自然对数值均与0～2mm径级根系含根量呈幂函数关系。随着土层深度的增加，粘聚力增加值和内摩擦角增加值均呈增加的趋势，而其增加率呈减少的趋势。在样地选取苦刺灌木根系、车桑子灌木根系、合欢根系和桉树根系，在室内测得根系的抗拉强度。结果表明，不同植被类型根系的最大抗拉强度与根系直径呈幂函数关系，最大抗拉力与根系直径呈正相关关系。在样地直接测定四种根系的抗拉拔力，从不同植被类型根系的平均抗拉拔力来看，桉树根系＞合欢根系＞车桑子根系＞苦刺根系，桉树根系的锚固效果最好。植被固土护坡主要是利用根系和地面上的茎叶及枯枝落叶层，及植被本身的生命活动，改变边坡的内部和外部环境条件、增加抗滑力，从而达到稳定边坡的目的。植被固土护坡的作用包括因植被截留降雨和根系吸水而在减少土壤含水量方面的作用、因土壤含水量减少而在提高土壤抗剪强度方面的作用、因植物根系的固结缠绕而在提高土壤抗剪强度方面的作用、抗剪强度提高及根系锚固在提高边坡稳定性方面的作用。抗剪强度的提高和边坡抗滑力的增加有利于提高表浅层滑坡的稳定性。在进行植被护坡工程设计时应充分考虑植被护坡实施后的景观效果和改善环境功能。固坡植物的选择一方面要求有利于满足防护要求的性状，另一方面要求能适应造林的立地条件，即能达到适地适树(草)的要求。在进行植被固土护坡前，应合理培育苗木种子、适时整地。为了提高植被的固土护坡能力，尽量用播种苗木的方法。在实施植被护坡工程后，要加强后续管理，才能保证植被长期有效地发挥固土护坡作用。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 研究意义
• 1.3 国内外研究现状
• 1.3.1 含水量变化与土壤抗剪强度的关系
• 1.3.2 根系提高土壤抗剪强度
• 1.3.3 植物固土护坡机理
• 1.3.4 植被根系分布特征
• 1.3.5 根系抗拉
• 1.4 项目的来源
• 1.5 研究目标
• 1.6 研究内容
• 1.7 本文的技术路线
• 1.8 论文章节安排
• 第2章 研究区概况
• 2.1 自然概况
• 2.1.1 地质环境
• 2.1.2 地貌环境
• 2.1.3 气候特征
• 2.1.4 水文特征
• 2.1.5 土壤
• 2.1.6 植被
• 2.2 社会经济概况
• 2.2.1 人口
• 2.2.2 经济
• 2.2.3 土地利用
• 2.3 滑坡灾害分布概况
• 2.4 小结
• 第3章 含水量与土壤抗剪强度值关系的试验研究
• 3.1 试验方案
• 3.1.1 实验土样
• 3.1.2 试验装置
• 3.1.3 试样制备
• 3.1.4 剪切垂直压力
• 3.1.5 计算方法
• 3.2 实验结果与分析
• 3.2.1 试验结果
• 3.2.2 结果分析
• 3.3 小结
• 第4章 含根量与抗剪强度关系的实验研究
• 4.1 含根量的分布特点
• 4.1.1 含根量的测定方法
• 4.1.2 根量测定结果
• 4.1.3 结果分析
• 4.1.4 小结
• 4.2 根系增强土体抗剪强度的定量研究
• 4.2.1 天然含水量时,不同植被类型的抗剪强度参数值
• 4.2.2 根系增加土体抗剪强度定量分析
• 4.2.3 根系增加土体抗剪强度的相关性分析
• 4.3 含根量改变与土壤抗剪强度增加值的关系
• 4.3.1 实验方案
• 4.3.2 实验结果
• 4.3.3 实验结果分析
• 4.3.4 小结
• 第5章 根系锚固作用实验
• 5.1 抗拉强度的测定
• 5.1.1 实验方案
• 5.1.2 抗拉结果
• 5.1.3 结果分析
• 5.1.4 小结
• 5.2 根系抗拉拔力测定
• 5.2.1 实验方案
• 5.2.2 抗拉拔结果
• 5.2.3 结果分析
• 5.2.4 小结
• 第6章 植被固土护坡机理
• 6.1 滑坡形成机理
• 6.1.1 滑坡发生的环境
• 6.1.2 边坡稳定性分析
• 6.2 植被固土护坡机理
• 6.2.1 植被水文作用
• 6.2.2 含水量对抗剪强度的影响
• 6.2.3 根系的固结缠绕作用
• 6.2.4 根系抗拉拔作用
• 6.3 边坡稳定性分析计算
• 6.4 小结
• 第7章 植被护坡工程设计
• 7.1 植被护坡的美化景观效应和环境效应
• 7.1.1 植被美化景观效应
• 7.1.2 植物环境效应
• 7.2 林草培育的基本理论与技术体系
• 7.3 植被护坡工程组成要素
• 7.3.1 活植物
• 7.3.2 与土木工程或非生命的植物材料相结合
• 7.3.3 减轻坡面不稳定性
• 7.4 植被护坡工程的影响因素
• 7.4.1 地质地貌
• 7.4.2 气象水文
• 7.4.3 土壤
• 7.4.4 植被
• 7.4.5 社会经济条件
• 7.5 树草种选择及配置
• 7.5.1 固坡植物的选择
• 7.5.2 植物群落的选择
• 7.5.3 植物群落的配置
• 7.5.4 植物群落的设计
• 7.6 植被护坡工程施工的特点
• 7.6.1 季节性
• 7.6.2 连续性
• 7.6.3 群众性
• 7.7 苗木种子培育
• 7.7.1 种子成熟的季节性
• 7.7.2 种子采集的季节性
• 7.7.3 播种的季节性
• 7.7.4 种子消毒
• 7.7.5 种子催芽
• 7.7.6 播种量
• 7.8 整地
• 7.8.1 造林种草地清理
• 7.8.2 整地的季节
• 7.8.3 整地的方式
• 7.9 培植方法
• 7.9.1 播种造林（草）
• 7.9.2 植苗造林种草
• 7.9.3 培植方式的选择
• 7.10 保障措施
• 7.10.1 土地利用的规划设计
• 7.10.2 农业措施
• 7.10.3 牧业措施
• 7.10.4 民用能源问题
• 7.10.5 控制人口增长和限制无序搬迁
• 7.10.6 管理措施
• 7.10.7 生态移民
• 结论
• 主要结论
• 展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读博士学位期间发表的论文及科研成果