典型荒漠植被根系对塔里木河岸坡冲刷过程影响试验研究

为探讨植被根系对河岸冲刷过程的影响作用,取新疆塔里木河岸坡原状土,选取当地优势灌木红柳、乔木胡杨根系,通过室内水槽试验,分析不同植被根系对河岸冲刷起防护作用的贡献率。结果表明:①无根系河岸水下淘刷形式主要为圆弧状,下部抗冲能力差;有根系河岸的淘刷形式主要为三角形,下部抗冲能力强,上部悬空层的稳定性好。②根系的网络固土作用使河岸的抗冲能力提高12%~42%;相同植被根系河岸,根系的布置方式对河岸的固土能力有显著差异,V型根系的固土作用优于竖直型;不同植被根系河岸,红柳根系的固土能力大于胡杨根系,平均提高27%。③根土胶结崩塌体堆积形式主要为三角形,且堆积体的占比大于无根系崩塌体;红柳根系胶结崩塌体的分解速率最慢;根系牵拉系数可作为反应根系对河床防护作用贡献的参数,实际计算中可按1.15~2.52进行估算。研究结果可为塔里木河河道岸坡防护提供理论参考。     

土石坝背坡植被抗冲蚀能力试验研究

基于水槽试验,探求不同种类、高度、密度植被防护条件下,土石坝背坡的抗冲蚀能力。研究发现,植被主要从茎叶护土和根系固土两方面增强土石坝背坡的抗冲蚀能力。不同种类植被的物理性状差别较大,植被株高越高,土石坝背坡形成毯状保护层越厚实,根系也越发达,护土和固土能力都更好,其抗冲能力亦越强;植被密度越高,土石坝背坡的覆盖度越高,根系密度也越高,护土和固土能力同样会增强,其抗冲能力亦越强。通过多组试验成果的对比分析,采自浙江瑞安八十亩码头附近的狗牙根抗冲蚀能力最好。     

植物根系增强土体抗剪强度机理研究进展

结合国内外学者对植物加筋土直接剪切试验和三轴试验的研究成果,分别论述了草本、灌木、乔木等不同类型植物根系在土体中的分布方式,对原状根"土复合体和重塑根"土复合体的直接剪切试验和三轴试验结果,评价植物根系对土体抗剪强度的增强作用,总结植物根系深部锚固、浅层加筋固土和斜向牵引效应3种类型根"土复合体相互作用机理以及植物根系加筋固土的数值模拟研究成果。     

林木根系对坡面土崩解特性的影响

林木根系能大大增强坡面土抗崩解能力。首先制作不同直径、含根量、分布形式、含水量的根系重塑土样,然后对不同条件下根-土复合体进行崩解试验,分析了林木坡面土体崩解特性的影响因素。实验数据表明:根系直径相同时,复合土含水量从15%增加到25%,水平根系的复合土抗崩解能力减小较快,垂直根系及复合根系抗崩解能力减小较慢;含水量一定时,3种根系分布形式的复合土抗崩解能力随根系直径和数量的增大而增大;根系直径和复合体含水量一定时,复合根系的根土复合体抗崩解能力最强,垂直根系次之,水平根系最弱。由此可以得出:林木根系影响土崩解的主要因素是根系分布形式,其次为土的含水量及根系直径,这对选择适宜林木植物护坡具有一定的借鉴作用。     

植物在辽东山区河道生态护岸中的应用

随着社会经济的发展,人民生活水平的提高,对生存环境的要求也越来越高。因此,生态护岸是河道治理的发展方向。优美的水环境和自然生态的滨水景观,是人们休闲、亲近自然的理想场所。在河道治理中,植物通过发达的根系来加固土体提高岸坡的稳定性,因此植物生态解决岸坡稳定、防洪抗冲、最终实现美化环境,合理的防护方式和适宜的植物种类选择是做好不同条件下生态护岸的关键内容之一。文章阐述了植物根系固土原理、岸坡植物生长条件、生态护岸的作用目的及植物在生态护岸中的应用。     

植物根系固土护堤功能研究

今年汛期，嫩江流域发生有史以来的特大洪水，几经奋战，最终取得抗洪抢险斗争的最后胜利。在抵抗洪水过程中，除了水工建筑物及人为的努力，在大堤护坡上种植的护堤植物对固土护坡也起到了显著的作用。该文通过对嫩江大堤护坡植物根系及土壤抗冲、抗蚀及抗剪强度的测定分析，发现同一地段土壤的抗冲、抗蚀（水稳性）指数及抗剪强度均是表土层大于底土层。植物根系有较强的固持土壤功能，土壤稳定性与植物根量关系密切，根量大，其抗剪强度就大。在现有的植物中，牛毛草的抗蚀能力最大，其固土护堤功能最强，应大力推广。     

植被影响下的坡面水力侵蚀研究进展

介绍了植物根部对土壤特性影响、植物冠部对降雨击溅影响和植物茎部对径流影响等坡面水力侵蚀研究的进展情况。认为目前对植被影响下的坡面水力侵蚀的研究还存在试验观测和数据分析困难、土壤的抗冲性和抗蚀性耦合难以单独剥离出来、对植物冠部消能减蚀作用了解较少、试验观测数据难以精细化等问题。提出应加强从植被角度对坡面水力侵蚀进行系统的、机制性的研究,并应重视对试验测量设备和手段的提升。     

基于红柳根系影响的塔里木河岸坡冲刷试验

为探明荒漠植物根系对塔里木河河岸崩岸的影响,取塔里木河河岸原状土体,以当地优势灌木红柳为代表植物,通过无植被、有植被条件下岸坡冲刷概化水槽试验,观察根系影响下河岸的崩塌过程、崩塌类型及近岸流场分布情况,分析植物根系对河岸的保护作用。结果表明:无植被条件下河岸崩岸类型以倒崩为主,下部淘刷使上部土层的悬空宽度达到临界值后,上部土层的重力矩大于自身的抵抗力矩,发生旋转崩塌;有植被条件下崩岸类型多为平面滑动破坏,表现为河岸顶部出现纵向裂隙,随裂隙竖向延伸,崩塌土块沿滑裂面滑落水中;植被的护挡对其周围流场的影响显著,使近岸主流方向的平均流速由大于横向和垂向平均流速一个数量级逐渐变为同一数量级;根系的固土效应为18%～65%,河岸悬空度与根表面积密度、根长密度成指数递增关系,根表面积密度能较好地反映根系的固土能力。     

生态型稳定剂协同植物根系固土特性及机理研究

为分析生态型稳定剂对植物根系固土特性的影响,对根系-生态型稳定剂-黏性土复合体进行直接剪切试验,研究了不同根系数量和不同生态型稳定剂含量条件下复合体的抗剪强度参数、剪切模量和总变形能量,结合试样产生的剪切位移,探究了边坡植被固土剪切特性及其加固机理。结果表明：植物根系的掺入增强了土体的抗剪强度;当生态型稳定剂质量分数大于1%时,其对复合体抵抗变形的影响较为明显;生态型稳定剂在土体中形成网状结构,促进土体内黏性土团聚体形成,增强了土体的黏聚力,与植物根系相互作用提高了土体抗剪强度特性。     

基于直剪试验的西北地区植被根系固土力学机制研究

植被护坡技术正日趋受到重视,技术推广必须重视各地区的差异性和特殊性。作者立足于西北干旱地区特殊的地理气候条件,选用西北广泛分布的芨芨草和冰草作为研究植被,利用直剪试验,对西北地区常见植被的固坡效果展开研究,分析了前述两种植被的根系固土力学机制及固土效果,并针对试验提出了改进建议。     

红柳根系对塔里木河岸坡土体起动规律影响研究

为了研究红柳根系对塔里木河岸坡土体起动的影响规律,对不同植被根系体积密度及不同的根系分布方式下的根-土复合体进行起动特性试验,并分析植被根系影响下起动切应力变化规律,得到了根系影响下河岸土体起动切应力与植被根系体积密度及土体干密度的定量关系式。试验结果表明:不同根系放置形式土体抗水流冲刷的由大到小分别为相交放置,竖直放置,倾斜放置。当有红柳根系覆盖河岸土体时,土体的起动切应力得到了明显提高。     

嫩江白沙滩险工护岸工程设计

白沙滩险工段处于嫩江主流凹岸顶流冲刷区,陡岸岩性主要是细砂,平均每年以2m的速度坍塌退岸,针对运行期不同设计水位等条件分别采取不同护坡、护岸型式,通过工程实施,取得了在粉细砂基础上进行坡式护岸设计的成功经验.     

三峡库区消落带岸坡岩体劣化特性测试及质量评价

三峡库区自2003年首次蓄水以来,在库水位周期性升降作用下,消落带岸坡岩体的物理力学性质逐渐劣化,从而引发多次岩质岸坡的失稳破坏,严重影响和威胁库区航道运营安全。以三峡库区典型的泥质粉砂岩、泥灰岩、灰岩岸坡为研究对象,应用地质雷达、回弹仪对消落带及高水位以上的岩质岸坡进行岩体质量测试,采用钻孔取芯及室内声波测试进行验证,对岩体劣化性质进行了质量评价。研究认为三峡库区岸坡岩体的劣化模式分为溶蚀塌落型、层面龟裂型、层间碎裂型和侵蚀剥落型4类,并提出了水库岸坡岩体质量劣化性质的现场评价方法与指标体系。研究成果对于大型水库岩质岸坡岩体质量劣化评价及稳定性分析具有指导和参考价值。     

基于坡面冲刷的荆江典型岸坡稳定性分析

针对荆江典型二元结构的岸坡,采用横向冲刷计算公式探讨了不同水位升降阶段中,水流流速和含沙量对岸坡横向冲刷速率的影响以及岸坡断面形态的变化规律。在此基础上基于饱和-非饱和渗流理论,利用SEEP/w程序建立了二维非稳态渗流模型,模拟了其渗流场在水位升降条件下的变化过程,并基于摩根斯坦法计算分析了在考虑与不考虑坡面冲刷2种条件下岸坡稳定性的变化规律。结果表明:在水位上升期,当不考虑坡面冲刷时,岸坡稳定性是随水位上升而增大的,但当考虑坡面冲刷后,岸坡坡度逐渐增大,岸坡稳定性随水位上升而减小;在水位下降期,岸坡稳定性随水位下降而减小,且考虑坡面冲刷的安全系数下降速率明显大于未考虑冲刷时的情况。因此洪水期与水位下降末期是岸坡失稳的危险期,需重点监控。     

石质边坡防护中生态植被毯水土保持效果研究

为研究石质边坡生态植被毯防护坡面的水土保持效果,在某高速公路施工现场软弱岩石边坡、碎石边坡段设置植被毯防护区和自然撒播草籽防护对照区,分不同时段对各区植被覆盖度、根系土壤根密度、崩解时间、地表径流量及土壤流失量等与水土保持相关的参数进行了测定,并对实测数据进行了对比分析。结果表明:软弱石质坡面采用生态植被毯防护技术,可增加植被覆盖度,减少地表径流量和土壤侵蚀量,有效控制水土流失,水土保持效果明显优于直接撒播草籽护坡。该技术在同类边坡防护工程中具有较高的推广价值。     

人工降雨条件下土工格室抗侵蚀性能试验研究

对长江以南低山丘陵区红壤土岸坡抗侵蚀性能开展定量研究具有重要意义。通过边坡模型实验,在人工降雨条件下对红壤土土工格室护岸进行了不同坡度、不同降雨强度及不同格室类型的降雨冲刷试验,对不同格室的抗侵蚀性能进行了定量分析。结果表明:在该试验降雨条件下,土工格室抗侵蚀性良好,对红壤土边坡的降雨冲刷防护效果明显,可在工程实践中推广应用。     

黄河源草甸型弯曲河流的悬臂式崩岸机制

弯曲河流的滨河草甸对抑制河岸崩塌和维持河湾蜿蜒具有重要作用。2011—2014年,在黄河源区兰木错曲的弯曲河段对河岸植被根系、崩塌块几何尺寸、根土复合体物理和力学特性等开展野外调查,并通过原位拉拔试验测定河岸崩塌面植被根系抗拉强度,进而分析草甸型弯曲河道的崩岸机制。草甸型弯曲河流的滨河植被根系网络具有较强缠绕和固结土体作用,河岸根系的力学特性是抑制凹岸崩岸的关键因子。近岸水流淘刷作用集中于根系作用范围以下的砂卵石层,当砂卵石层被淘刷至上部悬空,在自重作用下达到临界状况,河岸沿纵深方向出现贯穿性裂缝,最后崩塌块垮塌贴住河岸。崩块的破坏形式以悬臂式张拉破坏为主。崩塌块的植被根系长度与崩塌块厚度呈明显对数函数关系,其体积也随根系长度增大而增加。分析草甸型弯曲河流的新崩岸模式,建立了近岸根土复合体崩岸的临界力矩平衡方程,并简化得到崩塌块的临界宽度表达式。崩塌块体的临界宽度是崩塌块根系长度和根系产生的抗拉强度增量的函数,临界宽度的计算值与实测值较为符合。     

折线河岸边坡稳定性的研究

河流水流因素、河岸几何条件、河岸岩土体性质及边坡坡顶裂缝的产生是河岸边坡失稳的重要影响因素。通过建立河岸边坡在临坡水位升降、坡趾淘刷、车辆荷载、偶然作用等多因素影响下失稳的概化理论模型,采用极限平衡法,计算了折线边坡在多因素条件下的边坡抗滑稳定系数。重点分析了临坡河流水位、坡趾淘刷及裂隙水位对于边坡抗滑稳定系数的影响。结果表明：边坡抗滑稳定系数随着临河水位的升高先减小后增大,在这过程中存在一个最不利的水位;同时,随着裂隙水位的增高,边坡抗滑稳定系数逐渐变小;边坡坡趾淘刷对于河岸边坡抗滑稳定性非常不利,随着淘刷高度及切入深度的增大,边坡抗滑稳定系数逐渐变小。     

基于BSTEM的长江中游河道岸坡稳定性分析

以长江中游荆江出口熊家洲至城陵矶段典型断面为例,利用河岸稳定性与坡脚侵蚀模型(BSTEM)计算了2个典型断面在不同自然条件下的岸坡形态、水位条件、坡脚横向冲刷距离、植被类型及有护岸工程条件下河岸稳定的安全系数,分析了这些因素对河道岸坡稳定性的影响。结论表明:水位变化对河岸稳定性有重要影响,高、低水位岸坡稳定性与河岸组成密切相关,退水速率较快时,安全系数大幅度减小,易引起崩岸的发生;不同岸坡形态下河岸安全系数也不同,均随着坡脚横向冲刷距离的增大而减小;坡面实施护岸工程与植被覆盖会增加岸坡的稳定性。