基于立体原生态喷播技术的生态护坡稳定性机理研究

本项目针对我国生态护坡中基材不稳、植被生长不良、生态效果不佳等问题，提出立体原生态喷播技术护坡理念，通过室内试验、模型试验、现场试验、数值模拟和理论分析等方法，深入研究基材、护坡植物及边坡与植物的相互作用，揭示立体原生态喷播技术生态护坡稳定性机理。采用室内试验，研究喷播基材的理化与力学性能，得到基材在各工况与阶段下的力学指标，并推导基材稳定性计算公式；采用现场试验与模型试验，研究基材配比与厚度、坡比、草灌比、播种量等对立体原生态护坡植物生态稳定性的影响，得到适合不同条件下的植物配置方案；开展草灌根系力学性能的室内试验，建立根系本构模型与强度计算公式；通过室内试验、数值模拟与理论分析，研究立体原生态护坡草灌根系- - 土复合体系的力学性能，建立草灌根系- - 土复合体系的力学模型。通过以上内容研究，进一步推进我国生态护坡技术的发展，完善生态护坡理论，为建立稳定的立体原生态喷播技术奠定坚实的理论基础。

针对我国生态护坡中基材不稳、植被生长不良、生态效果不佳等问题，提出立体原生态喷播技术护坡理念，通过室内试验、模型试验、现场试验、数值模拟和理论分析等方法，系统研究基材、护坡植物及边坡与植物的相互作用，深入揭示立体原生态喷播技术生态护坡稳定性机理。.通过室内试验与理论分析开展了喷播基材的理化及力学性质研究。分析了饱和与自然两种状态下喷播基材的抗剪强度与无侧限抗压强度随纤维含量、水泥含量及龄期的变化规律，得到了两种状态下基材的最佳配比；分析了不同配比对基材PH值的影响，得到了影响基材PH值最主要因素，分析了基材PH值等理化性质随时间的变化规律，得到了植物生长对基材PH值的影响。以平行边坡表面的平面为滑动面，推导出基材稳定系数的计算公式，得到了喷播基材的稳定性的影响因素。.开展了生态护坡模型试验与喷播基材的狗牙根种植的正交试验，研究了立体原生态护坡植物生态稳定性影响因素。分析了草灌比、播种量、坡比对植物生长情况的影响，筛选出了不同坡比下合适的草灌比与播种量。分析了水泥含量和纤维含量对狗牙根生长的影响，得到了最适宜狗牙根生长的基材配比。研究不同喷播基材配比对典型护坡植物狗牙根生长的影响，筛选出了适合狗牙根生长的最优基材配比。.通过室内试验、数值模拟、理论分析研究了立体原生态护坡系统的稳定性。定量描述狗牙根与多花木兰的根系形态，建立了多花木兰任意深度处根系直径与根颈直径及深度的关系式。分析草本、灌木根系的应力应变关系，建立了植物根系的本构模型，得到了植物根系的抗拉力、抗拉强度、弹性模量与植物根系的直径、所处的深度、边坡坡度之间的关系。量化研究草灌根系的加筋作用，分析了草灌比、龄期对土体抗剪强度的影响。在假定滑动面平行于坡面的条件下，推导出生态护坡坡体稳定系数计算公式。采用大型有限元软件ANSYS分析草灌根系—土复合体系对边坡浅层安全稳定性的影响。在模拟根系实际形态、抗拉强度与弹性模量的基础上，定量分析了草灌根系对边坡稳定的影响。.另外，对垃圾焚烧飞灰基材理化、生态及力学性质进行了研究。筛选出垃圾焚烧飞灰基材下最佳的护坡植物狗牙根，研究了掺灰量、砂率、水泥含量对狗牙根植生状况的影响规律，分析了掺灰土的抗剪强度随含水率、掺灰量的变化规律。.研究成果为立体原生态喷播技术应用提供了坚实的理论基础，完善了我国生态护坡理论与技术体系，推进了我国生态护坡的发展，为生态文明建设作出积极贡献。