高速公路边坡植被固坡机理及其应用研究

在了解国内外关于生态防护理论的基础上，总结其中具代表性的理论研究成果。基于江西省交通领域相关的科技项目研究课题，结合前人研究成果，进行现场及室内试验研究，对不同根系含量的土体进行大量的室内直剪试验和三轴试验，推导根系对土壤抗剪能力提高的影响度。由土-植物根系相互作用力学模型出发，探讨根系加固边坡的影响因素对抗剪强度增强的贡献。通过根-土接触面的土工试验对试验区主要典型根系与土壤间的摩阻特性进行测定与分析，确定根-土接触面单元的本构模型参数，建立有限元数值模型，模拟植物根系与土体的相互作用的力学机理。通过建立土-根系的细观力学等效模型，模拟分析有根系和无根系对边坡应力和应变的影响，进而分析边坡的稳定性，说明含草根边坡在生态防护中的作用，来定量的分析根系对土的加固作用。同时采用神经网络及其融合技术进行研究，建立素土和混合草根加筋土神经网络智能本构模型。具有较大的理论意义和工程应用价值。

本项研究在系统地总结国内外在植被护坡的工程方法、根系抗拉和抗剪强度特性、生态边坡工程应用的各种非线性方法和智能计算方法等方面的基础上，进行了较为深入的研究。研究者阐述了植被根系的锚固、加筋和水土保持效应，并对根系的固坡机理进行了分析。研究者基于Matlab软件平台，采用神经网络、灰色系统理论和模糊数学方法等方法对植被护坡进行了系统的研究。. 在木本植被护坡研究方面，通过室内抗拉拔试验，得到了根的直径与其最大抗拉拔力和抗拉强度的试验数据。研究者运用Origin8.0软件对上述实验数据进行了拟合，得到了其函数关系式。研究表明乔木根系直径越大，其抗拉拔力越大，而抗拉强度越小。. 在草本植被护坡研究方面，研究者分析了有根系和无根系对边坡应力和应变的影响，进而分析边坡的稳定性，表明植被根系在边坡生态防护中的作用，定量分析了根系对边坡的加固作用。基于试验结果，研究者建立了无根系土和草根加筋土的神经网络本构模型，并对模型的计算结果与试验结果进行了对比分析，表明该神经网络本构模型具有很高的拟合精度和良好的泛化能力，能充分体现岩土材料的非线性关系，研究结果对于合理建立草根土的本构关系和深入认识植被护坡机理具有重要的理论意义和应用价值。. 研究者运用灰色系统理论对影响植被护坡的因素进行了系统探讨。一般地，边坡稳定与土的性质、根的物理力学性能以及根土的相互作用等方面有密切关系，同时还受到地域和季节等因素的影响。选取了影响边坡稳定的8个重要因素：土的重度、黏聚力、内摩擦角、抗剪强度和抗拔力、植物根系的密度、长度和直径，并结合工程实例进行了分析。. 在全面分析了高速公路景观生态体系的基础上，研究者建立了高速公路景观生态指标体系。并分别采用神经网络和模糊数学等方法，结合对工程实例进行了研究，具有较大的理论意义和工程应用价值。