


绿色生态护坡技术是土木、交通、水利、矿山及市政工程等基础设施建设实现“工程安全”与“生态修复”协同的关键,也是践行国家“双碳”战略的重要途径。本书凝结了作者团队在生态护坡领域多年的科研成果与实践经验,系统阐述了该领域从基材改良、结构协同到智能预测的全链条技术体系。本书构建了“材料-结构-系统”的递进式知识框架体系。第1章阐述了生态护坡从单一工程稳定向生态功能协同转型的范式变革与多学科交叉内涵;第2章聚焦生态基材的微观改良,介绍了生物聚合物、纤维-纳米胶凝材料及酶诱导碳酸盐沉淀等前沿技术;第3 ~ 5章剖析了植被水文力学效应,以及土工合成材料、抗滑桩等结构与植被的协同护坡机理;第6章引入非饱和渗流理论与机器学习算法,实现了多场耦合下的边坡稳定性智能预测;第7章展望了面向智能化、标准化与碳中和的未来发展路径。本书兼具理论深度与前沿视野,可作为岩土工程、生态工程、水利水电工程、地质工程、环境科学与工程等领域的科研人员、工程设计与施工技术人员的参考书,也可作为高等院校相关专业本科生及研究生的教学参考书。
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前言
第1章 生态护坡:背景、挑战与发展范式转变
1.1 引言:从工程稳定到生态功能协同
1.2 传统边坡工程技术的局限性与生态负效应
1.3 生态护坡的核心内涵与发展历程
1.4 多学科交叉下的生态护坡技术体系
1.5 本书框架与内容导览
第2章 生态护坡基材改良与性能机理研究
2.1 生物聚合物固化土基材
2.1.1 黄原胶与结冷胶
2.1.2 生物聚合物固化土的力学特性研究
2.1.3 生物聚合物固化土的水力特性研究
2.2 创新型纤维-纳米胶凝生态基材
2.2.1 玄武岩纤维-纳米二氧化硅复合增强机理
2.2.2 创新型纤维-纳米胶凝基材抗开裂性能研究
2.3 酶诱导碳酸盐沉淀与黄原胶协同固化基材
2.3.1 EICP-XG协同固化砂土强度与水稳性
2.3.2 EICP-XG协同固化的微观机理
2.4 改性植被混凝土基材
2.4.1 瓜尔胶改良植被混凝土水力学特性
2.4.2 BC-LC3改良基材力学与植生协同性能
第3章 植被护坡水文力学效应与根土相互作用
3.1 植物根系对土体力学性质的增强机制
3.1.1 灌木类根土复合体抗拉与抗剪强度
3.1.2 根-土复合体抗拉强度特性试验研究
3.1.3 根-土复合体抗剪强度特性试验研究
3.1.4 小结
3.2 不同植被模式下的边坡水文效应
3.2.1 护坡模式对边坡水分时空分布的影响
3.2.2 植被对边坡降雨入渗的调控
3.2.3 植被对边坡蒸发规律的调控
3.3 枯落物覆盖对边坡水文过程及稳定性的影响
3.3.1 枯落物对土壤水分与温度的调控效应
3.3.2 枯落物对土壤水分特征影响
3.3.3 枯落物对降雨入渗-径流过程的影响
第4章 土工合成材料与植被协同护坡技术与性能
4.1 土工织物-植被系统水力性能与抗侵蚀机理
4.1.1 土工织物与植被对径流和侵蚀的协同削减效应
4.1.2 植被覆盖率与格局对护坡效果的优化
4.2 纤维加筋-植被复合边坡水力特性
4.2.1 天然与合成纤维加筋土边坡的渗流特性
4.2.2 黑麦草-纤维协同加固机制与效果
4.3 土工格栅/格室-土工布复合加筋边坡损毁机制
4.3.1 降雨冲刷下复合加筋边坡稳定性
4.3.2 洪水作用下加筋边坡的孔隙水压力与变形响应规律
4.4 碱激发材料改性土工织物的护坡性能增强研究
4.4.1 碱激发凝胶材料处理对土工织物性能影响
4.4.2 改性土工织物护坡效果研究
第5章 抗滑桩与微生物-植被协同护坡技术研究
5.1 沉埋式抗滑桩-植被系统协同护坡
5.1.1 桩-土-植被相互作用的模型试验研究
5.1.2 扦插深度对协同护坡效果的影响
5.1.3 扦插深度对桩身受力分布规律的影响
5.2 微生物诱导碳酸盐沉淀(MICP)与植被协同护坡
5.2.1 MICP处理对植被生长与土壤环境的影响
5.2.2 MICP-植被协同防护边坡的降雨侵蚀特征
第6章 多因素耦合下植被边坡稳定性分析与智能预测
6.1 根-土复合体的水力-力学特性试验研究
6.1.1 根-土复合体的力学特性试验
6.1.2 根-土复合体的持水特性试验
6.1.3 根-土复合体的饱和渗透试验
6.2 降雨条件下植被边坡稳定性数值模拟分析
6.2.1 非饱和渗流理论与控制方程
6.2.2 Van Genuchten模型
6.2.3 根-土复合体的力学模型与强度特性
6.2.4 植被边坡数值建模与多场耦合方法
6.2.5 参数敏感性分析与稳定性评价
6.3 基于机器学习的植被边坡稳定性智能预测
6.3.1 预测模型构建与特征指标选取
6.3.2 机器学习稳定性预测模型
6.3.3 基于WOA-RF模型的植被边坡稳定性预测研究
6.3.4 不同模型预测结果对比分析
第7章 总结与展望:面向可持续发展的生态护坡
7.1 生态护坡技术体系的知识图谱构建
7.2 当前技术瓶颈与挑战
7.2.1 理论认知瓶颈:多物理场耦合与生态过程机理不清
7.2.2 技术与材料瓶颈:生态功能、工程安全与经济可行的平衡难题
7.2.3 长期性能与管护瓶颈:耐久性、可持续性与智能监测缺失
7.2.4 跨学科协同瓶颈:标准规范、协同机制与成本效益评估缺位
7.3 未来发展方向:智能化、标准化与碳中和
7.3.1 技术集成与智能化
7.3.2 工程标准化与推广应用
7.3.3 固碳汇碳碳中和
7.4 工程实践建议与政策展望
参考文献
后折页
封底
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