资源开采(采石、开矿等)与工程施工时(公路、铁路、水利等)常伴随着对岩土体的开挖填埋,产生了大量的裸露人工边坡,原有环境遭到严重的破坏、生态失衡。裸露的人工边坡不但影响美观,而且还存在土壤侵蚀、坍塌、滑坡以及泥石流等灾害的隐患。针对人工边坡以及一些自然边坡的治理目前技术大致分为两类:传统的工程护坡技术和新兴的生态护坡技术。传统的工程护坡技术主要以石料、砂、水泥等为主要材料,对坡面早期不稳定和侵蚀等方面的治理效果较明显,但是长时期会出现混凝土坡面风化,强度降低,表面再次破坏,并且该类方法不利于生态恢复。生态护坡技术是结合土壤学、生态学、工程力学和植物学等学科知识形成的综合性技术。坡面构造的土壤环境可以满足植物的生长,并且植物(根系加筋作用)与岩、土体之间相互作用可以实现表层边坡的防护,大大减少边坡表面侵蚀,该类技术不仅能够维持边坡表层稳定性,而且能够恢复被破坏的生态环境。近年来,TBS植被护坡绿化技术(厚层基材植被护坡技术)得到了广泛应用,但是,工程实践过程中,发生了客土(基材)失稳脱落现象。客土稳定性特别是早期(是指植物未长出,根系并没有起到加固作用时)客土稳定性问题,是关乎是否护坡成功的关键。因此针对早期客土稳定性开展理论与实验研究具有重要意义。鉴于客土力学性质、客土温湿度、边坡坡度、环境温湿度等是影响早期客土稳定性的主要因素,确定开展主要研究内容及研究过程如下。深入研究目前处理客土边坡稳定性的室内试验方法与数值模拟方法,比较它们的优缺点,选取有限元强度折减法作为模拟客土边坡稳定性的数值方法。研制进行客土边坡稳定性的室内试验台。提出用于研究生态护坡客土稳定性试验台的设计方案以及工作原理。该试验台不同于已有的研究客土稳定性的室内试验台,它具有坡度调整系统、喷播系统以及信号采集系统,这些功能使该试验台能够综合考虑多种因素来分析客土的边坡稳定性,获得的结果也能较大程度上贴近实际工况。在客土边坡稳定性的室内试验台上,分别对客土的成分与边坡角度进行了物理模拟实验,获得了实验条件下最佳边坡稳定的客土配比,并得到其随坡度增加而产生的位移曲线。基于有限元强度折减法,并利用ANSYS参数化设计语言,编制了适用于分析客土边坡稳定性的计算程序,获得的数值模拟结果与实验结果基本一致。论文的主要研究成果如下:(1)研制了具有自主知识产权的客土边坡稳定性的试验台实验台能够通过改变坡度值、温度值以及湿度值对客土稳定性进行研究。对实验数据分析可知该实验台已达到试验和研究要求。利用温湿度传感器、位移传感器,对环境土体温度的测量以及位移的测量,获得温度,湿度,坡度对客土土体位移量变化的曲线和关系,坡度角对客土失稳影响最大。(2).优化了基材配比室内剪切试验,得出了每种基材相应的剪切强度,利用正交试验表计算出土壤含量为40%和50%条件下的的优化基材配比。(3)得出相应基材对应的临界坡度范围利用测试实验台,在湿度为55%,温度为30°,试验周期为7天左右的条件下进行试验,得出5种基材(即8、13、6、2、14号基材)的临界坡度范围,其相应的临界坡度范围分别为60°-65°、60°-65°、55°-60°、45°-50°、30°-35°。(4)数值模拟结果与实验结果吻合基于ANSYS APDL语言进行数值模拟分析,对8、13、6、2、14号基材进行数值模拟研究,获得了相应基材的临界坡度值,分别为62.8°、63.5°、56.2°、50.3°、32.8°。数值模拟得到基材的临界坡度值位于实验台试验所得相应基材临界坡度范围内,数值模拟结果与实验结果吻合。本文的创新点:(1)研制了具有自主知识产权的客土边坡稳定性的试验台。该试验台主要功能:(1)构造以岩石为主的坡面;(2)边坡的坡度可以调节;(3)可以实现客土(基材)喷播;(4)监测系统利用超声波对边坡下滑位移进行测量,能够随时测量客土的温湿度值。(2)通过分析客土的主要成分,利用正交试验方法,制定客土基材配置方案,并通过进行基材的剪切试验,测出各配比基材的抗剪强度值。利用测得基材剪切强度值在正交试验表中计算得到2种最优基材配比,并且对18种基材进行分类得到4类基材,选取具有代表性的基材进行室内实验台试验和数值模拟试分析。