生态防护技术在边坡防护网工程中的应用
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发布时间：2014-12-20 15:20:09
摘要:边坡生态防护是以建立边坡防护网和生态恢复相结合的防护体系为主要内容。文中分析了国内外生态边坡防护网的研究动态、生态防护机制和效应，综合分析了各种生态防护技术在边坡防护网中的特点。
近年来，随着我国经济的不断发展，我国水利、铁路、公路、矿区开采等的建设迅猛发展.在这些工程建设中，出现了大量的高边坡，这些高边坡的防护问题非常重要。由于地形、地质条件复杂和边坡工程设计不当，以及投资规模控制等多种原因，出现工程病害是不可避免的。高速公路边坡工程病害主要表现在高路堤、深路堑边坡的变形和破坏，以及潜在突发性和灾难性地质灾害现象。在大量的工程实践过程中，存在对于边坡工程病害特征和性质认识不清，治理工程措施不力等诸多问题，常常造成边坡工程变形和破坏，且其危害严重，损失极大;或因治理方案过于保守，造成不必要的浪费.为了满足安全可靠和经济合理双重口标，对边坡病害特征的深入分析和对其治理工程方案的慎重选择显得十分重要。边坡生态防护设训一是高速公路设训一的重要内容之一，需根据公路等级、气候、土壤、地形地貌、材料来源等情况综合考虑，合理布局，因地制宜地选择实用、安全、经济、关观的工程措施，确保高速公路的稳定和行车安全，同时起到与周围环境相协调、保持生态环境的相对平衡及美化高速公路的效果。
1、高速公路边坡生态护坡的研究动态：
自1972年召开联合国斯德哥尔摩环保会议以来，由于公路工程修建等因素导致水土流失和耕地占用，农民们失去了5 000 00哆亿kg的表层土，随着经济的发展，全世界的森林覆盖率由工业革命前的55%降至25%左右，我国森林覆盖率由50年代的3叫降至1997年的12%左右。环境问题的日益严峻。为了环境的持续发展，国际社会开始认真地考虑把环境和资源的损失计算到经济成本中去，经济增长必须考虑到环境的代价。如何在加快公路建设和汽车工业发展的同时，减少对环境的损坏、降低噪音、吸收汽车排放物、恢复自然生态平衡，已成为口前公路设训一部门的当务之急;与此同时，防护技术在理论方而尚需进一步研究，如边坡的侵蚀机理、边坡水力学特性研究、地区差异性以及公路部门与园林部门的专业交义研究等等，以便提供边坡综合防护的理论支持和依据。因此，为降低工程造价，减少或防止道路病害，保持生态环境的相对平衡，确保道路的安全与稳定，研究高等级公路的边坡综合防护加固技术具有重要的应用价值。
在国外，植物防护边坡的实践在欧美国家历史久远，美国等发达国家从三、四十年代就开始在公路边坡开展植被恢复工作。五十年代后，随着公路的大量兴建，机械化施工的喷播技术应运而生，1953年f。公司首先开发出了喷播机。从六十年代开始，美、德、法等发达国家始大规模修建高速公路，喷播技术等绿化新技术在稳定边坡、防}卜土壤侵蚀和恢复植被等方而得到了广泛应用。1987年6月，日本从法国引进连续纤维加筋土工法，随后把它与已有的坡而绿化工法结合在一起，开发出连续纤维绿化工法(tc绿化工法)。理论研究方而，国外学者也做了大量的研究工作。在植被对边坡稳定性的影响方而，e llison和。n axrdrake等学者通过观测昆士兰森林覆盖区在砍伐后的坡体运动，提出森林覆盖的坡体比草皮覆盖的坡体有更大的蠕动速度，森林加重的坡而负荷造成了边坡的失稳破坏;g ray (1974)通过对砍伐区连续sa的监测发现树木砍伐区边坡的蠕变明显大于森林覆盖良好的边坡。实践证明，植被覆盖良好的边坡比裸露的边坡出现滑坡的频率要低得多。
在国内，边坡的综合防护技术一直是公路修筑中的一个薄弱环节，我国在80年代中期以前，主要以低等级公路建设为主，由于交通量小，深挖高填较少，投资不大，因而防护工程不作为道路建设的主体工程，由此引起的损失亦不大，所以在工程中对边坡的综合防护研究常常被忽视。进入上世纪90年代以后，我国高等级公路建设方兴未艾，由于缺乏对防护技术的系统研究，没有成熟的经验供设计部门应用，因此只能用低等级公路的防护技术或借鉴铁路部门的经验来实施局部防护，缺乏综合考虑，从而为工程埋下隐患，造成了巨大的经济损失和不良的社会影响。随着人们环保意识的增强和生活质量的提高，在适宜植物生长的土质边坡、服务区、立交区，根据土壤、气候特点栽种花草树木，既可防风护坡，恢复因建路而破坏的生态平衡，关化环境、吸收尾气、诱导视线，还可防止暴雨对路基边坡的击溅冲刷。同时由于各处工程项口所处地理气候的差异性，以及公路植物防护与园林专业的交义相容，导致了防护物种和设计方案的千差万别，所以将水对土质边坡的侵蚀冲刷研究定量化、确定护坡方法的选择原则、划分不同地区用于公路防护的植物类型及特性，从而确定最佳综合防护设计方案已势在必行。
2、植物防护机理：
植物护坡主要依靠坡而植物的地下根系及地上茎叶的作用护坡，其作用可概括为根系的力学效应和植被的水文效应两个方而，植被护坡的机理如图1所示。根系的力学效应分草本植物根系和木本植物根系2种;植被的水文效应包括降雨截留、削弱溅蚀和抑制地表径流。在图1中，点划线框内描述的植被功能主要用来控制坡而岩土的侵蚀，虚线框内描述的植被功能主要用来提高边坡浅层土体的稳定性。针对图1所述植物不同部分对护坡的贡献，可建立相应的模型来描述。
2 1、植物截留：
植物的茎叶，包括枯枝落叶能承受雨滴的打击并吸收大部分下落动能，起到缓冲效应，保护坡而不被雨滴溅蚀，防}卜地表在雨滴打击作用下颗粒分散引起的结皮。植物截留是降雨被植物空间再分配的过程，截留的降水量，可使小雨滴在叶而上聚结而变大，由于重力或风力作用而向下跌落或沿枝茎流到地表，或者耗于蒸发，雨停后，植物上截留的水分大部分被蒸发掉。
2 2、减少径流：
植被盖度的作用在不同坡长上差异不大，但对不同的土壤和坡度来说变化明显。通过人工降雨研究表明:人工草地、荒草地和秸秆覆盖在黄土性土壤陡坡地上的水土保持效益明显，地而覆盖对径流的减少作用表现在地上部分截留降雨和增加入渗2个方而。
2 3、减少产沙：
通过定量人工降雨资料表明，坡而产沙量与植被覆盖度呈负相关关系，当植被盖度大于60%时，减沙效益均在90%以上，此时土壤侵蚀模数小于260 000 kg /lane。土壤侵蚀量与植被盖度间关系为指数函数。在天然草地进行了人工降雨试验，结果表明为了有效保持水土，植被盖度应保持在50%~60%。因此，随着植被盖度增大，土壤侵蚀量下降，50%-60%的的植被盖度能够稳定地减少泥沙。
2 4、增加土壤入渗：
土壤入渗是土壤重要的理化特征之一。现行水土保持措施大多是以提高土壤入渗性能来完成其保持水土的作用。首先植被能够改善土壤理化性质，使土壤容重变小，毛细管增加，总空隙度增大，增加土壤入渗。其次，由于枯枝落叶的存在，可以蓄积大量降水，增加土壤入渗。最后，植被能够延缓地表径流流动速度，延长径流入渗时间，增加地表入渗总量，研究了枯枝落叶层对地表径流的延阻作用，结果是单位长度内径流流动时间随枯枝落叶层厚度的增加而延长植被对土壤入渗有着重要的影响，无论是植被对土壤理化性质的改良，还是枯枝落叶层对降水的截留以及对径流的阻延作用，均与植被盖度有密切的关系。
2 5、植物对边坡土体的加筋作用：
坡而生长的植物，一般都有发达的须根或主根，这些根系一方而把坡而土体紧紧束缚在一起，防止冲刷;另一方而强大的根系深入土层中，可以提高土体的抗剪强度。除人工无法改变降雨外，其它因素均可采取相应措施进行控制或改良，从而减少边坡侵蚀的程度。最佳方法就是坡而利用植物防护，既可以防止雨滴击溅、减小径流流量与产沙量、减缓径流流速、增加土壤下渗，又可以增加坡而糙率、提高土体的抗剪强度。
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