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《昆明理工大学》 2013年
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植被发育斜坡的稳定性研究

何玉琼  
【摘要】:滑坡、泥石流等地质灾害在世界范围内广泛存在,对人民的生命财产安全造成不可忽视的影响。斜坡在重力、水文条件、地震力、人类活动、地质营力等因素的作用下不断发生变化,使斜坡内部原有的应力状态发生改变,导致斜坡土体发生不同形式的变形与破坏。 本文综合植被斜坡水文、降雨入渗、蒸腾、截留、植被类型、植被根系、地形坡度等因素对斜坡稳定的贡献进行定量分析。在了解和掌握植被斜坡变形及破坏发生、发展规律的基础上,研究植被对斜坡稳定的作用机理与特性;研究降雨在斜坡非饱和带中的渗透过程及机理,充分认识植物及其根系与斜坡之间的作用机理;研究植被斜坡在降雨量达到一定值(临界降雨量)时,植被与水-岩、岩土体相互作用下斜坡的极限平衡状态;分析植被对斜坡稳定的贡献及作用。因此,本文主要围绕以下几方面进行研究: (1)研究非饱和带土中的植被根系、有机质土对水渗透性的影响,分析水在土中的渗透路径与特性。在非饱和带中土壤的颗粒、团粒结构与植物根系、虫子分泌物及微生物的相互作用,有的表现出亲水性,而有的则表现为是憎水性,这将导致水在土中的流动路径不一致,使亲水性团粒中汇集较多的水,而憎水性团粒中即使土体较干燥也不会有过多的水分渗入,从而使斜坡土体中的含水量不一致。 (2)借助于扫描电子显微镜(SEM)技术,分析土的团粒结构及孔隙结构。从SEM图中可以看出:斜坡地表附近的土壤结构十分疏松,含有大量腐质的枯枝落叶、植被根系及有机质的团粒结构,可见相互连通且形状各异、向不同方向延伸的裂缝与孔洞;地表以下3-8cm位置可见大量的团粒结构,团粒之间形成一些不规则、形状各异的孔洞,有的孔洞有连通的趋势,发展成网状结构通道,并可见腐质中空的根孔,根孔外侧与土体之间有明显的缝隙,土层结构较表层土质致密;8cm以下土层也见大量的团粒结构,团粒结构周围也出现大量相互连通的孔洞,并见树根及草根腐烂后形成较大的通道,土质较上一层密实。 (3)观察植被根系在土中的分布形式、范围、深度及植被根系在斜坡岩土体中的有效作用深度;分析植被根系在水的作用下对斜坡稳定的作用;研究在降雨条件下植被与斜坡岩土体的作用机理及特性,植被根系与水-岩、岩土体的相互作用及特性。在一定降雨条件下,如果降雨入渗量达到了一定的程度,虽然植被根系可以在一定深度范围内固坡,但是植被的根系达到斜坡体潜在滑动面的量数不多,并且植被根系与岩土体之间的作用力已减弱,植被对于斜坡体而言是使斜坡体下滑的一个分力,植株越高其自重越大,植被的自重增加了斜坡体的荷重,并向斜坡传递风的动力荷载,在风载与植被自重的作用下,植被的存在只能加剧斜坡体的滑动,增加斜坡体的不稳定性。 (4)研究植被斜坡降雨期间的蒸散发与截留方式,监测与计算降雨期间的蒸发量与植被截留量,分析植被对斜坡水文的影响。分析降雨条件下水循环的基本规律,及植被斜坡的孔隙水压力、孔隙率、渗透系数等因素对坡面径流和渗流的影响,植被通过截留作用降低了到达地面的降雨强度和有效雨量,使其击打坡面的机会大大降低,减小了击溅侵蚀强度,对控制侵蚀和保护坡面有重要意义。 (5)研究降雨在非饱和带中的入渗过程与机理,降雨湿润前锋几何形态与迁移过程。降雨期间,雨水渗入土体并在非饱和带重新分配,分配过程取决于土体的水分条件、水压力、与非饱和渗透性。降雨刚开始的时候土体具有极高的渗透能力,降雨将全部渗入土中;随着降雨入渗过程的持续进行,土体的渗透能力逐渐减弱,直到入渗率达到一个稳定值为止。当降雨入渗使土体饱和推进湿润锋时,如果降雨强度大于土的渗透系数,大量的地表水进入土体,地下水位将会上升,水的推进将导致地表附近的土壤吸力减少,含水量增大,土的强度降低,重度增大,从而使滑面上的剪应力增大。随着降雨时间的延长,降雨入渗量逐渐增多,孔隙水压力逐渐上升,边坡的稳定系数逐渐减小。在长期渗透作用下,地表发生失稳是因为存在正的孔隙水压力或负的孔隙压力以及吸力减少。当雨水入渗通过不饱和区域时,湿润前锋附近的斜坡表面在长期降雨作用下可能导致失稳,这种失稳通常是平行于坡面的浅层破坏。 (6)建立相应的斜坡水文稳定模型,结合现场勘察、监测数据以及斜坡岩土体主要特性、地形地貌、降雨强度与降雨持续时间、地下水位等因素,计算稳定系数小于1的潜在滑动斜坡单元数量与各斜坡单元的临界降雨量,在DEM的基础上对斜坡稳定进行可视化分析与预测。斜坡失稳与降雨量大小有关,但同时也与降雨持续时间及过程有关。一种情况是降雨量极大但持续时间较短,一部分雨水未来得及转化成地下水而流走,产生坡面径流,这一部分雨水对滑坡的贡献不大,不一定产生滑坡;另一种情况是降雨量虽然不大,但持续时间较长,降雨强度小于土体的入渗能力时,雨水能充分的渗入到土体中,一定时间内总的渗入量较大,可能会产生滑坡。降雨强度与历时决定降水渗入量的大小,对斜坡稳定的影响较大。计算结果表明:位于楚勐公路路基下方的斜坡单元在降雨量为0~50mm/d范围内已连成片,该位置可能产生整体滑动;而斜坡其他单元未连成片,由于斜坡单元土体之间的相互牵制作用不会产生大面积的滑动,但局部单元会产生面表剥落等现象。潜在滑坡单元数量随降雨量的增大呈上升趋势,较陡地形产生滑坡的可能性较大。 (7)在考虑蒸散发量与截留量、降雨入渗的作用下,运用降雨阈值模型模拟斜坡单元在不同降雨条件下产生潜在滑坡单元的位置与现场滑动位置基本一致,吻合率达80%以上。说明运用降雨阈值模型预测模拟斜坡产生潜在滑动时所需临界降雨量与进行斜坡稳定性分析是可行的。监测到的地表及地下位移滞后于降雨时间,各监测钻孔的地下水位随降雨持续时间的增加呈上升的趋势,并且水位上升时间滞后于降雨时间。 最后,对本文研究成果进行总结。由于产生滑坡与泥石流的斜坡多为植被斜坡,研究植被斜坡在降雨条件下的稳定性具有一定的现实意义,为预测、预防滑坡、泥石流等自然灾害提供相应的理论依据。
【学位授予单位】:昆明理工大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2013
【分类号】:P642.2

【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 刘志明,李建中,张可能,袁军超;公路边坡工程中的植物生态防护技术[J];地下空间与工程学报;2005年S1期
2 朱清科,陈丽华,张东升,谢春华;贡嘎山森林生态系统根系固土力学机制研究[J];北京林业大学学报;2002年04期
3 谢春华,关文彬,吴建安,程根伟,罗辑;贡嘎山暗针叶林生态系统林冠截留特征研究[J];北京林业大学学报;2002年04期
4 陈丽华,余新晓;晋西黄土地区水土保持林地土壤入渗性能的研究[J];北京林业大学学报;1995年01期
5 王威;苏小四;王小元;;地下水开采下的植被生态风险评价——以鄂尔多斯乌兰淖地区为例[J];吉林大学学报(地球科学版);2010年06期
6 乔云峰,王晓红,沈冰,纪昌明;和田绿洲地下水特征及其对生态植被的影响分析[J];长江科学院院报;2004年02期
7 孙海洋;张轶乐;;降雨入渗对边坡稳定的分析[J];常州工学院学报;2008年S1期
8 朱劲伟,史继德;小兴安岭红松阔叶林的水文效应[J];东北林学院学报;1982年04期
9 武利,张万昌,张东,周杰;基于遥感与地理信息系统的分布式斜坡稳定性定量评估模型[J];地理科学;2004年04期
10 范世香;高雁;程银才;白清俊;;林冠对降雨截留能力的研究[J];地理科学;2007年02期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 唐正光;徐则民;杨春振;赵惠敏;;某边坡的变形破坏及加固对比分析[J];四川建筑科学研究;2010年03期
2 彭玉怀,杨兆军,王少龙;用于规划目的的水资源评价方法讨论[J];安徽地质;2000年02期
3 蒋少杰;;诱发池州滑坡的降水特征分析[J];安徽地质;2007年02期
4 朱洪生;田东升;刘占时;王建华;;焦作-郑州天然气输气管道工程地质灾害防治措施及防治建议[J];安徽地质;2008年04期
5 沈梦芬;谭晓慧;李丹;熊昊翔;胡娜;;降雨入渗下膨胀土边坡的稳定性分析[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);2012年01期
6 刘延国;彭培好;陈文德;王玉宽;范建容;;基于GIS的长江上游植被水源涵养功能评价研究[J];安徽农业科学;2006年14期
7 章俊霞;左长清;李小军;;土壤侵蚀的自然因素影响作用探讨[J];安徽农业科学;2008年03期
8 申健;尚衍强;徐大伟;;滑坡灾害与植被的相互关系探讨[J];安徽农业科学;2008年12期
9 胡国红;彭培好;王玉宽;廖清泉;;基于GIS的长江上游森林生态系统水源涵养功能[J];安徽农业科学;2008年21期
10 张家洋;朱凤荣;;基于灰色关联原理分析北亚热带次生竹林降雨分配影响因素[J];安徽农业科学;2009年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 周鹏鹏;李国敏;石景熙;时公玉;巫润建;;渗透系数各向异性对地下水封洞室涌水量影响的数值模拟分析[A];中国科学院地质与地球物理研究所第11届(2011年度)学术年会论文集(中)[C];2012年
2 齐登红;常珂;朱中道;;利用回归分析确定降水入渗补给函数[A];河南省地质调查与研究通报2007年卷(上册)[C];2007年
3 朱洪生;;河南省地下水污染原因分析及防治建议[A];河南省地质调查与研究通报2007年卷(下册)[C];2007年
4 郭瑶;;地质灾害经济评价的方法及其作用[A];河南地球科学通报2009年卷(下册)[C];2009年
5 王双明;范立民;马雄德;;生态脆弱区煤炭开发与生态水位保护[A];2010全国采矿科学技术高峰论坛论文集[C];2010年
6 王双明;范立民;黄庆享;王文科;杨泽元;申涛;;榆神府区煤水地质特征与科学开采[A];第七次煤炭科学技术大会文集(上册)[C];2011年
7 曹树星;鲍安红;刘力;胡秀芝;;植物根系对重庆紫色土抗剪强度的影响分析[A];中国农业工程学会2011年学术年会论文集[C];2011年
8 杨丽芝;韩晔;尚浩;张贵丽;;轨道交通建设对济南泉水的影响研究[A];“资源保障 环境安全——地质工作使命”华东六省一市地学科技论坛文集[C];2011年
9 林育梁;陈小亮;杨扬;;膨胀土边坡稳定性非连续变形分析新方法[A];第九届全国岩土力学数值分析与解析方法讨论会论文集[C];2007年
10 郑少河;姚海林;葛修润;;裂隙性膨胀土饱和-非饱和渗流分析[A];第九届全国岩土力学数值分析与解析方法讨论会论文集[C];2007年
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1 席本强;废弃矿山垃圾填埋场边坡稳定性及加固防渗研究[D];辽宁工程技术大学;2010年
2 赵锦梅;不同土地利用方式对高寒地区水土保持生态服务功能的影响研究[D];甘肃农业大学;2010年
3 朱春林;滇中红层地下水富集规律及开发利用研究[D];中国地质大学(北京);2010年
4 刘艳;非饱和土的广义有效应力原理及其本构模型研究[D];北京交通大学;2010年
5 吴希媛;红壤坡地菜园地表径流中氮磷流失模拟试验及建模研究[D];浙江大学;2011年
6 方江平;西藏原始林芝云杉林群落结构与功能研究[D];中南林业科技大学;2010年
7 文仕知;桤木人工林生态系统结构及功能过程[D];中南林业科技大学;2010年
8 刘卫东;湖南假俭草遗传多样性、生理学特性及护坡性能研究[D];中南林业科技大学;2010年
9 邓湘雯;不同年龄阶段会同杉木林水文学过程定位研究[D];中南林业科技大学;2007年
10 王金叶;祁连山水源涵养林生态系统水分传输过程与机理研究[D];中南林业科技大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 曾涛;水蚀引起的红壤入渗性能变化对季节性干旱的影响[D];华中农业大学;2010年
2 李新凤;砂岩含水层富水性预测及水害危险性评价研究[D];山东科技大学;2010年
3 张杰;湘北桤木人工林水源涵养功能研究[D];中南林业科技大学;2009年
4 胡孔飞;湘北桤木人工林土壤水分动态及影响因素研究[D];中南林业科技大学;2009年
5 曾誉;长沙市垂直绿化植物选择与应用研究[D];中南林业科技大学;2009年
6 张赟齐;亚热带城乡森林水文化学特点的研究[D];安徽农业大学;2010年
7 徐纯洁;皖东低丘陵麻栎薪炭林水保水文效益研究[D];安徽农业大学;2010年
8 吕小凡;渑池县段村—雷沟铝土矿开采对矿区地下水影响模拟与评价研究[D];郑州大学;2010年
9 司友深;膨胀岩膨胀特性及抗剪强度参数研究[D];郑州大学;2010年
10 刘鹏辉;降雨入渗对土石混填路堤边坡稳定性的影响分析[D];郑州大学;2010年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 宛志沪,蒋跃林,李万莲,许亚清;三种林型蒸散量测定方法的研究[J];安徽农业大学学报;1999年04期
2 袁东海,陈明亮;红壤水分扩散率和入渗性能的研究[J];安徽农业大学学报;1994年02期
3 张新献,贺庆棠;用Gash模型估算单场降雨的林冠截留量(简报)[J];安徽农业大学学报;1997年01期
4 张光辉,石迎新,聂振龙;黑河流域生态环境的脆弱性及其对地下水的依赖性[J];安全与环境学报;2002年03期
5 高玮,郑颖人;岩土工程非确定性反分析研究动态[J];地下空间;2000年02期
6 郭东信,黄以职,赵秀锋;青藏公路风火山垭口盆地融冻泥流阶地初步研究[J];冰川冻土;1993年01期
7 牛富俊,张鲁新,俞祁浩,谢群;青藏高原多年冻土区斜坡类型及典型斜坡稳定性研究[J];冰川冻土;2002年05期
8 罗格平,陈嘻,胡汝骥;基于AVHRR/NOAA影像的天山北坡近10a植被变化[J];冰川冻土;2003年02期
9 许学工,林辉平,付在毅,布仁仓;黄河三角洲湿地区域生态风险评价[J];北京大学学报(自然科学版);2001年01期
10 王彦辉;陇东黄土地区刺槐林水土保持效益的定量研究[J];北京林业大学学报;1986年01期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 孙广忠;姚宝魁;;中国滑坡地质灾害及其研究[A];中国典型滑坡[C];1986年
中国博士学位论文全文数据库 前6条
1 牛健植;长江上游暗针叶林生态系统优先流机理研究[D];北京林业大学;2003年
2 杨泽元;地下水引起的表生生态效应及其评价研究[D];长安大学;2004年
3 马娟娟;蓄水坑灌条件下土壤水分运动特性的试验研究[D];西安理工大学;2005年
4 秦富仓;黄土地区流域森林植被格局对侵蚀产沙过程的调控研究[D];北京林业大学;2006年
5 王继华;降雨入渗条件下土坡水土作用机理及其稳定性分析与预测预报研究[D];中南大学;2006年
6 张友谊;不同降雨条件下峡口滑坡稳定性研究[D];西南交通大学;2007年
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1 李杰;边坡稳定性问题的理论分析及其应用研究[D];大连理工大学;2002年
2 王晓峰;降雨入渗对非饱和土边坡稳定性影响的研究[D];西安建筑科技大学;2003年
3 甄鹏;植被生态护坡[D];昆明理工大学;2005年
4 王永新;水—岩相互作用机理及其对库岸边坡稳定性影响的研究[D];重庆大学;2006年
5 张绪涛;地表入渗影响下的边坡稳定性评价分析方法及其应用[D];山东大学;2006年
6 汪芳;青藏铁路沿线湿地生态风险评价研究[D];西南交通大学;2008年
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1 李德心;何思明;李军歌;朱兴华;黄江成;;降雨作用下山区边坡稳定性分析[J];中国地质灾害与防治学报;2011年01期
2 张桂荣;程伟;;降雨及库水位联合作用下秭归八字门滑坡稳定性预测[J];岩土力学;2011年S1期
3 陈南春;湖南斗笠山煤矿岩溶裸露区降雨入渗的补给特征[J];中国岩溶;1992年01期
4 姚海林,郑少河,李文斌,陈守义;降雨入渗对非饱和膨胀土边坡稳定性影响的参数研究[J];岩石力学与工程学报;2002年07期
5 黄伟;杨仕教;曾晟;;降雨入渗对土质边坡稳定性的影响分析[J];科技情报开发与经济;2006年05期
6 陈记;;降雨渗流情况下岩体边坡稳定性分析[J];交通标准化;2010年Z1期
7 彭轲;王宁涛;谭建明;李明;;地质灾害气象预警区划方法研究——以湖北省巴东县为例[J];地质灾害与环境保护;2010年04期
8 刘廷玺,朝伦巴根,马龙,吴文,白显金,鲍金风;规定时段降雨入渗补给系数的确定[J];内蒙古农业大学学报(自然科学版);2002年02期
9 矫滨田,鲁晓兵,王淑云,陈晓清,崔鹏;土体降雨滑坡中细颗粒运移及效应[J];地下空间;2005年S1期
10 高晓斐;陈植华;安琪;;降雨对斜坡失稳的影响作用探讨[J];地下水;2007年01期
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1 黄俊宝;;闽东南台风暴雨型滑坡成灾临界降雨量研究[A];“资源保障 环境安全——地质工作使命”华东六省一市地学科技论坛文集[C];2011年
2 唐小明;陈琦慧;;降雨诱发泥石流的临界降雨量研究方法[A];加强地质工作促进社会经济和谐发展——2007年华东六省一市地学科技论坛论文集[C];2007年
3 王洪彬;;滦河流域泥石流预报与防治方法探讨[A];发展水土保持科技、实现人与自然和谐——中国水土保持学会第三次全国会员代表大会学术论文集[C];2006年
4 王晓峰;王铁行;;考虑降雨入渗的黄土边坡稳定性分析[A];中国土木工程学会第九届土力学及岩土工程学术会议论文集(下册)[C];2003年
5 马崇武;刘忠玉;;降雨入渗时无限边坡的水平位移与稳定性分析[A];第九届全国岩土力学数值分析与解析方法讨论会论文集[C];2007年
6 荣冠;潘少华;周创兵;;两河口水电站边坡渗流计算及稳定性分析[A];中国力学学会学术大会'2009论文摘要集[C];2009年
7 黄润秋;戚国庆;;滑坡基质吸力观测研究[A];全国突发性地质灾害应急处置与灾害防治技术高级研讨会论文集[C];2010年
8 黄文胜;严文群;;降雨入渗对土坝渗流及其稳定性的研究[A];水工渗流研究与应用进展——第五届全国水利工程渗流学术研讨会论文集[C];2006年
9 朱建桃;王媛;;不同气候地区降雨条件下的渗流稳定状况分析[A];水工渗流研究与应用进展——第五届全国水利工程渗流学术研讨会论文集[C];2006年
10 范秋雁;黄海龙;王明晓;;考虑降雨入渗条件下膨胀性泥岩边坡稳定性研究[A];第六届全国地面岩石工程学术会议暨第二届岩土力学与工程前沿论坛论文集[C];2007年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 胡瑞林 中国科学院地质与地球物理研究所;降雨型滑坡研究:为灾害防治搭建平台[N];中国水利报;2009年
2 浙江省国土资源厅信息中心教授级高级工程师 李长江;如何应对降雨型滑坡灾害?[N];中国矿业报;2010年
3 浙江省国土资源厅信息中心 李长江;预警降雨型滑坡:我们该做点什么?[N];地质勘查导报;2010年
4 本报记者 黄穗诚通讯员 胡堉慧;潜在滑坡隐患有五大特征[N];广东建设报;2008年
5 王为才;舟岱跨海大桥避开海底潜在滑坡[N];地质勘查导报;2005年
6 通讯员 张继纲;巩留地质灾害勘查项目通过验收[N];伊犁日报(汉);2006年
7 应红光 余志廷;让居住不再提心吊胆[N];中国国土资源报;2006年
8 文慧;天津土地不翻耕[N];农民日报;2003年
9 新华社记者 李舒;民生恢复正常[N];新华每日电讯;2003年
10 倪小继;巩留实施地质灾害治理项目[N];伊犁日报(汉);2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 何玉琼;植被发育斜坡的稳定性研究[D];昆明理工大学;2013年
2 唐正光;降雨入渗影响因素与滑坡的研究[D];昆明理工大学;2013年
3 李秀珍;潜在滑波的早期稳定性快速判识方法研究[D];西南交通大学;2010年
4 荣冠;岩土介质非饱和渗流分析及工程应用研究[D];武汉大学;2005年
5 宋孝玉;黄土沟壑区不同下垫面条件对农田降雨入渗及产流关系影响的研究[D];西北农林科技大学;2001年
6 臧亚君;山区矸石山降雨入渗特性及其稳定性研究[D];重庆大学;2008年
7 刘立晶;一年两熟地区全程保护性耕作体系试验与效应研究[D];中国农业大学;2004年
8 潘宗俊;膨胀土公路路堑边坡工程性状研究[D];长安大学;2006年
9 邵江;开挖边坡的渐进性破坏分析及桩锚预加固措施研究[D];西南交通大学;2007年
10 林鸿州;降雨诱发土质边坡失稳的试验与数值分析研究[D];清华大学;2007年
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1 盛晓杰;基于边坡危险性区划的降雨型滑坡预报预警方法研究及应用[D];重庆大学;2011年
2 李鹤;东南沿海残积土地区降雨型滑坡预警预报体系的研究与应用[D];浙江大学;2011年
3 黄福明;降雨入渗诱发滑坡稳定性分析[D];浙江大学;2010年
4 曲国鹏;降雨入渗作用下非饱和黄土滑坡稳定性研究[D];长安大学;2012年
5 汪仕旭;降雨入渗对土坡稳定性的影响[D];广东工业大学;2011年
6 唐慧云;强降雨入渗的高边坡稳定分析[D];昆明理工大学;2010年
7 李文广;考虑降雨入渗影响的非饱和土边坡突变失稳的研究[D];西安建筑科技大学;2004年
8 金钰梅;冻土边坡降雨入渗机理研究[D];北京交通大学;2012年
9 艾鸿敏;基于GPS的降雨型滑坡变形监测与预警[D];重庆大学;2013年
10 刘鹏辉;降雨入渗对土石混填路堤边坡稳定性的影响分析[D];郑州大学;2010年
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