紅黏土邊坡植物固坡研究進(jìn)展

蘇瑩++韋武昌++封聲鳳

摘要：指出了隨著公路、鐵路等交通設(shè)施及大量基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)形成了邊坡，越來(lái)越多的國(guó)內(nèi)外專家學(xué)者對(duì)此開(kāi)展了針對(duì)邊坡植物的研究，取得了一系列的成果，總結(jié)了現(xiàn)有的研究成果，分析了國(guó)內(nèi)研究的不足，以期為紅黏土地區(qū)植物固坡提供更多、更好的理論與技術(shù)參考。

關(guān)鍵詞：紅黏土； 植物固坡； 力學(xué)機(jī)理

中圖分類號(hào)：U213.1+58

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：16749944（2017）10017102

1 引言

在我國(guó)西部地區(qū)公路、鐵路等交通設(shè)施及大量基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)快速發(fā)展，工程中大量的深挖高填，造成大量的裸露土坡和巖石邊坡，這些邊坡如缺乏必要的保護(hù)措施存在如滑坡、坍塌、泥石流等安全隱患影響到交通的暢通和人民生命財(cái)產(chǎn)的安全。與噴漿掛網(wǎng)、錨索抗滑樁等工程措施相比，植物護(hù)坡措施因其具有生態(tài)環(huán)保、可持續(xù)利用等優(yōu)勢(shì)，越來(lái)越流行。云南、貴州和廣西大量分部紅黏土，研究紅黏土地區(qū)邊坡植物護(hù)坡對(duì)該區(qū)域的邊坡防治具有一定的意義。

2 紅黏土研究現(xiàn)狀與主要問(wèn)題

紅黏土物理性質(zhì)不良但力學(xué)特性較好，是良好天然地基和較好的路基填料，同時(shí)，也因其脹縮性、裂隙性與分布不均勻性等問(wèn)題而存有很大的工程隱患。

2.1 紅黏土成因與微觀結(jié)構(gòu)研究

廖義玲系統(tǒng)研究紅粘土的成因，周遠(yuǎn)忠通過(guò)紅粘土微觀模型研究紅粘土的發(fā)育過(guò)程[1，2]。李景陽(yáng)通過(guò)掃描電鏡和X射線能譜對(duì)殘積紅粘土微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分類研究[3]。談云志、孔令偉等分析不同干密度與含水率紅黏土的孔隙結(jié)構(gòu)特征，以對(duì)比原狀樣與擊實(shí)樣的異同[4]；崔德山等研究了ISS改良添加劑對(duì)紅黏土微觀孔隙的影響[5]。一些學(xué)者針對(duì)不同地區(qū)紅黏土，采用微觀試驗(yàn)分析工程地質(zhì)特性，對(duì)土性有了進(jìn)一步認(rèn)識(shí)[6]。但對(duì)紅黏土工程特性的微觀機(jī)理論證仍停留在定性分析，定量評(píng)價(jià)則需更深入探討。

2.2 紅黏土力學(xué)性質(zhì)研究

國(guó)內(nèi)眾多學(xué)者對(duì)紅黏土的力學(xué)性能的研究，獲得了較多研究成果。趙穎文等對(duì)廣西地區(qū)紅粘土實(shí)驗(yàn)研究其力學(xué)性能與孔徑分布特征與含水量之間的關(guān)系[7，8]。黃質(zhì)宏等通過(guò)對(duì)裂隙發(fā)育紅粘土進(jìn)行力學(xué)實(shí)驗(yàn)提出了裂隙紅粘土力學(xué)性質(zhì)評(píng)價(jià)事項(xiàng)[9]。歐孝奪比較了紅粘土和膨脹土熱力學(xué)特性，認(rèn)為紅粘土較敏感[10]。廖義玲等研究了中國(guó)南方紅黏土工程屬性的變化規(guī)律，表明紅黏土厚度的突變對(duì)不均勻沉降有較大的影響[11]。柏巍等通過(guò)試驗(yàn)得出紅黏土地基承載力和變形模量在橫向和垂向上的變化規(guī)律[12]。柏巍，談云志，孔令偉等利用改進(jìn)的濕化變形裝置推導(dǎo)出：?jiǎn)适Щ|(zhì)吸力與濕化變形的定量關(guān)系[13]。李龍起等對(duì)原狀和重塑紅黏土進(jìn)行相關(guān)試驗(yàn)，得出紅黏土土體非飽和特性[14]。歐傳景，韋昌富等研究了探討吸力與非飽和紅黏土含水率之間的關(guān)系[15]。白冰對(duì)溫度和圍壓耦合作用下飽和紅黏土的熱力學(xué)特性進(jìn)行了研究[16]。穆坤探究了干濕循環(huán)過(guò)程對(duì)紅黏土長(zhǎng)期性能的影響規(guī)律[17]?？傮w看，對(duì)紅粘土的研究工作雖已有較多的成果，仍需加強(qiáng)對(duì)紅黏土力學(xué)響應(yīng)與不同地段不同氣候?yàn)?zāi)害防治的試驗(yàn)研究。

3 植物固坡研究現(xiàn)狀與主要問(wèn)題

植物固坡技術(shù)是利用植株根系涵水固土性能以穩(wěn)固邊坡結(jié)構(gòu)同時(shí)提高環(huán)境效果的新方法。與傳統(tǒng)工程固坡相比，植樹(shù)固坡更加安全、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保，在加固邊坡同時(shí)也能夠產(chǎn)生一定的社會(huì)效益。

3.1 固坡植物種類選擇的研究

邊坡特性和坡面物理環(huán)境各有不同，而植物對(duì)邊坡的固坡機(jī)理也有所不同，所以根據(jù)邊坡特性和氣候選擇相應(yīng)的固坡植物是植物固坡的重要因素。余海龍等研究了不同時(shí)期的土壤性狀和植物群落特征[18]。葉文培研究自然恢復(fù)過(guò)程中植被結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)和生物量變化[19]。楊喜田通過(guò)分析不同群落植物的生態(tài)穩(wěn)定性得出：植物以鄉(xiāng)土植物為主更能達(dá)到護(hù)坡和景觀要求[20]。李紹平，宋鳳鳴等選擇8種喬灌木種子與2種草本種子混播試驗(yàn)得到合適的喬灌草混播[21，22]。吳宏偉探討了不同種類植物的土體水力特性的影響機(jī)理[23]。

3.2 植物固坡力學(xué)機(jī)理的研究

近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外對(duì)于植被根系固坡性能的研究取得豐碩的成果。Schimit 等運(yùn)用Wu-Waldron模型對(duì)12種喬灌植物的固土效應(yīng)進(jìn)行了研究[24]。Fan建立了ΔS與剪切位移間的關(guān)系，補(bǔ)充修正了Wu-Waldron 模型[25]。熊燕梅發(fā)現(xiàn)Wu-Waldron 模型在評(píng)價(jià)植物根系的固土效應(yīng)純?cè)谝欢ň窒扌訹26]。謝州等修正了屈服面方程中抗剪強(qiáng)度指標(biāo)和黏滯性參數(shù)，與實(shí)際數(shù)據(jù)擬合程度較好[27]。周云艷通過(guò)對(duì)含根土樣和素土樣在現(xiàn)場(chǎng)原位剪切試驗(yàn)，分析評(píng)價(jià)植物根系的固土護(hù)坡效應(yīng)[28]。數(shù)值模擬能夠較為直觀、高效地研究植物根系固土性能。肖本林等對(duì)刺槐林邊坡的應(yīng)力應(yīng)變場(chǎng)進(jìn)行了模擬[29]。嵇曉雷等用 ABAQUAS模擬夾竹桃根系對(duì)邊坡表層土體穩(wěn)定性的影響[30]。陶嗣巍等將有限元模型與實(shí)驗(yàn)值對(duì)比，認(rèn)為剛性連接模型能較好地模擬根土作用關(guān)系[31]。

4 結(jié)語(yǔ)

目前，對(duì)紅黏土和植物固坡的研究已取得了大量的研究成果。但是，針對(duì)與紅黏土地區(qū)的這種特殊土的植物選擇以及植物固坡性能研究的文獻(xiàn)不多。植物固坡技術(shù)以植物根系的加筋、錨固作用以及植物蒸騰來(lái)維護(hù)邊坡穩(wěn)定，所以研究植物在紅黏土地區(qū)的固坡技術(shù)有較大的意義。筆者收集了近年來(lái)在紅黏土及植物固坡的研究情況，以期為紅黏土地區(qū)植物固坡提供更多、更好的理論與技術(shù)的參考。

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