降雨条件下植物根系加固边坡稳定性分析Analysis of slope stability enhanced by plant roots under rainfall conditions
吕海军,李健宏,曹爱民,樊海辉,王元博,林杭
摘要(Abstract)：
植物根系通过与土体相互作用，提高土体的抗剪强度、改善土体结构并减缓雨水冲刷，在降雨条件下，能有效增强边坡的稳定性。采用数值分析方法构建边坡计算模型，对比植物护坡和无护坡条件下边坡安全系数的变化情况，分析降雨条件下植物加固边坡稳定性的演化规律，研究植物护坡的加固效应，得到：(1)降雨初期，天然边坡安全系数持续下降，达到极值点后开始回升。(2)降雨条件下植物护坡的边坡安全系数变化规律与天然边坡类似，但植物护坡稳定性明显大于天然边坡。(3)根系加筋作用的力学效应明显，降雨条件对植物加固边坡失稳时的潜在滑面影响小于无护坡边坡。(4)植物护坡坡面不同高度处孔压均在降雨初期急剧上升，但降雨中后期上升幅度较小且基本不变；随着降雨强度下降及降雨停止，孔压逐渐下降。蒸腾作用期间，孔压下降幅度较小且基本不变。
关键词(KeyWords)： 边坡;稳定性;降雨;植物护坡;安全系数
基金项目(Foundation):
作者(Author): 吕海军,李健宏,曹爱民,樊海辉,王元博,林杭
DOI: 10.13928/j.cnki.wrahe.2024.S2.099
参考文献(References)：
- [1] XU F,HU H,LIN H,et al.Bedding slope destabilization under rainfall:A case study of zhuquedong slope in Hunan Province,China[J].Applied Sciences,2024,14(4):1394.
- [2] 周少伟，边小卫，李卫波，等.考虑降雨条件陕北Q_2黄土斜坡稳定性的非线性劣化研究[J].地质科技通报，2024,43(3):218-226.
- [3] 陈伯洲，胡建华，吴威，等.白龙江流域不同植被类型修复模式下土壤理化性质与边坡稳定性[J].山地学报，2024,42(2):260-277.
- [4] 刘灿.干湿循环下工业甘蔗渣—低碱生态水泥改良膨胀土土水特性及边坡稳定性研究[D].南宁：广西大学，2023.
- [5] 付建利，路玉恒.考虑降水入渗和径流的边坡稳定性分析[J].水利科学与寒区工程，2024,7(1):23-26.
- [6] 刘英朴，任权.降雨条件下植被型公路边坡的稳定性研究[J].地下水，2024,46(3):270-274.
- [7] 胡惠华，鲁光银，陈怡帆，等.前缘锁固型峡谷边坡失稳源辨识与演化过程模拟[J].中南大学学报(自然科学版),2023,54(11):4461-4471.
- [8] NG C W W,ZHENG G,NI J,et al.Use of unsaturated small-strain soil stiffness to the design of wall deflection and ground movement adjacent to deep excavation[J].Computers and Geotechnics,2020,119:103375.
- [9] 陈飞，谢蕴忠，王俊峰，等.基于数值模拟方法的根系护坡研究进展[J].科学技术与工程，2023,23(16):6728-6738.
- [10] 蒋希雁，杨尚青，谢聪.降雨条件下不同类型植被边坡稳定性的研究[J].科学技术与工程，2022,22(26):11550-11558.
- [11] 雷少伟.植物根系对堤防边坡的加筋效应研究[D].兰州：兰州交通大学，2023.
- [12] 杨文辉，章定文，闫茜，等.深浅根混种法加固边坡稳定性的数值分析[J].东南大学学报(自然科学版),2020,50(1):161-168.
- [13] 吴进良，闫海燕，李瑶.香根草植物根系固坡影响因素的有限元分析[J].西部交通科技，2012(12):68-72.
- [14] 李琪焕.膨胀土边坡生态防护固土机理及稳定性研究[D].长沙：中南大学，2023.
- [15] 易靖松，程英建，徐乙，等.基于过程降雨的红层丘陵低山区滑坡灾害气象预警阈值研究[J].水土保持通报，2024,44(2):215-222.
- [16] 张玮鹏，李冬冬，曾光辉，等.非线性条件下加筋土边坡上限法的研究[J].长江科学院院报，2020,37(6):108-114.
- [17] 贺志军，曹吉，赵炼恒，等.非线性Mohr-Coulomb破坏准则下边坡可靠度上限[J].土木建筑与环境工程，2016,38(6):1-9.