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摘要:植物固坡法是目前国内外比较常用也是比较先进的边坡治理方法,植物固坡法的有效应用可以让边坡治理工程获得更好的治理效果。本文阐述了边坡治理的主要目标,详细分析了植物固坡法在边坡治理中的技术要点,以供参考。
关键词:边坡治理;植物固坡法;技术要点
引言:随着中国经济的飞速发展,环境问题已经成为影响国家发展的主要问题,近年来农业生产、矿山开采、城市建设给地质环境带来了较大的破坏,许多地区地质灾害频发,且出现了较严重的水土流失问题,嚴重威胁周边区域居民的生命财产安全,为此必须对这些存在严重安全隐患的边坡区域进行治理,同时以生物治理手段为主、工程治理手段为辅,本文借助类似治理方案和工程经验所取得的良好固坡效果,重点对植物固坡法的有效应用进行阐述,进而为类似边坡地质环境修复提供参考,为邻近边坡周边居民与建筑安全提供技术保障和良好生态环境。
1. 边坡治理的概述
1.1 边坡治理目的
城市建设、矿产资源的开采等人类活动会导致地质条件发生变化,让土地结构出现破损,同时山体边坡区域稳定性严重下降,山体整体结构遭到不同程度的破坏,在极端天气条件下,极易诱发崩塌、滑坡等地质灾害,危及周边地区居民的生命财产安全。边坡治理的主要目的就是对这些不稳定的边坡区域进行加固,通过各类边坡加固技术,改善边坡脆弱的地质条件,进而为当地人民群众提供一个更加安全的生存环境。边坡治理手段多样,如清理危岩体、削坡、格构加固、挂网喷面等工程治理手段,随着近些年,人类对城区周边山体景观有更高的要求,逐步创新开展了植生袋、喷播植草等生物治理手段,并能够取得一定效果。
1.2 边坡治理设计思路
边坡治理需要完成地层条件、附近工程地质条件、气象水文条件等收集工作,根据收集获得的基础信息,制定详细的勘察方案,借助专项环境地质调查、工程勘察、物探等手段,进一步获取山体边坡地质条件参数以及工程治理参数,以勘察结果作为依据,对勘察结果进行数据资料的整理与分析,结合山体的开采情况以及边坡的实际范围,分析其中存在的地质问题与灾害形成机理,进而完成对边坡稳定性与危险性的评估,借助周边类似工程经验,因地制宜,按照边坡治理的相关规范,制定出更具可行性、经济性的边坡治理方案,并充分考虑施工作业的安全性、施工成本以及治理效果,同时关注对当地生态环境的改善效果,结合周边地形地貌,编制环境友好的设计方案,进而获得长期的环境治理效果。
2. 边坡地质环境的主要问题
以北方灰岩出露地区的某城市建设地块为例,因开发建设开挖山体形成高陡边坡,产生了崩塌地质灾害、露天矿山破损面视觉污染、地形地貌景观破坏等地质环境问题。
2.1 崩塌地质灾害
根据现场调查结果,现状边坡崩塌体位于工作区北侧边坡边缘,由于山体周围露天开采形成高陡边坡,边坡临空面上产生崩塌地质灾害,临空面高约6-12m,坡度为80°~90°,较为危险的破损立面面积约为1200㎡,立面岩体破碎,稳定性差,已多次发生崩塌、落石现象(见现场照片1)。边坡受早期风化、坡脚切坡、持续降雨、冻融、植物根劈等作用的影响,坡顶岩石风化层较为破碎,极易发生垮塌、落石、滚石等现象。
同时,对边坡立面危岩体的最大可能崩落距离,采用了两种计算公式计算崩塌体危害范围,根据《崩塌与落石》(胡厚田等,1989年11月)中,崩塌体最大崩落距离计算公式采用前苏联E.K.格列其谢夫提出的公式计算,公式如下:
Xmax= (1)
其中:Xmax—最大崩落距离(m);
H-坡高(m)
h—崩塌体最后一次与坡面接触点处坡高(m);
β-反射角(°);
公式(1)计算较复杂,格列其谢夫又提出了一个经验公式进行计算(图11):
:边坡坡角(°);
H:坡高(m);
经过计算该地块边坡危岩体危害范围为22~45m,远远超过边坡与拟建房屋的距离,因此,边坡发生崩塌地质灾害后,对下部的道路、房屋等构成威胁。
现场照片1 边坡立面的崩塌地质灾害
2.2 视觉污染问题
受开山采石影响,山体边缘形成了较大面积的破损立面,位于工作区北侧山体破损立面,坡面岩石风化破碎,坡脚碎石遍地。开采后破损立面将分布于整个工作区内,裸露的岩石严重破坏了当地地质环境条件,造成强烈的视觉污染,严重降低了周边地区居民的生活质量。(见现场照片2)
现场照片2 边坡开挖后形成的视觉污染
2.3 地形地貌景观遭受破坏
山体经过矿产开采或工程建设削坡等人类活动的改造,山体地形地貌发生较明显的改变,并遗留大面积的高陡边坡,其立面高陡突兀,岩石裸露,边坡顶部树木、灌木植被铲除破坏,地形地貌景观破坏严重。而由于山体上生长的植被遭到大面积的破坏,自然恢复的可能性基本为零,裸露的土壤、岩石都会给周边地区带来较严重的安全隐患,缺少植被保护的土壤也更容易发生水土流失问题。因此,消除崩塌地质灾害隐患对保证周边环境的安全具有重要意义,同时,对裸露的破损山体进行全面绿化整治,在直观可视范围内彻底治理视觉污染,消除视觉污染、恢复原有地形地貌绿色生态起着重要作用。
3.边坡治理中植物固坡技术
3.1植物固坡技术作用
植物固坡技术指的是利用灌木、草本等植物来固化坡面,减少水土流失,从而有效保证边坡的稳定性。植物自身所具有的茎叶能够有效隔绝雨水,减少降雨对边坡的冲刷,延缓水分的吸收和蒸发,有效保证边坡的稳定。植物的根系具有非常强的吸水能力,不仅能够缓解水压力,还能固定土壤,从而能够起到一定的锚固作用。
3.2植物固坡技术应用流程
3.2.1植物的正确选择 适宜的植被能够在很大程度上提高边坡加固效果,对于植物种类而言,优先选择适宜本地生长的植物,避免选择灌木、乔木,造成雨水在二次下落的过程中产生二次降落冲刷边坡,因此需要选择比较矮的植物进行边坡加固,更有利于抵消雨水的冲击;对于植物叶面而言,优先选择叶面分布比较茂密的植物进行喷播,以便更好地阻隔雨水的冲击;对于植物根系而言,优先选择根系发达的植物,以便植物根系深入坡面土壤,提升加固效果。针对于大型边坡的加固治理工程,需要综合使用多种植物,不同的植物能够发挥不同的作用,从而有效地进行边坡的保护。
3.2.2植物固坡实施准备
开展固坡工程前,通过采取削坡、修建护坡墙、修建截排水沟等工程治理措施,消除边坡整体垮塌的灾害隐患,最后采取植物固坡法边坡面层采取结构性护坡,保护边坡面层,提升治理效果。因此在进行植物固坡前,需对边坡的坡面进行修整,保证坡面的平整度和坡度,满足植物固坡的实施条件。为了能够更好地适应植物的生长,还可以进行一定的配制土的铺垫,这样能够为后续的植物种植做好准备。
3.2.3植物的种植技术
正常情况下,进行植物的栽种之前,需对土壤进行预处理,还需要根据不同种类植物生长特点采取不同的种植方式,保证植物的成活率。例如,栽种新银合欢时,应该采用育苗的方法进行种植,而栽种黑荆时,应采取直插的栽种方式,栽种马桑时,应移栽根部,才能达到种植效果,以及植物的成活率。植物护坡栽植,依据边坡坡面条件,采取使用不同栽植方法。对于较为平整的坡面,可进行均化密植的方式进行栽种,能够形成较好的种植密度,有效提高植物加固的效果,同时也可利用液压喷播的方式栽种,将种子、肥料以及其它相关物质进行混合喷射,有效提高植物的种植效率。当边坡的综合条件均较差时,需要借助其它方法,比如边坡土体比较破碎时,可以利用竹条网格来进行加固,以提高加固质量。
3.3土工格栅网的施工技术要点
为了保证植物的健康生长,确保植物能在边坡上有效定植,在边坡上还要设置土工格栅网,首先将格栅网沿坡面由上至下铺于坡面上,网与坡面之间保持平顺结合,格栅网铺于坡顶时需延伸40~80cm,埋于土中并压实,对格栅网的加固采用钢筋锚固的方法,加固用钢筋呈U型,格栅网自下而上用ф6mm以上的U型钢筋将格栅网固定后,在格栅网内添加厚度不小于200mm泥土。泥土填充满格栅网后,可将肥料、生长素、粘固剂按一定比例混合均匀,施洒于表层。肥料为氮:磷:钾=15:15:15或氮:磷:钾=10:8:7的复合肥及含N有机质,肥量约为30~50g/㎡。
覆土回填完毕,进行液压喷播,即将草籽和促使其生长的附着剂、木纤维、肥料、生长素、保湿剂及水按一定比例混合搅拌,草籽的用量为25g/㎡。混合好草籽混合液通过液压喷播机均匀喷洒于坡面上。喷播植草施工完成之后在上方覆盖无纺布,无纺布的覆盖可保持坡面水分并减少降雨对种子的冲刷,进而促进草籽的生长。若温度太高,则无需覆盖,以免病虫害的发生。喷草施工完成之后必需定期进行养护直到草坪成坪,待草坪长至5cm左右时,即可揭开无纺布。土工格栅的铺筑面应较为平整,铺筑层经验收合格后,为防纵向歪斜现象,先按幅宽在铺筑层划出白线或挂线,即可开始铺筑,然后用铁钉固定格栅的端部。土工格栅网施工效果,如图3所示。
4 植物固坡技术的应用
4.1工程概括
某高速公路总长50余公里,该路段主要是平原和丘陵的过渡地带,地形起伏变化大,地质条件复杂,出露地层以第四系为主,下伏地层为花岗岩、砂岩等,地表土层中粗砂砾含量高,粘粒较少,土壤所具有的肥力非常低,较多植物难以存活。
4.2工程实施
为解决该路段边坡加固的问题,综合经济、环境、安全等因素,优先运用了三维网喷播植草技术来进行实施,主要是由锚杆、三维网、营养料、草籽等组成,其中锚杆和三维网形成面层储土系统,以保证植物的存活,喷播浆液每立方米的土壤砂质黏土的用量为800kg,同时还加入了包括10kg/m3的磷肥,10kg/m3的有机肥,5kg/m3的复合肥等混合料,除此之外加入了2kg/m3的土壤稳定剂,0.2kg/m3的的保水剂, 90kg/m3的水量。草籽混合层采用不同的植物进行混合种植,配置包括50%的狗牙根、20%的也花生、25%的白喜草以及5%的灌木种子。边坡修整后,按照要求进行钻孔、锚杆放置和注浆等工作。三维网的铺设从坡顶开始,两张网之间搭接长度10cm,以更好地保证施工质量。施工過程中运用喷浆机自上而下进行喷射,其喷射厚度不少于8cm,过程中运用喷射机进行草籽混合料的喷射工作,厚度大于7cm。喷播结束后,利用无纺布进行覆盖,降低了雨水对种子的冲刷,后期采用了一定的浇水、施肥等手段,进行草籽的管理。
4.3结果分析
通过三维网喷播植草技术的使用能够让草种的发芽率达到85%以上,当降雨量为300mm时,发现大部分的边坡都是完好无损,从而能够发现此种方法能够在一定程度上保证边坡的稳固,具有比较强的抗雨水冲刷能力。
结束语:综上所述,边坡治理工程的主要目的是为了解决坡体坍塌、水土流失等地质环境问题,通过植物固坡法来加固存在安全隐患的边坡区域,不仅能够获得加固边坡的效果,也能扩大地区内的植被覆盖面积,从长远的角度来看有着更好的环境治理效果。应用好植物固坡法达成边坡治理目标,能够更好的保护周边地区人员、建筑的安全,能够显著提升我国的环境治理技术水平。
参考文献
[1]苏莹,韦武昌,封声凤. 红黏土边坡植物固坡研究进展[J]. 绿色科技,2017(10):171-172.
[2]刘贵平. 边坡治理中的植物固坡法应用研究[J]. 黑龙江交通科技,2018,41(04):62-63.
[3]黄卫. 生态护坡工程中的植物选择和作用机理研究[J]. 科学咨询(科技·管理),2016(03):51-52.
[4]赵振,张世旭,张超. 岩石边坡上植被稳定性研究[J]. 西部探矿工程,2020,32(04):3-6.
关键词:边坡治理;植物固坡法;技术要点
引言:随着中国经济的飞速发展,环境问题已经成为影响国家发展的主要问题,近年来农业生产、矿山开采、城市建设给地质环境带来了较大的破坏,许多地区地质灾害频发,且出现了较严重的水土流失问题,嚴重威胁周边区域居民的生命财产安全,为此必须对这些存在严重安全隐患的边坡区域进行治理,同时以生物治理手段为主、工程治理手段为辅,本文借助类似治理方案和工程经验所取得的良好固坡效果,重点对植物固坡法的有效应用进行阐述,进而为类似边坡地质环境修复提供参考,为邻近边坡周边居民与建筑安全提供技术保障和良好生态环境。
1. 边坡治理的概述
1.1 边坡治理目的
城市建设、矿产资源的开采等人类活动会导致地质条件发生变化,让土地结构出现破损,同时山体边坡区域稳定性严重下降,山体整体结构遭到不同程度的破坏,在极端天气条件下,极易诱发崩塌、滑坡等地质灾害,危及周边地区居民的生命财产安全。边坡治理的主要目的就是对这些不稳定的边坡区域进行加固,通过各类边坡加固技术,改善边坡脆弱的地质条件,进而为当地人民群众提供一个更加安全的生存环境。边坡治理手段多样,如清理危岩体、削坡、格构加固、挂网喷面等工程治理手段,随着近些年,人类对城区周边山体景观有更高的要求,逐步创新开展了植生袋、喷播植草等生物治理手段,并能够取得一定效果。
1.2 边坡治理设计思路
边坡治理需要完成地层条件、附近工程地质条件、气象水文条件等收集工作,根据收集获得的基础信息,制定详细的勘察方案,借助专项环境地质调查、工程勘察、物探等手段,进一步获取山体边坡地质条件参数以及工程治理参数,以勘察结果作为依据,对勘察结果进行数据资料的整理与分析,结合山体的开采情况以及边坡的实际范围,分析其中存在的地质问题与灾害形成机理,进而完成对边坡稳定性与危险性的评估,借助周边类似工程经验,因地制宜,按照边坡治理的相关规范,制定出更具可行性、经济性的边坡治理方案,并充分考虑施工作业的安全性、施工成本以及治理效果,同时关注对当地生态环境的改善效果,结合周边地形地貌,编制环境友好的设计方案,进而获得长期的环境治理效果。
2. 边坡地质环境的主要问题
以北方灰岩出露地区的某城市建设地块为例,因开发建设开挖山体形成高陡边坡,产生了崩塌地质灾害、露天矿山破损面视觉污染、地形地貌景观破坏等地质环境问题。
2.1 崩塌地质灾害
根据现场调查结果,现状边坡崩塌体位于工作区北侧边坡边缘,由于山体周围露天开采形成高陡边坡,边坡临空面上产生崩塌地质灾害,临空面高约6-12m,坡度为80°~90°,较为危险的破损立面面积约为1200㎡,立面岩体破碎,稳定性差,已多次发生崩塌、落石现象(见现场照片1)。边坡受早期风化、坡脚切坡、持续降雨、冻融、植物根劈等作用的影响,坡顶岩石风化层较为破碎,极易发生垮塌、落石、滚石等现象。
同时,对边坡立面危岩体的最大可能崩落距离,采用了两种计算公式计算崩塌体危害范围,根据《崩塌与落石》(胡厚田等,1989年11月)中,崩塌体最大崩落距离计算公式采用前苏联E.K.格列其谢夫提出的公式计算,公式如下:
Xmax= (1)
其中:Xmax—最大崩落距离(m);
H-坡高(m)
h—崩塌体最后一次与坡面接触点处坡高(m);
β-反射角(°);
公式(1)计算较复杂,格列其谢夫又提出了一个经验公式进行计算(图11):
:边坡坡角(°);
H:坡高(m);
经过计算该地块边坡危岩体危害范围为22~45m,远远超过边坡与拟建房屋的距离,因此,边坡发生崩塌地质灾害后,对下部的道路、房屋等构成威胁。
现场照片1 边坡立面的崩塌地质灾害
2.2 视觉污染问题
受开山采石影响,山体边缘形成了较大面积的破损立面,位于工作区北侧山体破损立面,坡面岩石风化破碎,坡脚碎石遍地。开采后破损立面将分布于整个工作区内,裸露的岩石严重破坏了当地地质环境条件,造成强烈的视觉污染,严重降低了周边地区居民的生活质量。(见现场照片2)
现场照片2 边坡开挖后形成的视觉污染
2.3 地形地貌景观遭受破坏
山体经过矿产开采或工程建设削坡等人类活动的改造,山体地形地貌发生较明显的改变,并遗留大面积的高陡边坡,其立面高陡突兀,岩石裸露,边坡顶部树木、灌木植被铲除破坏,地形地貌景观破坏严重。而由于山体上生长的植被遭到大面积的破坏,自然恢复的可能性基本为零,裸露的土壤、岩石都会给周边地区带来较严重的安全隐患,缺少植被保护的土壤也更容易发生水土流失问题。因此,消除崩塌地质灾害隐患对保证周边环境的安全具有重要意义,同时,对裸露的破损山体进行全面绿化整治,在直观可视范围内彻底治理视觉污染,消除视觉污染、恢复原有地形地貌绿色生态起着重要作用。
3.边坡治理中植物固坡技术
3.1植物固坡技术作用
植物固坡技术指的是利用灌木、草本等植物来固化坡面,减少水土流失,从而有效保证边坡的稳定性。植物自身所具有的茎叶能够有效隔绝雨水,减少降雨对边坡的冲刷,延缓水分的吸收和蒸发,有效保证边坡的稳定。植物的根系具有非常强的吸水能力,不仅能够缓解水压力,还能固定土壤,从而能够起到一定的锚固作用。
3.2植物固坡技术应用流程
3.2.1植物的正确选择 适宜的植被能够在很大程度上提高边坡加固效果,对于植物种类而言,优先选择适宜本地生长的植物,避免选择灌木、乔木,造成雨水在二次下落的过程中产生二次降落冲刷边坡,因此需要选择比较矮的植物进行边坡加固,更有利于抵消雨水的冲击;对于植物叶面而言,优先选择叶面分布比较茂密的植物进行喷播,以便更好地阻隔雨水的冲击;对于植物根系而言,优先选择根系发达的植物,以便植物根系深入坡面土壤,提升加固效果。针对于大型边坡的加固治理工程,需要综合使用多种植物,不同的植物能够发挥不同的作用,从而有效地进行边坡的保护。
3.2.2植物固坡实施准备
开展固坡工程前,通过采取削坡、修建护坡墙、修建截排水沟等工程治理措施,消除边坡整体垮塌的灾害隐患,最后采取植物固坡法边坡面层采取结构性护坡,保护边坡面层,提升治理效果。因此在进行植物固坡前,需对边坡的坡面进行修整,保证坡面的平整度和坡度,满足植物固坡的实施条件。为了能够更好地适应植物的生长,还可以进行一定的配制土的铺垫,这样能够为后续的植物种植做好准备。
3.2.3植物的种植技术
正常情况下,进行植物的栽种之前,需对土壤进行预处理,还需要根据不同种类植物生长特点采取不同的种植方式,保证植物的成活率。例如,栽种新银合欢时,应该采用育苗的方法进行种植,而栽种黑荆时,应采取直插的栽种方式,栽种马桑时,应移栽根部,才能达到种植效果,以及植物的成活率。植物护坡栽植,依据边坡坡面条件,采取使用不同栽植方法。对于较为平整的坡面,可进行均化密植的方式进行栽种,能够形成较好的种植密度,有效提高植物加固的效果,同时也可利用液压喷播的方式栽种,将种子、肥料以及其它相关物质进行混合喷射,有效提高植物的种植效率。当边坡的综合条件均较差时,需要借助其它方法,比如边坡土体比较破碎时,可以利用竹条网格来进行加固,以提高加固质量。
3.3土工格栅网的施工技术要点
为了保证植物的健康生长,确保植物能在边坡上有效定植,在边坡上还要设置土工格栅网,首先将格栅网沿坡面由上至下铺于坡面上,网与坡面之间保持平顺结合,格栅网铺于坡顶时需延伸40~80cm,埋于土中并压实,对格栅网的加固采用钢筋锚固的方法,加固用钢筋呈U型,格栅网自下而上用ф6mm以上的U型钢筋将格栅网固定后,在格栅网内添加厚度不小于200mm泥土。泥土填充满格栅网后,可将肥料、生长素、粘固剂按一定比例混合均匀,施洒于表层。肥料为氮:磷:钾=15:15:15或氮:磷:钾=10:8:7的复合肥及含N有机质,肥量约为30~50g/㎡。
覆土回填完毕,进行液压喷播,即将草籽和促使其生长的附着剂、木纤维、肥料、生长素、保湿剂及水按一定比例混合搅拌,草籽的用量为25g/㎡。混合好草籽混合液通过液压喷播机均匀喷洒于坡面上。喷播植草施工完成之后在上方覆盖无纺布,无纺布的覆盖可保持坡面水分并减少降雨对种子的冲刷,进而促进草籽的生长。若温度太高,则无需覆盖,以免病虫害的发生。喷草施工完成之后必需定期进行养护直到草坪成坪,待草坪长至5cm左右时,即可揭开无纺布。土工格栅的铺筑面应较为平整,铺筑层经验收合格后,为防纵向歪斜现象,先按幅宽在铺筑层划出白线或挂线,即可开始铺筑,然后用铁钉固定格栅的端部。土工格栅网施工效果,如图3所示。
4 植物固坡技术的应用
4.1工程概括
某高速公路总长50余公里,该路段主要是平原和丘陵的过渡地带,地形起伏变化大,地质条件复杂,出露地层以第四系为主,下伏地层为花岗岩、砂岩等,地表土层中粗砂砾含量高,粘粒较少,土壤所具有的肥力非常低,较多植物难以存活。
4.2工程实施
为解决该路段边坡加固的问题,综合经济、环境、安全等因素,优先运用了三维网喷播植草技术来进行实施,主要是由锚杆、三维网、营养料、草籽等组成,其中锚杆和三维网形成面层储土系统,以保证植物的存活,喷播浆液每立方米的土壤砂质黏土的用量为800kg,同时还加入了包括10kg/m3的磷肥,10kg/m3的有机肥,5kg/m3的复合肥等混合料,除此之外加入了2kg/m3的土壤稳定剂,0.2kg/m3的的保水剂, 90kg/m3的水量。草籽混合层采用不同的植物进行混合种植,配置包括50%的狗牙根、20%的也花生、25%的白喜草以及5%的灌木种子。边坡修整后,按照要求进行钻孔、锚杆放置和注浆等工作。三维网的铺设从坡顶开始,两张网之间搭接长度10cm,以更好地保证施工质量。施工過程中运用喷浆机自上而下进行喷射,其喷射厚度不少于8cm,过程中运用喷射机进行草籽混合料的喷射工作,厚度大于7cm。喷播结束后,利用无纺布进行覆盖,降低了雨水对种子的冲刷,后期采用了一定的浇水、施肥等手段,进行草籽的管理。
4.3结果分析
通过三维网喷播植草技术的使用能够让草种的发芽率达到85%以上,当降雨量为300mm时,发现大部分的边坡都是完好无损,从而能够发现此种方法能够在一定程度上保证边坡的稳固,具有比较强的抗雨水冲刷能力。
结束语:综上所述,边坡治理工程的主要目的是为了解决坡体坍塌、水土流失等地质环境问题,通过植物固坡法来加固存在安全隐患的边坡区域,不仅能够获得加固边坡的效果,也能扩大地区内的植被覆盖面积,从长远的角度来看有着更好的环境治理效果。应用好植物固坡法达成边坡治理目标,能够更好的保护周边地区人员、建筑的安全,能够显著提升我国的环境治理技术水平。
参考文献
[1]苏莹,韦武昌,封声凤. 红黏土边坡植物固坡研究进展[J]. 绿色科技,2017(10):171-172.
[2]刘贵平. 边坡治理中的植物固坡法应用研究[J]. 黑龙江交通科技,2018,41(04):62-63.
[3]黄卫. 生态护坡工程中的植物选择和作用机理研究[J]. 科学咨询(科技·管理),2016(03):51-52.
[4]赵振,张世旭,张超. 岩石边坡上植被稳定性研究[J]. 西部探矿工程,2020,32(04):3-6.