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植被护坡作用及根系固坡机理
作者：刘伟楠
来源：《基层建设》2015年1期供稿

        【摘要】 哈尔滨铁道职业技术学院   

随着大批铁路项目的不断开展，施工中由于受到自然环境、选线和投资等因素的限制。

        【发表时间】2015/9/6

刘伟楠 哈尔滨铁道职业技术学院 黑龙江哈尔滨 150086

　泰安佳通生态袋生态袋原材料不吸收水分，水分出现时不会破坏袋子，而袋子也不会变形，不溶于污染液体（EPA Method 9090美国环境局）生态袋原材料不吸收水分，水分出现时不会破坏袋子，而袋子也不会变形，不溶于污染液体（EPA Method 9090美国环境局）生态袋原材料不吸收水分，水分出现时不会破坏袋子，而袋子也不会变形，不溶于污染液体（EPA Method 9090美国环境局） 生态袋农业通过物质循环和能量多层次综合利用和系列化深加工，实现经济增值，实行废弃物资源化利用，降低农业成本，提高效益，为农村大量剩余劳动力创造农业内部就业机会，保护农民从事农业的积极性。 d．持续性 发展生态袋农业能够保护和改善生态环境，防治污染，维护生态平衡，提高农产品的安全性，变农业和农村经济的常规发展为持续发展，把环境建设同经济发展紧密结合起来，在较大限度地满足人们对农产品日益增长的需求的同时，提高生态系统的稳定性和持续性，增强农业发展后劲。 4. 我国生态农业的几种发展模式　摘要：随着人类对环保和生态问题的日益重视，为实现人与自然生态环境的相互协调，植被护坡技术得到广泛应用。本文主要从植被护坡的作用、根系固土作用力学机理及其影响因素三个方面进行了阐述，能为植被护坡技术的实际应用提供了理论依据。

　　关键词：生态袋植被护坡；作用；固土机理

　　1 概述近年来，随着大批铁路项目的不断开展，施工中由于受到自然环境、选线和投资等因素的限制，存在着大量开挖的不稳定边坡。这些开挖后的边坡地表植被遭到破坏，易造成水土流失和生态环境的严重失衡。植被护坡技术则利用植被涵水固土的原理能够有效地解决了工程建设与生态环境间的矛盾，它不仅可以减少水土流失，快速恢复自然生态环境，还可以改善和美化行车环境，并且能够稳固边坡，具有造价低、施工操作方法简单等优势，因此植被护坡技术在我国铁路边坡防护中得到了广泛应用。

　　摘要】 哈尔滨铁道职业技术学院 随着大批铁路项目的不断开展，施工中由于受到自然环境、选线和投资等因素的 2 植被护坡作用植被护坡主要通过植物地上茎叶和地下根系的作用达到防护边坡作用的，植被护坡作用主要表现在以下几个方面：（1）水土保持作用植被茎叶的存在可以有效地承接雨水，避免雨水直接击打地面，减少雨水对边坡的冲蚀。植被可以降低边坡表面风速，防止风蚀，同时植被的枯落物可以有效地减少地表径流，提高土壤持水量，起到蓄水作用。

　　（2）恢复生态环境边坡上的植物能够通过光合作用释放出大量的氧气，吸收汽车尾气和有害气体，吸附空气中的尘埃，净化空气，降低噪音和强光反射。通过植物护坡措施可以调节局部恶化道路的小气候，改善被破坏区域周围的温度和湿度。选择生长速度快、覆盖率高、根系发达的植物能够在较短时间内恢复动物和微生物的栖息和生存环境，并逐渐重新形成和恢复原本被破坏的生物链。

　　（3）景观功能相关研究表明，绿色可以缓解眼睛疲劳。对边坡植被类型进行合理的选择与配置，通过分段变化不同颜色和形状的植被种类与布局，可以改善传统工程防护带来的突兀与单调的氛围，能够营造出舒适、柔和、美丽的自然景观，缓解司机视觉疲劳，避免司机瞌睡，从而保证行车安全，降低交通事故。

　　 五、病虫害防治 1．生态袋绿化主管应根据季节、气候及病虫活动规律制订出详细的防治计划，防治计划应包括： （1）年度及季度的病虫害预防计划； （2）病虫害发生时的**计划及用药计划； （3）病虫害防治的费用预算计划。（4）稳固边坡，提高边坡稳定性大量的研究证明，植物根系的存在能够提高边坡土体的粘聚力，增强土体的抗剪强度，同时还可以将表层土体的荷载传递到深层土体中，分散集中的土体应力，可以有效降低土体发生崩塌和滑坡的几率。

　　3 根系固坡作用机理植物根系主要通过根系的加筋作用与锚固作用，提高土体的粘聚力和根-土间的摩擦力，增强边坡土体的抗剪强度和稳定性，从而实现根系固坡、稳定边坡的功能。

　　（1）加筋作用大多数草本植物和水平根系发达的木本植物，它们的浅细根系主要分布在边坡表层，并且错综盘结在一起，这些大量的小侧根或根毛状微根与土颗粒接触的表面积大，如同纤维一样加入到周围土体中并与周围土壤紧密地黏附在一起，有利于改善边坡土体的强度、变形等力学性质。通常在对边坡土体进行力学分析时，将这些浅细根系看作加筋材料，将根系与土看作是根-土复合体的加筋土。正因为这些起加筋作用的浅细根系的存在，使得原土体的粘聚力得到提高，同时也增强了根土复合体的抗剪强度和边坡土体的承载能力。

　　 2、资源紧缺，污染严重，承载压力巨大 3、科技滞后，普及缓慢，支撑动力不足袋 5.发展生态袋农业的重要性 1、满足巨额农产品数量增长，品质改善的挑战。满足人口衣食需求的挑战 2.发展农村经济，实现农民增收的挑战。 3.农业袋袋资源短缺与农业生态环境恶化的挑战。土地退化严重，农业灾害频繁。 6.我国发展生态袋农业的措施大量的试验研究认为这些浅细根系的存在能显着提高土体的抗剪强度，对边坡土体的主要贡献体现在提高土体的粘聚力方面，而对内摩擦角的影响相对较小。

　　扈萍对马尼拉草进行室内直剪试验，认为根系能显着增加土体的抗剪强度，含根土体的粘聚力增量与根系分布密度成正比，而内摩擦角基本不变。

　　 2．应坚持预防为主、防治结合的原则。当病虫害发生时应及时给予有效**，尽可能地防止其蔓延和扩散。 3．生态袋绿化主管应熟悉小区中经常出现虫类和病原菌。 4．对园林植物病虫害的防治应采用减少病虫来源，选用抗虫性品种、选择化学药剂防治等方法； 5．生态袋生态袋绿化人员在喷农药时必须穿长衣、长裤，戴手套及口罩，站在上风口，严格按说明书规定进行操作。喷农药时要求均匀，以防多药处出现药害、少药处病虫未除，农药必须妥善保管，以防出现意外事故。 6．生态袋植物用药后，不要定期观察防治效果，对于出现药害或**无效的结果，应总结原因并作相应的补救措施，同时做好相关记录，见《病虫害防治登记表》，并上交档案科管理。 7．部门应每月检查一次小区内植物病虫害防治情况，并对防治结果作相应评价。 王华研究提出有狗牙根和早熟禾两种根系的土体与无根土相比较，其粘聚力提高率为7.56%~47.88%，而内摩擦角的提高仅为0.72%~4.84%，并且抗剪强度的增强程度随土层深度的增加而逐渐变小。

　　胡夏嵩通过对种植在PVC 管内的四翅滨藜、白刺、柠条锦鸡儿和四赤滨藜四种灌木进行研究， 提出这四种灌木能使土体粘聚力提高22.0%~76.3%，内摩擦角变化不显着，灌木根土复合体抗剪强度与法向压力仍符合库仑定律。

　　（2）锚固作用植被的深粗根能够穿过边坡潜在滑动面，当周围土体具有滑动趋势时，根土间产生一定的摩擦力，深粗根同时通过这种摩擦作用将根系与周围土体联系起来，起到锚固土体的作用。对其进行力学分析时，可将深粗根看作是具有固坡作用的锚杆，其锚固力大小可通过计算根系与周围土体的摩擦力累加获得。

　　国内外学者通过大量的原位拉拔试验与室内抗拔力试验研究，认为植物根系的抗拔力通常与根系直径、根系长度等因素有关，并且与这些因素呈正相关趋势。

　　杨永红对苦刺、车桑子、合欢和桉树根系进行抗拉拔试验，分别建立了这四种植物根系的较大抗拉拔力与根系直径和长度的回归公式，并认为桉树根系锚固效果较好。

　　胡夏嵩、陈桂琛等人对青藏铁路路基边坡两侧的的垂穗披碱草进行原位拉拔试验，研究表明根系抗拔力与根表面积、须根数量及分蘖数等因素成线性关系，并且须根数量是影响抗拔力值的主要因素。

　　3生态袋植被护坡作生态袋植被护坡作 根系固坡作用机理植物根系主要通过根系的加筋作用与锚固作用，提高土体的粘聚力和根-土间的摩擦力，增强边坡土体的抗剪强度和稳定性，从而实现根系固坡、稳定边坡的功能。 　　（1）加筋作用大多数草本植物和水平根系发达的木本植物，它们的浅细根系主要分布在边坡表层，并且错综盘结在一起，这些大量的小侧根或根毛状微根与土颗粒接触的表面积大，如同纤维一样加入到周围土体中并与周围土壤紧密地黏附在一起，有利于改善边坡土体的强度、变形等力学性质。通常在对边坡土体进行力学分析时，将这些浅细根系看作加筋材料，将根系与土看作是根-土复合体的加筋土。正因为这些起加筋作用的浅细根系的存在，使得原土体的粘聚力得到提高，同时也增强了根土复合体的抗剪强度和边坡土体的承载能力。 　　大量的试验研究认为这些浅细根系的存在能显着提高土体的抗剪强度，对边坡土体的主要贡献体现在提高土体的粘聚力方面，而对内摩擦角的影响相对较小。 　　扈萍对马尼拉草进行室内直剪试验，认为根系能显着增加土体的抗剪强度，含根土体的粘聚力增量与根系分布密度成正比，而内摩擦角基本不变。 　　王华研究提出有狗牙根和早熟禾两种根系的土体与无根土相比较，其粘聚力提高率为7.56%~47.88%，而内摩擦角的提高仅为0.72%~4.84%，并且抗剪强度的增强程度随土层深度的增加而逐渐变小。 　　胡夏嵩通过对种植在PVC 管内的四翅滨藜、白刺、柠条锦鸡儿和四赤滨藜四种灌木进行研究， 提出这四种灌木能使土体粘聚力提高22.0%~76.3%，内摩擦角变化不显着，灌木根土复合体抗剪强度与法向压力仍符合库仑定律。 　　（2）锚固作用植被的深粗根能够穿过边坡潜在滑动面，当周围土体具有滑动趋势时，根土间产生一定的摩擦力，深粗根同时通过这种摩擦作用将根系与周围土体联系起来，起到锚固土体的作用。对其进行力学分析时，可将深粗根看作是具有固坡作用的锚杆，其锚固力大小可通过计算根系与周围土体的摩擦力累加获得。 　　国内外学者通过大量的原位拉拔试验与室内抗拔力试验研究，认为植物根系的抗拔力通常与根系直径、根系长度等因素有关，并且与这些因素呈正相关趋势。 　　杨永红对苦刺、车桑子、合欢和桉树根系进行抗拉拔试验，分别建立了这四种植物根系的较大抗拉拔力与根系直径和长度的回归公式，并认为桉树根系锚固效果较好。 　　胡夏嵩、陈桂琛等人对青藏铁路路基边坡两侧的的垂穗披碱草进行原位拉拔试验，研究表明根系抗拔力与根表面积、须根数量及分蘖数等因素成线性关系，并且须根数量是影响抗拔力值的主要因素。 　　刘小光采用根系拉拔试验机对油松根系进行单根拉拔试验，结果表明根土摩擦力与直径成正比，滑移量随着根系埋深、加荷速度的增加而变大。 　　4 影响根系固坡作用的因素根系对边坡土体的稳固作用通常会受到诸多因素的影响，对于植被自身因素而言，其固坡作用通常与根系的分布特征、根系的强度和根系类型等因素有关。 　　刘小光采用根系拉拔试验机对油松根系进行单根拉拔试验，结果表明根土摩擦力与直径成正比，滑移量随着根系埋深、加荷速度的增加而变大。

　　4 影响根系固坡作用的因素根系对边坡土体的稳固作用通常会受到诸多因素的影响，对于植被自身因素而言，其固坡作用通常与根系的分布特征、根系的强度和根系类型等因素有关。

　　（1）根系的分布特征根系的分布特征决定了根系对边坡稳定性所起的作用，而根系的分布特征与植物的种类、水平和垂直分布情况等因素有关。草本植物通常无明显主根，多以直径小于1mm 的须根为主，分布较浅。木本植物根系常分为垂直根、水平根和散生根三种，根系分布深度比草本植物深。草本植物根系和木本植物浅细根系由于直径较小且密集分布在边坡表层，对土体只要起到加筋作用，对提高土壤的抗剪强度比分布较少的较粗根系更具优势；而木本植物中的主根能扎入到较深的土层中，具有约束土体、抵抗土体滑移的作用，起深层锚固边坡土体的作用。

　　（2）根系的强度植物根系的强度与植物种类、根系直径、生长环境及根系位置等因素有关，相互间略有差异，对土体抗剪强度的提高和对边坡稳定性的影响程度也不同。众多关于根系强度的研究表明：植物根系的抗拉力与根径成正比，但抗拉强度却随着根径的增加呈降低趋势；抗拔力通常与根系直径、根系长度、植株高度等有关，根系的抗拔力随着根径、根长和植株高度的增加成增长的趋势。

　　 在充分考虑材料力学、水利学、生物学、植物学等诸多学科要求的前提下，对生态袋的厚度、单位质量、物理力学性能、外形、纤维类型、受力方式、方向、几何尺寸和透水性能及满足植物生长的等效孔径等指标进行了严格的筛选，具有抗紫外(UV)、抗老化、无毒、不助燃、裂口不延伸的特点，真正实现了*。 生态袋具有目标性透水不透土的过滤功能，既能防止填充物(土壤和营养成分混合物)流失，又能实现水分在土壤中的正常交流，植物生长所需的水分得到了有效的保持和及时的补充，对植物非常友善，使植物穿过袋体自由生长。根系进入工程基础土壤中，如无数根锚杆完成了袋体与主体间的再次稳固作用，时间越长，越加牢固，更进一步实现了建造稳定性*边坡的目的，大大降低了维护费用。在充分考虑材料力学、水利学、生物学、植物学等诸多学科要求的前提下，对生态袋的厚度、单位质量、物理力学性能、外形、纤维类型、受力方式、方向、几何尺寸和透水性能及满足植物生长的等效孔径等指标进行了严格的筛选，具有抗紫外(UV)、抗老化、无毒、不助燃、裂口不延伸的特点，真正实现了*。 生态袋具有目标性透水不透土的过滤功能，既能防止填充物(土壤和营养成分混合物)流失，又能实现水分在土壤中的正常交流，植物生（1）生态袋植被护坡作生态袋植被护坡作生态袋植被护坡作根系的分布特征根系的分布特征决定了根系对边坡稳定性所起的作用，而根系的分布特征与植物的种类、水平和垂直分布情况等因素有关。草本植物通常无明显主根，多以直径小于1mm 的须根为主，分布较浅。木本植物根系常分为垂直根、水平根和散生根三种，根系分布深度比草本植物深。草本植物根系和木本植物浅细根系由于直径较小且密集分布在边坡表层，对土体只要起到加筋作用，对提高土壤的抗剪强度比分布较少的较粗根系更具优势；而木本植物中的主根能扎入到较深的土层中，具有约束土体、抵抗土体滑移的作用，起深层锚固边坡土体的作用。 　　（2）根系的强度植物根系的强度与植物种类、根系直径、生长环境及根系位置等因素有关，相互间略有差异，对土体抗剪强度的提高和对边坡稳定性的影响程度也不同。众多关于根系强度的研究表明：植物根系的抗拉力与根径成正比，但抗拉强度却随着根径的增加呈降低趋势；抗拔力通常与根系直径、根系长度、植株高度等有关，根系的抗拔力随着根径、根长和植株高度的增加成增长的趋势。 　　（3）根系类型植物根系对土体的力学作用取决于根系的受力情况，因此对边坡土层中的根系进行受力分析时，首先要判断根系的类型。植物根系通常分为抗剪型根系和摩擦型根系。当土体发生滑动时，如果根土间的静摩擦力大于根系自身的抗拉力，根系则会被拉断，属于抗剪型根系，这类根系对土体的抗滑作用主要表现在根系沿滑动面的抗拉力的分量。相反，若根土间的静摩擦力小于根系的抗拉力，根系通常会被拔出，属于摩擦型根系，其对土体的抗滑作用则主要表现在根土间的静摩擦力的分量。 　　参考文献：[1]张永兴.边坡工程学[M].北京：中国建筑工业出版社，2008：224-226.[2]王华，赵志明，何刘.不同植被类型根系固土效应的试验研究[J].铁道建筑，2009，11：62-63.[3]胡夏嵩，李国荣，朱海丽.寒旱环境灌木植物根_土相互作用及其护坡力学效应[J].岩石力学与工程学报，2009，28（3）：619.[4]扈萍.高速公路边坡植被护坡的力学分析[D].济南：山东大学硕士学位论文，2005：38.[5]刘小光，冀晓东，赵红华等.油松根系与土壤摩擦性能研究[J].岩石力学与工程学报，2012，34（6）：63-67.[6]杨永红.东川砾石土地区植被固土护坡机理研究[D].成都：西南交通大学博士学位论文，2006：94-108.（3）根系类型植物根系对土体的力学作用取决于根系的受力情况，因此对边坡土层中的根系进行受力分析时，首先要判断根系的类型。植物根系通常分为抗剪型根系和摩擦型根系。当土体发生滑动时，如果根土间的静摩擦力大于根系自身的抗拉力，根系则会被拉断，属于抗剪型根系，这类根系对土体的抗滑作用主要表现在根系沿滑动面的抗拉力的分量。相反，若根土间的静摩擦力小于根系的抗拉力，根系通常会被拔出，属于摩擦型根系，其对土体的抗滑作用则主要表现在根土间的静摩擦力的分量。胡夏嵩、陈桂琛等人对青藏铁路路基边坡两侧的的垂穗披碱草进行原位拉拔试验，研究表明根系抗拔力与根表面积、须根数量及分蘖数等因素成线性关系，并且须根数量是影响抗拔力值的主要因素。 　　刘小光采用根系拉拔试验机对油松根系进行单根拉拔试验，结果表明根土摩擦力与直径成正比，滑移量随着根系埋深、加荷速度的增加而变大。 　　4 影响根系固坡作用的因素根系对边坡土体的稳固作用通常会受到诸多因素的影响，对于植被自身因素而言，其固坡作用通常与根系的分布特征、根系的强度和根系类型等因素有关。 　　（1）生态袋植被护坡作根系的分布特征根系的分布特征决定了根系对边坡稳定性所起的作用，而根系的分布特征与植物的种类、水平和垂直分布情况等因素有关。草本植物通常无明显主根，多以直径小于1mm 的须根为主，分布较浅。木本植物根系常分为垂直根、水平根和散生根三种，根系分布深度比草本植物深。草本植物根系和木本植物浅细根系由于直径较小且密集分布在边坡表层，对土体只要起到加筋作用，对提高土壤的抗剪强度比分布较少的较粗根系更具优势；而木本植物中的主根能扎入到较深的土层中，具有约束土体、抵抗土体滑移的作用，起深层锚固边坡土体的作用。 　　（2）根系的强度植物根系的强度与植物种类、根系直径、生长环境及根系位置等因素有关，相互间略有差异，对土体抗剪强度的提高和对边坡稳定性的影响程度也不同。众多关于根系强度的研究表明：植物根系的抗拉力与根径成正比，但抗拉强度却随着根径的增加呈降低趋势；抗拔力通常与根系直径、根系长度、植株高度等有关，根系的抗拔力随着根径、根长和植株高度的增加成增长的趋势。 　　（3）根系类型植物根系对土体的力学作用取决于根系的受力情况，因此对边坡土层中的根系进行受力分析时，首先要判断根系的类型。植物根系通常分为抗剪型根系和摩擦型根系。当土体发生滑动时，如果根土间的静摩擦力大于根系自身的抗拉力，根系则会被拉断，属于抗剪型根系，这类根系对土体的抗滑作用主要表现在根系沿滑动面的抗拉力的分量。相反，若根土间的静摩擦力小于根系的抗拉力，根系通常会被拔出，属于摩擦型根系，其对土体的抗滑作用则主要表现在根土间的静摩擦力的分量。 　　参考文献：[1]张永兴.边坡工程学[M].北京：中国建筑工业出版社，2008：224-226.[2]王华，赵志明，何刘.不同植被类型根系固土效应的试验研究[J].铁道建筑，2009，11：62-63.[3]胡夏嵩，李国荣，朱海丽.寒旱环境灌木植物根_土相互作用及其护坡力学效应[J].岩石力学与工程学报，2009，28（3）：619.[4]扈萍.高速公路边坡植被护坡的力学分析[D].济南：山东大学硕士学位论文，2005：38.[5]刘小光，冀晓东，赵红华等.油松根系与土壤摩擦性能研究[J].岩石力学与工程学报，2012，34（6）：63-67.[6]杨永红.东川砾石土地区植被固土护坡机理研究[D].成都：西南交通大学博士学位论文，2006：94-108.植被护坡作用及根系固坡机理 作者：刘伟楠 来源：《基层建设》2015年1期供稿 ????????

　　参考文献：[1]张永兴.边坡工程学[M].北京：中国建筑工业出版社，2008：224-226.[2]王华，赵志明，何刘.不同植被类型根系固土效应的试验研究[J].铁道建筑，2009，11：62-63.[3]胡夏嵩，李国荣，朱海丽.寒旱环境灌木植物根_土相互作用及其护坡力学效应[J].岩石力学与工程学报，2009，28（3）：619.[4]扈萍.高速公路边坡植被护坡的力学分析[D].济南：山东大学硕士学位论文，2005：38.[5]刘小光，冀晓东，赵红华等.油松根系与土壤摩擦性能研究[J].岩石力学与工程学报，2012，34（6）：63-67.[6]杨永红.东川砾石土地区植被固土护坡机理研究[D].成都：西南交通大学博士学位论文，2006：94-108.