植被防護土坡的計算方法

前言

　　目前在土坡工程防護設(shè)計中，仍然采用傳統(tǒng)的擋墻、噴錨、抗滑樁等護坡技術(shù)，植被防護土坡一般還僅局限于園林工程師的活動范疇，似乎植被防護土坡只是一種“綠化”環(huán)境的行為。其實，在提倡環(huán)境保護的今天，利用一些根系發(fā)達的植被，把園林工藝學(xué)和土力學(xué)與環(huán)境巖土工程技術(shù)結(jié)合到一起應(yīng)用到實踐中去，可以很好地實現(xiàn)土坡防護的社會經(jīng)濟效益和生態(tài)效益。植被防護土坡的土力學(xué)計算和設(shè)計理論的研究在國內(nèi)還沒有引起人們的普遍關(guān)注，國內(nèi)比較有代表性的關(guān)于土坡植被防護技術(shù)的專著僅有西南交通大學(xué)的周德培和張俊云教授編寫的《植被護坡工程技術(shù)》（人民交通出版社，2003年）等幾部?！　榱藦浹a目前土坡生態(tài)防護領(lǐng)域缺少設(shè)計理論和計算方法的不足，幫助建立從傳統(tǒng)的“被動性支護”向經(jīng)濟的“主動性防御”轉(zhuǎn)變的土坡漸進變形防護新機制，筆者撰寫了《植被防護土坡的計算方法》一書。本書從土力學(xué)、土壤學(xué)、植物學(xué)的角度，介紹了植被根系防護土坡的機理、類型及計算分析方法和設(shè)計原則。本書主要特點是理論與實踐相結(jié)合，把復(fù)雜的土力學(xué)理論和數(shù)學(xué)模型以簡單的方式闡述表達，供計算和設(shè)計直接使用。同時在高端數(shù)值分析理論方面，介紹了非飽和土與飽和土的簡化固結(jié)理論以及簡單解析和數(shù)值分析方法。

內(nèi)容概要

　　本書介紹了植被防護土坡的常用技術(shù)及計算方法。從土力學(xué)、土壤學(xué)、植物學(xué)的角度，介紹了植被防護土坡的機理、類型及計算分析方法和設(shè)計原則?！　”緯鴮嵱眯暂^強，適合從事植被生態(tài)護坡工程的設(shè)計、施工技術(shù)人員使用，亦可作為教學(xué)、科研人員的參考用書。

書籍目錄

前言1 緒論　1.1 土坡的水土流失　1.2 土坡的滑移破壞和漸進變形　1.3 常見的結(jié)構(gòu)防護土坡技術(shù)　1.4 常見的植被防護土坡技術(shù)　1.5 植被防護土坡需要研究的關(guān)鍵問題　1.6 本書的主要研究內(nèi)容2 常見的土坡滑移破壞及漸進變形計算方法　2.1 土坡水土流失的估算方法　2.2 土坡滑移破壞的極限平衡理論分析方法　2.3 土坡漸進變形的數(shù)值分析方法　2.4 土坡漸進變形的近似解析方法3 植被防護土坡的作用　3.1 生態(tài)護坡對土坡穩(wěn)定性的影響　3.2 植被根系的分布特性　3.3 植被根系的強度　3.4 植被根系的固土理論與模型　3.5 帶根系土的室內(nèi)及現(xiàn)場試驗　3.6 香根草根系生態(tài)加固土的試驗　3.7 小結(jié)4 植被防護土坡的土力學(xué)本構(gòu)理論與模型　4.1 常見的土的強度與變形特性　4.2 常見的土力學(xué)本構(gòu)理論與模型　4.3 植被防護土坡的土力學(xué)本構(gòu)理論與模型　4.4 本構(gòu)模型計算的收斂算法　4.5 模型的驗證與應(yīng)用　4.6 小結(jié)5 植被防護土坡的有限元數(shù)值計算方法　5.1 引言　5.2 一般土坡變形分析的影響因素及其作用　5.3 一般土坡的有限元數(shù)值計算模型和方法　5.4 有限元計算植被防護土坡的功能簡介6 植被防護土坡的近似解析方法　6.1 引言　6.2 飽和狀態(tài)下植被根系生態(tài)加固土的廣義彈黏塑性模型　6.3 廣義吸力作用下坡土的應(yīng)力平衡方程及解答　6.4 植被防護土坡變形的近似解析模型和方法　6.5 植被防護土坡的近似強度解析模型7 設(shè)計與計算范例　7.1 工程場地的調(diào)查與分析　7.2 結(jié)構(gòu)防護土坡的工程分析與設(shè)計　7.3 植被防護土坡的工程分析與設(shè)計　7.4 植被防護土坡的有限元數(shù)值計算和分析　7.5 植被防護土坡的近似解析計算和分析　7.6 小結(jié)8 結(jié)語與展望參考文獻

章節(jié)摘錄

　　同時考慮凈應(yīng)力和吸力的各向異性作用對非飽和土強度和變形的影響，可以更合理、更準(zhǔn)確地預(yù)測非飽和土的強度、變形與破壞。舉一個簡單的例子，一般情況下水分會從含水率高的地方向含水率低的地方遷移，但如果后者孔隙中的吸力大的話，水分也可能從含水率低的地方向含水率高的地方遷移，這取決于吸力的各向異性分布程度。再例如，在不同的大小主應(yīng)力比值作用下，均勻重塑飽和土的壓縮曲線是不同的，這可以認(rèn)為是有效應(yīng)力的各向異性對飽和土變形的影響。對于均勻重塑非飽和土，試驗也發(fā)現(xiàn)在不同吸力值的作用下，非飽和土的等向壓縮曲線也是不同的。一個是均勻重塑飽和土的不等向壓縮，一個是均勻重塑非飽和土的等向壓縮，都表現(xiàn)出相似的壓縮曲線特征。我們似乎可以有理由推測，正是由于吸力的存在，才使均勻重塑非飽和土在等向壓縮條件下表現(xiàn)出與均勻重塑飽和土在不等向壓縮條件下（不同大小的主應(yīng)力比值）相似的壓縮曲線特征。　　Zhou（2007）［200-201］初步提出了考慮吸力各向異性作用的建模設(shè)想。在凈應(yīng)力方面，定義應(yīng)力各向異性線（AL），把各向異性的先期固結(jié)壓力作為硬化變量，利用傾斜帽蓋屈服面和具有不同方向黏聚力的Mohr-Coulomb準(zhǔn)則來反映應(yīng)力各向異性，利用隨動硬化模型模擬加載引起的應(yīng)力各向異性的塑性變形。在吸力方面，通過比較進氣壓力值和各向異性的先期固結(jié)壓力的大小，決定吸力對應(yīng)力各向異性線（AL）位置的影響，進而帶動帽蓋屈服面的隨動變化。這樣做，一定程度上可以同時考慮凈應(yīng)力和吸力的各向異性作用，但這種研究仍然是初步的嘗試，還有大量的工作要做。

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