植被护坡在水流冲刷作用下的稳定性研究

左蓓蓓

摘 要：现在我国生态环保事业在不断的发展，水利事业的投资力度也在不断的加大，现在植被护坡已经被逐渐的应用在护坡的工程中，在这样的情况下，就要充分的考虑到植被护坡的稳定性，尤其是在水流冲刷的过程中，对植被的稳定性也会有着一定的影响，会受到一定的冲蚀或者是浸润，在水流的影响下，就极容易导致边坡滑坡的现象，导致植被的稳定性较差。因此要对植被护坡在水流冲刷作用下的稳定性进行研究，增加植被的固土护坡的作用。

关键词：植被护坡；水流冲刷；稳定性研究

植被护坡就是指使用活的植被来保护人工的边坡，在这样的情况下，就可以减轻坡面的不稳定性，而且边坡也会受到侵蚀。植被护坡的研究需要结合水流冲刷进行研究，因为植被护坡在中小河流中的应用是极为重要的，因此植被的稳定性会受到河流冲刷的影响。本文就是对植被护坡在水流冲刷下的稳定性进行研究，结合现在我国的国家标准进行研究，为相关行业的发展做出贡献，促进植被稳定性的发挥。

1 边坡稳定性研究

边坡的稳定性就是指滑动面上的滑动力和抗滑力的比值，这一比值也被叫做抗滑稳定性系数。这一比值如果越大就说明了边坡越稳定，如果比值越小，就说明边坡越不稳定。针对边坡的稳定性进行评价，经常使用的方法主要有四种：（1）定性分析法，这种方法就是对边坡的地质环境、地质历史、地质结构、变形状态和稳定性进行详细的分析，针对这些具体性的因素来判断稳定的状况和边坡的演变。（2）极限平衡法，这种方法就是对可能性滑动面进行具体的分析，将滑动面上的应力转化为一种均匀分布的状态，在这样的情况下，就能够将边坡稳定性系数计算出来。（3）数值分析法，这种方法就是利用有限单元分析法，将应力场和边坡位移场首先计算出来，之后就利用岩石对可能性滑动面和各个单元之间的稳定性系数。

2 基于土壤黏聚力C、内摩擦角ψ的剪切试验

通过对土壤黏聚力C和内摩擦角ψ的研究，有很多的学者都进行了有根系和无根系边坡的岩土抗剪强度的试验，得出的结果是黏聚力C、内摩擦角ψ和和含根量有着紧密的联系，而且黏聚力会随着含根量的增加而不断的增加，内摩擦角在含根量变化的情况下，没有显著的变化。通过相关的学者进行充分的研究，抗剪强度和土壤的含根量有着紧密的联系，而且狗牙根的根系可以提高土体的抗剪强度，而且根土复合体自身的抗剪强度也会随着含根量的不断增加而增加，但是如果含根量含根量达到了一定的值的时候，根土复合体的强度增加的幅度并不明显，也就是说在含根量的区域达到了0.3%～0.4%，有很多的学者就指出了香根草有着加筋的作用，可以增加土壤的黏聚力，也就是说土壤的延伸性和抗剪强度会增加，也就是说可以利用种植香根草的方法来进行边坡的防护。

通过研究可以发现，根的强度如果达到了70MPa，那么土壤的抗剪强度增加的幅度就会与单位体积土中根的重量成正比。而根的存在也就在一定程度上提高了浅层的土层的稳定性，浅层的土层一般H<1m，但是如果H>1，那么根的加筋作用就会逐渐的减弱，最终会消失，出现这一现象的主要原因是随着深度的不断增加，黏聚力对总体土的抗剪强度的贡献就会减少。

通过对人工添加固有根系、少根系和缺少根系这三种土壤进行充分的分析，按照不同的土壤类型进行崩解、贯入和溅蚀等试验，发现了有着植物根系的土壤在崩解速率上会明显的快于缺少根系或者是少根系的土壤，但是根系的多少和贯入、溅蚀是没有任何关系的贯入主要是与土壤颗粒的组成有着紧密的关系。利用植被的根系可以提高土壤的抗冲刷能力，而且地下部分的根系对冲刷量起着决定性的作用，出现这种原因主要是因为根系在盘绕着土体，这样土壤的抗冲刷能力就会不断的增加，在研究整个过程中，也可以得到以下的结论：那就是有根系的土壤会比无根系的土壤承受的剪力位移要大。

3 植被护坡在径流冲刷下的稳定性研究

有很多的学者在研究的过程中，通过水槽试验来进行河道径流的模拟，这样就可以得到平床各个边坡的临界破坏流速值，这样就可以得出临界冲刷破坏摩阻流速在0.032-0.033m/s之间：同时得出通过比较现场水流的摩阻流速和试验确定的临界摩阻流速可以判断现场条件下是否因冲刷而造成失稳。边坡滑动破坏仅发生在边坡顶层，并不影响边坡的整体稳定性。有学者从坡面侵蚀的角度，通过降雨及直接径流冲刷条件下的坡面侵蚀试验，研究坡面侵蚀过程和冲刷流速（量）、侵蚀率与坡面微地形分形特征之间的关系，结果表明侵蚀坡面地形分维值与冲刷流量和坡度存在明显的相关关系，把流速和坡面侵蚀率作为坡面地形演变的直接指标，均存在分维值随其先增大后减小的规律。

有学者以径流冲刷模拟试验为研究手段，研究不同流量和不同坡度组合条件下坡面侵蚀过程中径流剪切力的分布特征，并对应分析土壤剥蚀率与各阶段径漉临界剪切力的相关关系。结果表明径流剪切力和土壤剥蚀率随冲刷流量的增加而增加.随坡度的变化受临界坡角影响，同时得出坡面产生浅沟时在20°和30°之间存在临界坡角。有学者试验表明.土壤剥蚀率是坡度和流量的幂函数墒自着坡度和流量的增大而增加；坡度和流量与土壤剥蚀率之间呈显著相关关系，流量对土壤剥蚀率的影响明显大于坡度：土壤剥蚀率随着水流剪切力的增大而增加，两者呈幂函数关系，利用水流剪切力可以更准确地预测土壤剥蚀率。同时指出21°是径流剥蚀土壤的临界坡角。另有学者的研究也表明，以面蚀为主.临界坡角为22°～26°。

对于附有土工格室的黄土路堤边坡，有学者试验得出，土工格室可以提高抗冲蚀能力40%，格室对于冲沟的形成可以起到很大的抑制作用.试验同时得出了各时段有无格室累计冲蚀量及冲蚀降低率变化。而另有学者的试验得出土工织物加筋草皮护坡比普通草皮护坡具有更高的抗冲刷能力。同时指出，坡上受冲刷破坏的程度与土类密切相关，对于水上坡是否防护取决于雨强。对于水下坡，则要看水流流速的大小，并分别给出水上坡满足防冲要求的雨强-粒径曲线，以及水下坡流速-粒径曲线。

4 结论

从现有资料看.人们对植被护坡技术的研究还停留在定性认识阶段，而定量地分析植被是如何護坡并且有多大程度的防护以及其经济可行性等还没有得到很好的研究。本文总结国内学者对水流冲刷作用下的植被护坡稳定性研究的成果，从土壤的物理特性、降雨冲刷、径流冲刷三个方面分别整理汇总了学者们的研究精华，期望以此推动植被护坡技术标准化工作的进一步实施。

参考文献

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[2]胡其志，周政，肖衡林等.生态护坡中土壤含根量与抗剪强度关系试验研究[J].土工基础，2010，24（5）.