贺兰山云杉林根土复合体提高边坡稳定性分析

• Published in: 农业工程学报 Vol. 33; no. 20; pp. 144 - 152
• Main Author: 田佳;及金楠;钟琦;余鹏程;杨丽娇;袁博
• Format: Journal Article
• Language: Chinese
• Published: 宁夏大学农学院,银川,750021%北京林业大学水土保持学院,北京,100083 2017
• Subjects: 土壤; 数值模拟; 根土复合体; 贺兰山; 边坡稳定性; 青海云杉; 根土复合体; Helan Mountain; 青海云杉; 边坡稳定性; 贺兰山; Picea crassifolia; root-soil composite; 数值模拟; soils; slope stability; numerical simulation; 土壤
• ISSN: 1002-6819
• DOI: 10.11975/j.issn.1002-6819.2017.20.018

为了研究贺兰山青海云杉林（Picea crassifolia）边坡根土复合体对边坡稳定性的影响,该文在直剪试验、三轴试验等获得的土壤参数基础上,建立了基于有限元理论的贺兰山青海云杉林边坡稳定性计算数值模型,并在5种坡度条件下（18.43°、21.80°、26.57°、33.69°、45.00°）计算了无林边坡和有林边坡的安全系数、最大塑性应变、最大位移、破坏时间及它们的增长率随坡度的变化规律,并计算了土壤强度参数摩擦角、黏聚力、剪胀角与安全系数的灰色关联度矩阵和平均关联度。结果表明：1）无林边坡与有林边坡的安全系数随坡度的变化规律是一致的,都以幂函数递减。有林边坡相对于无林边坡安全系数的增长率以指数函数增加,且坡度越陡根土复合体对边坡稳定性的提高作用越强;2）根土复合体的存在可以延长边坡的破坏时间,有林边坡的破坏时间均高于无林边坡,根土复合体提高边坡破坏时间的增长率随坡度的增大呈抛物线增加,且坡度越陡提高作用越明显。边坡破坏时有无塑性贯通区会明显改变最大塑性应变、最大位移、破坏时间的值;3）摩擦角、黏聚力、剪胀角3个土壤强度参数中,黏聚力是影响边坡稳定的主导因素,摩擦角、剪胀角的影响次之,此规律不受边坡坡度的影响,这是根土复合体可以显著影响边坡稳定性的根本原因之一。该文的研究结果对于解释森林根土复合体加固边坡作用的本质、推进边坡稳定性计算的数值模拟、防治贺兰山浅层滑坡及水土流失灾害都具有重要的意义。