【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 根系發(fā)達(dá)，生長(zhǎng)迅速，能在較短時(shí)間內(nèi)覆蓋坡面。根據(jù)護(hù)坡植物力學(xué)分析得知，根系發(fā)達(dá)的植物對(duì)土壤的抗剪強(qiáng)度的提高值較大，在相同的種植條件下，固坡的能力顯著。選擇低矮一些的植物，是因?yàn)榻涤陼r(shí)，落在高植株植物上的雨滴會(huì)以較大的速度二次降落，雨滴在著地時(shí)的動(dòng)能會(huì)變大，在邊坡坡面上也會(huì)形成較大的擊濺力。另外，高植株植物更容易受到外力（風(fēng)力）的影響，造成邊坡的不穩(wěn)定。從枝葉分布情況來(lái)看，應(yīng)選擇枝葉團(tuán)結(jié)緊湊的植物，因?yàn)樗休^高的“覆蓋率”，單位面積上所阻擋的雨滴數(shù)量較多，在削弱雨滴擊濺力、抑制坡面徑流方面作用明顯。（5）適于粗放型管理，生長(zhǎng)迅速，易繁殖高速公路人工邊坡不僅要求護(hù)坡植物的自生能力較強(qiáng)，而且要求其養(yǎng)護(hù)要求低，所以邊坡植被要適應(yīng)粗放型的管理模式。選擇以種子繁殖的種類(lèi)為主，無(wú)性繁殖為輔，育苗容易并能大量繁殖，以便進(jìn)行機(jī)械化施工，減少人手操作。公路護(hù)坡植物種類(lèi)非常多，在實(shí)際工程中，根據(jù)邊坡植物恢復(fù)基本原理，結(jié)合公路的自然環(huán)境來(lái)選擇適宜的物種。下面介紹常用的護(hù)坡草本、灌木、喬木和藤本植物。用于公路邊坡的護(hù)坡草本植物應(yīng)該具有如下特點(diǎn)：苗期生長(zhǎng)速度快、覆蓋速度快；再生能力強(qiáng)、可以進(jìn)行修剪美化；具備連片生長(zhǎng)能力以達(dá)到有效的覆蓋度，起到水土保持作用。作為公路護(hù)坡選用的灌木應(yīng)該滿足如下要求：根系發(fā)達(dá)、固土能力強(qiáng)；耐貧瘠、耐干旱，突破邊坡保水能力差的限制；枝條密集富有彈性，可以對(duì)交通事故中沖下山的車(chē)輛起到緩沖作用。喬木主要用于大型互通式立交區(qū)及公路兩側(cè)作為行道樹(shù)。在作為行道樹(shù)或種植在高速公路兩側(cè)的喬木，選擇物種時(shí)，盡可能選用不同樹(shù)種交叉種植，以減少病蟲(chóng)害的發(fā)生率；另外在選擇喬木時(shí)，還要考慮喬木的降噪功能。根據(jù)有關(guān)資料介紹，當(dāng)聲能投射到樹(shù)葉上時(shí)被反射到各個(gè)方向，葉片之間多次反射使聲能透射到樹(shù)葉上后轉(zhuǎn)變?yōu)閯?dòng)能和熱能，噪聲被減弱或消失了。因此，在選擇喬木時(shí)，為了減噪可以選擇葉片大，具有堅(jiān)硬結(jié)構(gòu)的樹(shù)。主要喬木有：馬尾松、油松、華山松、白皮松、巴山松、樟子松、雪松、云南松、栓皮松、杜仲、白蠟、弈樹(shù)、樟樹(shù)、香樟、禎楠、女貞、國(guó)槐、刺槐、龍爪槐、側(cè)柏、水青樹(shù)、青岡、龍柏、刺柏、胡楊、小葉楊、楊樹(shù)、親樹(shù)、苦表3－2 我國(guó)各大地區(qū)主要護(hù)坡草本植物地區(qū)冷季型草本植物暖季型草本植物華北野牛草、紫羊茅、羊茅、葦狀羊茅、林地草熟禾、草地草熟禾、加拿大草熟禾、草熟禾、小糠草、匍莖剪股穎、白穎苔草、異穗苔草、小冠花、白三葉結(jié)縷草東北野牛草、紫羊茅、林地草熟禾、草地草熟禾、加拿大草熟禾、匍莖剪股穎、白穎苔草、異穗苔草、小冠花、白三葉結(jié)縷草西北野牛草、紫羊茅、葦狀羊茅、林地草熟禾、草地草熟禾、加拿大草熟禾、草熟禾、小糠草結(jié)縷草、狗牙根西南羊茅、葦狀羊茅、草地草熟禾、加拿大草熟禾、草熟禾、小糠草、多年生黑麥草、小冠花、白三葉狗牙根、假儉草、結(jié)縷草、溝葉結(jié)縷草、百喜草華東羊茅、草地草熟禾、草熟禾、小糠草、匍莖剪股穎、小冠花、狗牙根、假儉草、結(jié)縷草、溝葉結(jié)縷草、中華結(jié)縷草、馬尼拉草、百喜草華中紫羊茅、羊茅、草地草熟禾、草熟禾、小糠草、匍莖剪股穎、小冠花狗牙根、假儉草、結(jié)縷草、溝葉結(jié)縷草、馬尼拉結(jié)縷草、百喜草華南狗牙根、地毯草、假儉草、結(jié)縷草、細(xì)葉結(jié)縷草、中華結(jié)縷草、馬尼拉結(jié)縷草、百喜草表3－3 我國(guó)各大地區(qū)主要護(hù)坡灌木表地區(qū)灌木種類(lèi)東北胡枝子、沙棘、興安刺玫、黃刺玫、刺五加、毛榛、樹(shù)錦雞兒、檸條錦雞兒、紫穗槐、楊柴黃河區(qū)繡線菊、虎棒子、黃薔薇、柄扁桃、沙棘、胡枝子、多花木蘭、白刺花、山楂、檸條、荊條、黃櫨、六道木、金露梅北方區(qū)黃荊、胡枝子、酸棗、怪柳、杞柳、繡線菊、照山白、荊條、金露梅、杜鵑、高山柳、紫穗槐長(zhǎng)江區(qū)三棵針、狼牙齒、絹毛薔薇、報(bào)春、爬柳、密枝杜鵑、山胡椒、山蒼子、紫穗槐、馬桑、烏藥 南方區(qū)爬柳、密枝杜鵑、紫穗槐、胡枝子、夾竹桃、木包樹(shù)、茅粟、化香、白檀、海棠、野山楂、冬青、紅果釣樟、水馬桑、薔薇、紫穗槐、黃荊、車(chē)桑子熱帶區(qū)蛇藤、米碎葉、龍須藤、楠竹、紫穗槐、榿木、杜鵑可用于公路邊坡植被防護(hù)的藤本植物有：爬山虎、五葉地錦、蛇葡萄、三裂葉蛇葡萄、藤本蛇葡萄、東北蛇葡萄、地錦、葛藤、扶芳藤、常春藤和中華常春藤等。藤本植物主要采用扦插的方式進(jìn)行繁殖。藤本植物攀援性強(qiáng)，造型美觀，可與其它喬、灌混種，達(dá)到坡面立體效果。 不同物種的配置在植物護(hù)坡中，選擇單一物種還是不同物種之間的混播，也是需要深入研究的一個(gè)問(wèn)題。在傳統(tǒng)的護(hù)坡工程中，為了施工方便，造價(jià)低廉，往往根據(jù)經(jīng)驗(yàn)選擇單一物種種植，這樣常常出現(xiàn)植被覆蓋率不理想，枯期無(wú)綠色，抗病害性不高，成長(zhǎng)風(fēng)險(xiǎn)大等各種不利現(xiàn)象，更重要的是難以恢復(fù)破壞植被系統(tǒng)的生物多樣性。這就需要進(jìn)行不同物種配置的研究，其理論依據(jù)可以建立在基礎(chǔ)生態(tài)學(xué)原理和景觀學(xué)原理上。由于草本植物為邊坡植被防護(hù)中的首選也是應(yīng)用最廣泛的物種，所以經(jīng)常有草本間混播和草本與其它物種配置。 固坡植物抗拉強(qiáng)度調(diào)查植物試驗(yàn)建立的抗拉力評(píng)判方程抗拉或抗剪強(qiáng)度/MPa文獻(xiàn)白 榆 荊 條 虎榛子 黃荊梅 山 杏 山 桃 黃牙刺 連 翹 油 松 沙打旺 紫花苜蓿胡枝子 無(wú)芒雀麥長(zhǎng)芒草 狗尾草 谷 子 茵陳蒿 茭 蒿 鐵桿蒿 綿 蓬 節(jié)節(jié)草牛毛草天然雜草 冬瓜楊 峨眉冷杉 冷 杉 杜 鵑 冬瓜楊 青岡屬 松 屬 沙 草 宜安草 白三葉 香根草 假儉草 百喜草 馬尼拉 狗芽根 茅草根異葉鐵杉銀白槭大 麥苔 蘚歐洲水青岡紅皮柳黃花柳歐洲落葉松歐洲榛綠赤楊歐洲云杉?xì)W洲白蠟濱 藜粘膠乳香樹(shù)利堅(jiān)草毛花雀稗膠皮楓香樹(shù)美國(guó)梧桐黑 柳美洲榆刺 槐河 樺輻射松柳 樹(shù) 楊 樹(shù) 榿 木 黃 衫 銀 槭 西鐵衫越 桔 地 衣山毛櫸Salix purpureaSalix caprea Fraxinus excelsa Corylus avellana 云 杉落葉松歐洲岑樹(shù)挪威云杉1Larch西歐黑松南歐海松挪威云杉2歐洲山毛櫸甜 栗棉白楊繡線菊無(wú)花果 摩擦禾喜瑪拉雅黑莓長(zhǎng)葉松 俄勒岡州岑樹(shù)河 樺沙洲柳 香 楓Switch grass土耳其櫟木心形榿木SElygrass SEragrass SPangrass S香根草PCold Vetiver PElygrass提高抗剪強(qiáng)度值 22. 32 (抗拉強(qiáng)度) 0. 163(抗剪強(qiáng)度)0. 108(抗剪強(qiáng)度)0. 1905(抗剪強(qiáng)度)0. 0627(抗剪強(qiáng)度)整株拔拉力150 kg 整株拔拉力170 kg 整株拔拉力176 kg 10～40 5～30 24. 5 177。4. 2 19. 74 177。3. 00 24. 64 177。3. 36 85. 10 177。31. 227. 3 177。1. 7419. 23 177。3. 5917. 55 177。2. 85 17. 45 177。2. 18 27 (15～30) (15～31) (2～7) (～) 32 28 7833 45 26 9～365～384～7419～6115～3027160. 002～0. 007〔13〕〔1〕〔1〕〔1〕〔1〕〔1〕〔1〕〔1〕〔1〕〔44〕〔1〕〔1〕〔1〕〔1〕〔1〕〔1〕〔1〕〔1〕〔1〕〔1〕〔45〕〔1〕〔1〕〔46〕〔47〕垂向(側(cè)向垂直根系發(fā)達(dá))(水平根發(fā)達(dá))(垂直根發(fā)達(dá))〔1〕〔1〕〔20〕〔1〕〔1〕〔1〕〔1〕〔1〕〔1〕〔1〕〔4〕〔31〕〔31〕〔31〕〔31〕〔32〕〔32〕〔32〕〔32〕〔32〕〔32〕〔32〕〔32〕〔33〕〔33〕〔33〕〔34〕〔35〕〔35〕〔40〕〔35〕〔35〕〔35〕〔36〕〔37〕〔37〕〔37〕、〔40〕〔37〕〔37〕〔37〕〔37〕〔37〕〔40〕〔40〕〔40〕〔40〕〔40〕〔40〕〔40〕〔40〕〔40〕〔40〕〔41〕〔41〕〔41〕〔41〕〔41〕〔42〕〔42〕〔42〕〔42〕〔42〕〔42〕〔42〕〔42〕〔42〕〔42〕〔42〕〔43〕〔43〕〔43〕〔43〕〔43〕〔43〕〔43〕〔43〕第4章 植物固坡穩(wěn)定分析 邊坡失穩(wěn)的內(nèi)在機(jī)理 概述邊坡穩(wěn)定分析是土力學(xué)的三大經(jīng)典問(wèn)題之一，也是巖土工程中的重要課題，在土木工程、水利工程中具有廣泛的應(yīng)用背景和實(shí)際意義。隨著國(guó)家西部大開(kāi)發(fā)等戰(zhàn)略計(jì)劃的實(shí)施，公共建設(shè)與基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)蓬勃興起，公路、鐵路等交通設(shè)施的建設(shè)，水利工程、港口工程及城市建設(shè)中都會(huì)遇到大量的邊坡工程問(wèn)題。邊坡穩(wěn)定性分析是判斷邊坡是否穩(wěn)定、是否需要加固及采取何種防護(hù)措施的主要依據(jù)，因此它是邊坡工程中最基本最重要的問(wèn)題，也是邊坡工程設(shè)計(jì)與施工中最難和最迫切需要解決的問(wèn)題之一。 邊坡發(fā)生崩塌、滑坡的成因分析（1）邊坡侵蝕的主要類(lèi)型及形成概況邊坡侵蝕類(lèi)型主要有5種，即崩塌、陷穴、細(xì)溝狀面蝕、溝蝕和擊濺侵蝕。① 崩塌主要發(fā)生在坡面較陡、坡長(zhǎng)較大的坡面。由于公路建設(shè)對(duì)原始坡面的切挖，改變了原有的地形、地貌，使坡腳失去了支撐，破壞了原來(lái)相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)，或下滲水分的增加改變了原來(lái)土體的物理性狀，導(dǎo)致坡面整體或部分崩落。由于黃土抗蝕性能及高速公路邊坡的坡度很大，防護(hù)問(wèn)題得不到很好解決，一旦發(fā)生崩塌危害將很?chē)?yán)重。② 陷穴地表徑流以黃土垂直縫隙滲流到地下，由于可蝕性礦物質(zhì)和細(xì)粒土體被淋滲至深層，土體內(nèi)形成空洞，上部土體失去頂托而發(fā)生陷落，呈垂直洞穴。③ 細(xì)溝狀面蝕由于高速公路邊坡較陡，暴雨過(guò)后，坡面被分散的小徑流沖成許多細(xì)密的小溝，這些小溝基本上沿流線方向分布。坡度較陡且無(wú)植被的坡面細(xì)溝侵蝕易發(fā)育。④ 溝蝕在公路邊坡上，由于有些地段未布設(shè)植物措施以及相應(yīng)的排水設(shè)施，原地面上的水流匯集后，能量很大，沖刷坡面，形成了從坡肩至坡中部侵蝕溝發(fā)育的溝蝕現(xiàn)象。⑤ 擊濺侵蝕由于地面受雨滴擊濺而引起的土壤侵蝕現(xiàn)象。（2）影響邊坡穩(wěn)定的因素① 坡度地面坡度是決定徑流沖刷能力的基本因素之一，而徑流沖刷能力是影響邊坡穩(wěn)定性的重要因素之一。徑流沖刷能力越強(qiáng)，對(duì)邊坡的破壞作用就越大。坡度與徑流沖刷能力的關(guān)系為，在一定的范圍內(nèi)，坡度越大，徑流沖刷能力越強(qiáng)，侵蝕量也越大，但有一臨界坡度，超過(guò)臨界坡度，侵蝕量隨坡度的增加而減小。② 坡長(zhǎng)坡長(zhǎng)是影響邊坡穩(wěn)定性的因素之一，已有的資料表明，在相同降雨條件下，坡長(zhǎng)越長(zhǎng)，它的徑流量也越大，但是當(dāng)坡面較長(zhǎng)時(shí)，水流量輸送由上坡侵蝕的泥沙量多，能量消耗大，于是，流速降低，低流速水流對(duì)坡面正壓力增加，入滲量增加，因而徑流量的增量減小。因此，當(dāng)坡長(zhǎng)超過(guò)一定長(zhǎng)度(約40m)時(shí)，單位面積侵蝕量將減小。③ 土壤硬度土壤硬度是土壤物理性狀的一個(gè)綜合指標(biāo)，是土壤顆粒度、結(jié)構(gòu)、孔隙度、有機(jī)質(zhì)含量、土壤水分含量和團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的綜合體現(xiàn)。當(dāng)土壤中砂礫含量越多，結(jié)構(gòu)越緊密，孔隙度越小，有機(jī)質(zhì)含量越少，水分含量也越少時(shí)，土壤硬度也越大。因?yàn)橛绊懲寥烙捕鹊囊蛩嘏c土壤的透水性、抗蝕性、抗沖性有密切關(guān)系，所以土壤硬度也是影響邊坡穩(wěn)定的重要因素之一【28】。 植物的固坡機(jī)理對(duì)于植物固坡效應(yīng)機(jī)理研究，主要基于植被固坡功能及特點(diǎn)基礎(chǔ)上的，通過(guò)對(duì)影響植被固坡的穩(wěn)定性因素的分析。 植被護(hù)坡機(jī)理植被系統(tǒng)的水文效應(yīng)根系的力學(xué)效應(yīng)草本類(lèi)根系木本類(lèi)根系加筋垂直根系水平根系抑制地表徑流削弱濺蝕降雨截流錨固加筋生態(tài)效應(yīng)景觀效應(yīng)增加邊坡穩(wěn)定性植被護(hù)坡產(chǎn)生的附加效應(yīng)，也是優(yōu)于常規(guī)防護(hù)的特點(diǎn)。圖4－1 植被固坡機(jī)理效應(yīng)框架圖【27】下面通過(guò)對(duì)植物根系的力學(xué)效應(yīng)、植被系統(tǒng)的水文效應(yīng)來(lái)研究植被的固坡機(jī)理，并進(jìn)一步討論植被固坡產(chǎn)生的附加效應(yīng)—生態(tài)效應(yīng)及景觀效應(yīng)【12】。 植物根系的力學(xué)效應(yīng)植被主要是通過(guò)其根系的加固作用來(lái)提高土壤的抗剪強(qiáng)度，從而增強(qiáng)邊坡的淺層穩(wěn)定性。根系對(duì)土的加固作用的大小依賴(lài)于根的強(qiáng)度和根的特性，以及根在土壤里的空間分布情況。根的強(qiáng)度和根系結(jié)構(gòu)又受植物的種類(lèi)和當(dāng)?shù)赝寥罈l件的影響。根據(jù)植物生長(zhǎng)的特點(diǎn)，草本植物的根系一般均為直徑小于1mm的須根，根系密度隨土壤剖面深度的增加表現(xiàn)為3個(gè)顯著特點(diǎn)，即在0～30cm土層急劇減少，在30～70cm土層逐漸減少及在70～150cm土層保持最低水平，總根數(shù)的90%集中分布在0～30cm的土