[发明专利]一种边坡生态防治稳定性分析方法

说明书

本发明涉及岩土工程以及生态工程应用技术领域，特别是一种边坡生态防治稳定性分析方法。本发明通过将草本植物根系加固土体看作是抗剪强度沿深度变化的复合材料，将木本植物根系考虑为根径存在变化且具有一定结构性的锚固体，并将草本植物根系加筋和木本植物根系锚固的效应加入稳定性的计算，然后以条分法实现分析边坡生态防治的稳定性分析，从而改善目前基于经典边坡稳定性分析方法对根系过度简化，导致计算结果误差大，数值模拟方法计算耗时耗力，变量参数过多，难以推广等问题。且本发明方法与数值模拟方法相比，本发明所述方法参数相对简单，计算快捷，便于推广应用。

技术领域

本发明涉及岩土工程以及生态工程应用技术领域，特别是一种边坡生态防治稳定性分析方法。

背景技术

边坡生态防治是指采用种植植物的方式，利用草本植物根系加筋，木本植物根系锚固，从而提高岩土体的抗剪强度，增大边坡体的抗滑力，减小边坡体的下滑力，从而提高边坡稳定性，达到防治边坡的效果。

目前，边坡生态防治稳定性分析方法主要分为两类，一类是基于经典边坡稳定性分析方法(如瑞典条分法)，将草本根系加固土体视为均一增强材料的土体，将木本根系简化为一根圆柱状锚杆进行边坡稳定性计算分析。另一类，是采用计算机构建虚拟植物根系形态，利用有限元或有限差分等数值模拟软件将根系力学模型以结构单元的形式建立，从而实现根系力学模型与岩土体的耦合计算，然后采用强度折减法进行边坡稳定性计算分析。

但上述方法均具有局限性。在具体的实践过程中发现，草本植物根系具有很强的结构性，其分布规律直接影响对土体不同深度位置抗剪强度的提升程度，因此上述第一类方法中将其简化为完全均匀的材料不符合实际，同时，木本植物根系的根径随深度变化明显，且其力学特性如抗拉强度与根径呈显著的幂函数关系。前一类方法则过度的简化了木本根系的形态，其圆柱状的等径结构和均一的力学特征也不符合客观规律；而第二类方法虽然考虑了根系的实际空间形态，但也大多采用根径均一的根系模型，同时，在数值模拟的实际计算中，由于单个岩土体单元内所包含的结构单元数一般有上限要求，如FLAC3D软件要求一个单元内只能有一个结构单元，超过一定数量则会降低计算准确性，因此为保证计算精度，就需要将边坡岩土体的网格单元划分得极密，导致计算过程耗时耗力，同时，考虑植物根系作用的数值模拟计算中变量极多，微小的误差往往可能导致显著的计算结果偏差，因此难以被实际工程设计中所广泛采用。

发明内容

本发明的目的在于：针对现有技术存在的问题，提供一种边坡生态防治稳定性分析方法。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种边坡生态防治稳定性分析方法，包括以下步骤：

S1：获取草本植物根系对土体黏聚力提高值与深度的第一映射关系；

S2：获取木本植物根系锚固力与锚固深度的第二映射关系；

S3：获取土体物理力学参数；

S4：建立边坡断面模型，在所述边坡断面模型的基础上设置草本植物根系分布区域，以及建立木本植物根系的二维分布模型；

S5：在所述边坡断面模型中选取一个圆弧面，并对所述圆弧面进行条块划分；

S6：计算边坡稳定性与所述第一映射关系、所述第二映射关系以及所述土体物理力学参数的第三映射关系，并根据所述第三映射关系计算当前圆弧滑面的边坡稳定性系数；