川东华蓥山马尾松林地坡体稳定性分析

发布时间：2020-08-04 09:00

【摘要】：植被通过根系机械作用能够对浅表层滑坡起到一定的防治作用。研究以川东华蓥山脉三组典型的马尾松陡坡林地为例,通过野外调查、室内土工试验、Hydrus软件模拟土壤水分运动以及不同因素影响下的坡体稳定性分析,对陡坡林地的根系加固作用以及土体吸应力影响进行了研究,并将两者考虑到陡坡林地的稳定性分析中。结果表明:(1)根系径级数和数量随土壤深度的增加而减少,则根截面积比在径级数和根系数量较少的深层土壤中也较小;根系能提高土壤的抗剪强度,且在细根较多的浅层土壤中对土壤抗剪强度的增加值最大,细根在增强土壤抗剪强度方面起着重要作用。(2)发生滑坡的两组坡体在降雨过程中,含水量未达到饱和含水量,也未产生正的孔隙水压力,是在非饱和条件下发生的坡体失稳,因此土体吸应力始终对坡体稳定起着促进作用。(3)对不考虑根系机械作用和土体吸应力作用、仅考虑植被根系机械作用作用、仅考虑水文作用和两种因素均考虑四种情况下的稳定性分析表明:1)无根系机械作用和土体水文作用影响时,坡体稳定性系数均小于1,为不稳定坡体;2)仅有植被根系的机械作用时,稳定性系数均大于1,根系增强的坡体安全系数范围为58.82%～107.25%;3)仅有土体水文作用时,土体吸应力会随着含水率的增大而减小,从而降低对坡体稳定性的贡献。降雨过程中土壤水文作用增强的安全系数值不超过27.54%;4)根系机械作用和土体水文作用共同产生影响时,滑坡1和滑坡2的安全系数小于1.30,低于工程规定的加筋土边坡安全系数最小值1.30,认为坡体是不稳定的,而对照组稳定性系数在1.30以上,认为坡体稳定。该研究的滑坡虽然是在非饱和条件下发生的,土壤水文作用起着稳定坡体的积极作用。但在暴雨或极端暴雨情况下,含水量迅速升高趋于饱和含水量或高于饱和含水量时,吸应力趋于0或为正值,土壤水文作用就会失去作用甚至起着促进坡体失稳的作用,此时根系附加粘聚力是决定坡体稳定的主要因素。该文分析了华蓥2014年9月份的特大暴雨条件下的坡体稳定性,可为极端天气影响下的坡体稳定分析提供参考。
【学位授予单位】：北京林业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：S718.5
【图文】：

示意图,纤维素,根系,模型

图１．２根束模型示意图逡逑Ｆｉｇ．邋１．２邋Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ邋ｄｉａｇｒａｍ邋ｏｆ邋Ｒｏｏｔ邋Ｂｕｎｄｌｅ邋Ｍｏｄｅｌ逡逑维素模型（ＦＢＭ）逡逑ｌｌｅｎ等（２００５；邋２００７）对比分析Ｗｕ模型与纤维素模型中根系对土壤抗剪强果，认为根系的断裂是一个逐渐被破坏的循序渐进的过程，而不是所有根系，并且根系在受到剪切破坏时不仅会发生先达到抗拉强度而被拔断的现象，６逡逑

示意图,纤维素,根系,模型

，，分配给剩余根系；（４）随着荷载的继续增大，根系强度较弱的根依次所承受的荷载又平均分配到剩余根系；（５）所有根系全部断裂时认为发挥抗剪切破坏作用（张超波等，２０１２）。逡逑素模型中由于根系强度弱的断裂后，荷载会重新分配到剩余根系ａｎｄＰｏｌｌｅｎ－Ｂａｎｋｈｅａｄ邋（２０１０）提出了纤维素模型的荷载分配方程，如卜Ｌａ，ｎ邋＝邋ｆａｌａ，ｔ逦（ｒｉ为第《个根破坏时的荷载，Ｎ；邋／ａ为荷载分配函数；／ａ，ｔ为总荷载，Ｎ维素模型中，根系强度通常采用由试验得到的实测数据，则根系破坏布函数：逡逑ｐ｛ａｕ）邋＝邋１－ＥＸＰ邋［－邋（＾）＂］逦（为第／根断裂时的临界强度，ＭＰａ；邋ｗ表示根系形状参数，Ａ表示者均为正值。逡逑

曲线,素土,曲线,关系函数

为能量模型的理想假设曲线。当素土发生剪切变形时，其能ＥＦ｛ｘＦｐ）邋＝邋ｆ＾Ｆ（ｘ）ｄｘ合体发生剪切变形时，其能量消耗方程为：逡逑Ｅｒ邋（ｘ？ｐ）邋＝邋Ｊ；Ｒｐ邋Ｒ（ｘ）ｄｘ提供的附加粘聚力可表示为根土复合体能量消耗与素土能量（ｘＦｐ）邋＝邋Ｊ。、［尺０）邋＿邋Ｆ（ｘ）］ｄｘ根土复合体发生剪切破坏时的最大剪切应变：素土发生变；／？0）表示根土复合体的剪切应力一应变的关系函数；Ｆ（ｘ）应变的关系函数。逡逑

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