基于土工格室及加筋的生态边坡加固试验分析

基于生态边坡坡面防护方案,在常规基础上提出了土工格室规格及外掺作物秸秆加筋的改进措施;搭建了室内模拟边坡降雨冲刷试验;控制土工格室规格及外掺作物秸秆加筋变量,分析模拟边坡降雨冲刷数据,综合对比生态边坡坡面防护效果。结果表明 :土工格室及外掺作物秸秆加筋的综合措施能显著提升生态边坡坡面抗冲刷能力,增强边坡防护效果;单一采用土工格室措施的生态边坡冲蚀量相较于裸坡可降低71.27 %,采用土工格室及外掺作物秸秆加筋的复合措施可降低84.65 %;缩小土工格室尺寸有利于降低生态边坡坡面模拟降雨冲蚀量,提升防护效果。     

黄土地区道路陡边坡植被多样性生态防护措施

针对黄土地区路堑陡边坡的坡体形式,以锚杆护坡和植被根系保水固土机理为基础,结合植被多样性原理,统计分析黄土地区道路生态防护的植物种类及其植被群落组合,研究设计了适用于黄土地区陡边坡的新型土工柔性格框生态防护措施.以定西至平凉高速公路为试验依托项目,模拟分析黄土地区降雨对无防护边坡、普通植物纤维防护边坡和新型土工柔性格框植被防护边坡的冲刷,结果表明:在降雨量分别为2.4 m3/h和3.2 m3/h的60 min冲刷条件下,随着试验历时的增加,新型生态防护技术的边坡水流含沙率与累计边坡冲蚀量较其他2种边坡形式小30％以上;降雨冲刷试验结束后,前2种边坡的坡面均有不同程度的破坏,而新型生态防护技术防护的坡面比较稳定.     

黄土路基坡面侵蚀影响因素试验研究

本文通过黄土路基压实坡面室内人工降雨侵蚀试验,提出了不同因素条件下黄土路基坡面降雨侵蚀强度计算公式,分析了降雨自然因素及坡角、压实度、坡长等因素对坡面冲刷强度的影响程度。坡面降雨侵蚀结果表明:坡面存在冲蚀最大的临界坡度25.9°;坡面压实度越大对边坡抗冲蚀稳定影响越有利;边坡的坡长过长对坡面抗冲蚀防护极为不利;坡面产沙量自上而下增加;坡面水流含沙量对坡面产沙有一定的影响,随坡长越大影响力越小。     

3S-OER生态防护边坡抗暴雨冲刷试验研究

通过模拟边坡和人工降雨试验,研究了坡面在3S-OER生态防护条件下,两种坡度经大暴雨冲刷的防护效果;研究分析了不同降雨强度对3S-OER生态防护边坡和常规植被边坡的水土流失、养分变化及抗冲刷指数。实验证明在同样的坡度和降雨强度条件下,3S-OER生态防护坡面完好无损,抗暴雨冲刷能力强,而常规植被坡面随降雨强度的增大,坡面出现裂缝、垮塌,抗暴雨冲刷能力弱。     

稻秸秆加筋土生态护坡室内降雨冲刷试验研究

针对湖南省某高速公路花岗岩残积土粗颗粒含量多,遇水易崩解,极易形成坡面冲蚀的特点,提出采用稻秸秆加筋土对坡体表面进行生态防护。通过室内边坡模型的降雨冲刷试验探讨了不同稻秸秆加筋土厚度与不同稻秸秆掺和比例的防护机理与效果,可知降雨冲刷作用下坡面破坏是从雨滴溅蚀开始的,而后是重力、摩擦力和坡面径流推力等对土颗粒的搬运作用,进而对坡面形成冲蚀;稻秸秆加筋土防护层受雨水溅蚀程度要小,泥沙冲刷量少,防护效果较好;稻秸秆掺和比例为0. 3%、防护层厚度为5 cm下的稻秸秆加筋土层防护效果最佳。室内试验结果可为同类工程研究与实际工程应用提供借鉴或参考。     

漫流排水时公路路面及边坡的水流速度计算

探讨雨水在路面及边坡上的运动规律,对高速公路采用漫流排水时路面及边坡的雨水流速进行了较深入的理论分析,编制了相关计算程序,通过计算得到了不同情况下路面及边坡水流的流速规律及有关图表数据,并得出如下结论:1)路面纵坡＞1%的情况下路面纵坡对路面及边坡的水流流速的影响明显,路面纵坡越大,在路肩及坡脚处的水流速度越大;2)当路面横坡为2%、纵坡大于3%的情况下,土路肩受冲刷明显;3)边坡有草防护时的水流速度比边坡无草防护时降低了7%～14%;4)在边坡植草的情况下,路堤高度对边坡流速的影响不明显;5)当边坡坡度为1:1.5～1:2.0的情况下,对边坡流速的影响不明显,且边坡流速不大.     

降雨条件下红砂岩边坡生态防护试验研究

根据降雨作用于坡面的实际情况,采用人工喷水来模拟自然降雨,通过控制喷水速度来模拟不同降雨强度;自制了模拟边坡的试验装置,该装置可以旋转来模拟不同坡率的边坡;利用该装置比较各草种的生长适应性和抗冲刷能力,研究各草种在不同边坡坡度、不同固土方式下性能的优劣以及不同固土结构的固土性能,分析了红砂岩边坡降雨条件下的边坡冲刷特点.试验方案能够有效地模拟边坡在降雨冲刷条件下的实际情况.     

降雨作用下裂隙红黏土边坡渗流特征与冲刷模式

针对降雨作用下裂隙红黏土边坡失稳破坏问题，开展红黏土边坡裂隙演化、降雨入渗及冲刷模型试验，提出基于图像摄影识别技术的边坡裂隙特征及含水率分布定量表征方法，揭示红黏土边坡裂隙演化规律，分析裂隙发育程度与降雨强度对红黏土边坡渗流特征与冲刷模式的影响。结果表明：干燥作用下红黏土边坡表面裂隙发育，其中坡面裂隙发育最强烈，其最大裂隙平均宽度为4.1 mm，最大裂隙深度为7.7 cm，最大裂隙率为10.4%，但坡底子裂隙和分支裂隙发育最充分，且主裂隙最先出现于远离坡面处；降雨作用下，雨水极易沿坡表裂隙形成优势流迅速渗入边坡内部，使边坡含水率增加且呈不均匀分布，出现局部暂态饱和区；裂隙发育程度和降雨强度的增强均会提高前期降雨入渗速率，并增加最终降雨入渗深度，其中坡底处入渗深度最大；极端降雨对裂隙红黏土边坡冲刷作用明显，造成坡面松散层流失，坡底显现冲刷痕迹，坡脚局部发生滑动。基于图像摄影识别技术定量分析边坡含水率分布的方法简单有效，研究成果可为裂隙性红黏土边坡灾害防治提供参考。     

红粘土边坡降雨冲刷试验研究

红粘土边坡冲刷破坏的研究对工程设计和水土保持有着重要意义。以红粘土边坡为研究对象,进行了室内边坡冲刷模型试验,对边坡的冲刷破坏过程进行了全程观测,同时对降雨过程中边坡土体的含水率湿润锋面、孔隙水压力、坡体位移及滑动面破坏特征进行了监测,研究结果表明:从坡顶到坡脚水流侵蚀能力呈递增趋势,坡脚处的侵蚀破坏最为严重。整个降雨过程中未见明显的滑动面,验证了降雨条件下红粘土边坡的破坏和其它土类不同。     

新型生态防护技术处理软岩边坡适用性研究

为了研究新型生态防护技术对软岩边坡的适用性,该文开展了不同软岩的新型生态防护技术的模拟试验与现场施工工艺研究。根据试验区域的植被发育情况、试验区域植被的抗冲刷能力,探索了新型生态防护技术对不同软岩和坡率下的适用性。通过模拟试验与现场试验结果获得了不同软岩和坡率在不同冲刷强度下与软岩边坡冲刷力之间的关系规律。     

降雨诱发残积土坡失稳的模型试验

为了研究降雨条件对残积土坡坡体内部变形特征及边坡失稳机理的影响,结合自制监测系统、人工降雨试验及数字照相量测技术,开展不同位置、不同坡度、不同密实度边坡的地质力学模型试验,分析雨水入渗对坡体变形、吸力的影响。指出失稳预警因子应从降雨诱发滑坡失稳机理出发,着重考虑边坡关键位置的力学物理量变化。基于坡体变形和吸力时变规律,提出边坡变形发展的3个阶段;基于不同条件下边坡的失稳破坏过程,揭示降雨诱发残积土坡的失稳模式。试验结果表明：边坡上部土体吸力和变形变化幅度较大,速度较快,而下部土体变化幅度较小,速度较慢;陡坡和高密实度边坡抵抗降雨入渗引起的变形能力强于缓坡和低密实度边坡,由于小孔隙结构发生破坏所需的能量远大于大孔隙结构,导致低密实度、缓坡坡体中部产生的变形大于坡体上部;边坡变形发展阶段为初始蠕变阶段、加速发展阶段、滑动破坏阶段;无支护的边坡,失稳预警因子可选择边坡关键位置处的基质吸力;有支护的边坡,应根据支护结构受力（变形）和边坡关键位置处吸力变化特征来选择预警因子;土坡的失稳模式为坡表冲刷→冲沟、切沟侵蚀→坡脚局部坍塌→破坏范围纵横发展→整体失稳,滑动面深度为1～3 m,该类滑坡应注重坡脚防护,尽可能降低边坡渐进累积破坏的可能性。研究结果可为构建东南沿海地区降雨诱发滑坡预测模型提供重要依据。     

花岗岩残积土边坡冲刷模拟试验研究

为研究花岗岩残积土边坡坡面冲刷规律,分析坡面冲刷产沙的影响因素,采用新的试验方法及装置,选取广佛肇(广州—佛山—肇庆)高速公路花岗岩残积土为研究对象进行试验,建立水流流量、流速、剪切力、含沙量、功率与边坡侵蚀程度之间的关系。结果表明,随着时间的增长,坡面水流速度不断变化,产沙量前期增长快,后期缓慢直至稳定;随着时间的增长,水流剪力增大,与产沙量有明显的相关性;总能量损失是水流克服土颗粒摩擦做功;冲蚀深度前期增长较快,达到最大冲蚀深度30 cm的时间为120 min。     

生态边坡施工初期防护方式试验研究

针对土工格室护坡在施工初期植被未长成时容易受气候和环境的影响从而发生失稳破坏,甚至整体滑坡的问题,提出在土工格室浅层填入麦秸秆加筋土的生态护坡方式。通过室内边坡模型的人工降雨试验,对不同规格土工格室防护坡面及有无麦秸秆加筋防护坡面的抗冲蚀性能进行了对比分析。结果表明,采用土工格室及麦秸秆加筋防护可有效提高植被不完善边坡的抗冲蚀性能;仅土工格室加筋防护坡面的冲蚀量为裸坡冲蚀量的27.58%,土工格室及麦秸秆加筋防护坡面的冲蚀量仅为裸坡冲蚀量的15.72%;同等条件下,土工格室尺寸规格越小,坡面抗冲蚀性能越好。试验结果可为该护坡形式的进一步研究和工程应用提供参考。     

路桥结合部位水毁破坏规律研究

为进一步揭示公路桥梁工程中路桥结合部位水毁破坏规律,依据Fr相似准则,采用正交试验设计方法,着重探析模型伸入水流长度、与水流方向夹角、坡比及有无防护措施对模型水毁破坏的影响程度;ADINA有限元数值计算与模型试验对比分析,两者相吻合。研究表明:模型伸入水流长度分别设为20,40 cm和60 cm工况条件下,水流冲刷或浸泡作用对模型结构体造成的破坏程度逐渐加深,亦即模型伸入水流长度越长,水流对模型结构体破坏程度越严重;模型与水流方向夹角分别设为45°,90°和135°工况条件下,当模型与水流方向夹角为135°时,模型结构体受水流冲刷或浸泡作用后在其周围形成的堆积物体积量大且分散,冲刷深度显著,模型几乎完全破坏;设有一定坡比的模型,坡面能使水流流速产生有效分解,具有较强的抗冲刷能力;采取注浆层或围堰防护措施可对模型结构体起到完全的保护作用。     

高速公路路基边坡客土喷播防护冲刷试验

选择典型的客土喷播防护边坡工程，测定在不同人工降雨强度和降雨历时条件下客土喷播基材混合物的冲刷稳定性以及坡面有一定植物覆盖率后边坡的冲刷稳定性，定量比较在不同条件下边坡的抗冲刷能力。试验结果表明，客土喷播防护工程有效地提高了公路边坡的长期抗冲刷稳定性。     

弯道内侧路堑坡面截水沟水流超高问题分析

坡面截水沟处于公路弯道内侧时,水流在惯性力的作用下具有离开凸岸流向凹岸的特征,只有通过对碎落台、截水沟及边坡进行加固或防护并加高截水沟外侧沟帮,才能避免坡面截水沟和边坡遭冲刷破坏,保证路基稳定.     

降雨渗流下路基坡面稳定性和空心砌块优化

空心砌块是一种防止路基边坡表层土体产生侵蚀破坏的坡面防护结构,其稳定性对于坡面防护影响巨大。鉴于目前工程上空心砌块在降雨条件下容易失稳及砌块尺寸设计无理论可依的问题,以路基边坡表层土体单元在降雨渗流条件下的受力特性分析为基础,推导了考虑渗流方向的无黏性表层土体安全系数表达式,并以此为基础对空心砌块从尺寸设计与形状选择上进行了优化。研究表明:路基坡面表层土体在降雨渗流作用下,稳定性具有从坡顶至坡脚逐渐降低的规律,使得降雨导致的路基边坡表层失稳多从坡脚附近开始,以此向上延伸至坡顶,设计时应该着重加强坡脚处的工程防护强化与排水疏导。通过分析空心砌块内土体单元的稳定性与砌块结构、土体强度及边坡坡度的内在关系,认识到空心砌块高度对防护效果影响巨大。提出了基于水平顺流和顺坡渗流两种工况下空心砌块高度的计算方法。在空心砌块高度满足安全性的前提条件下,以空心砌块单位铺设面积混凝土最小用量为优化目标,通过权衡各种形状空心砌块作为坡面浅层防护的利弊,提出了一种新型的直角六棱空心砌块防护结构。该砌块具有施工方便、制作简单的优势,且相对于常用的正六棱空心砌块能节省混凝土材料20. 9%。     

植被防护前后红层软岩坡面抗冲性对比试验分析

采用现场模拟降雨试验方法。对红层软岩坡面植被防护前后的抗冲性进行研究,得到有关红层软岩边坡植被防护前后坡面岩土的冲蚀量、径流量、截留量等结论。研究结果为红层软岩坡面冲刷防护措施的选取提供依据,为红层软岩坡面抗冲刷设计中的参数选取提供参考。     

高速公路路堤边坡冲刷防护临界高度初探

目前高速公路边坡冲刷防护设计往往千篇一律，不论路堤高与低，一个统一模式，需要防护的地方未能很好地防护，而部分不需防护的地方都大量设计了防护工程。为此，本文结合江苏省高速公路建设的工程实际，采用试验观测与调研二者相结合的方法，分析了江苏地区降雨条件下，高速公路边坡坡长对坡面冲刷的影响及二者之间的关系，初步得出了江苏省高速公路路堤边坡冲刷防护的临界高度，这样可以划分不同防护类型适应的路堤高度。文中一些有益的数据和结论，可供今后高速公路边坡防护设计参考。     

边坡生态防护中不同工艺对植生层侵蚀及养分流失的影响

通过人工模拟降雨试验,对比边坡生态防护中不同施工工艺在3个坡度条件下的侵蚀产沙及降雨前后的养分流失量,探讨了降雨和径流冲刷条件下不同施工工艺的边坡植生层早期水土保持效应。结果表明:不同工艺的植生层结构能够显著影响坡面土壤侵蚀和养分流失,3种防护工艺的水土保持效应表现为纤维丝固土护坡固土植生法>喷混植生>干法喷施。在30°、45°、60°三个坡度下,干法喷施工艺的坡面总侵蚀量为喷混植生的1.53、1.21、1.17倍,为纤维丝固土护坡固土植生的1.69、1.40、1.32倍,证明纤维丝加筋补强植生层的抗侵蚀、抗冲刷能力最强;而3种工艺植生层的养分流失率亦呈现干法喷施>喷混植生>纤维丝固土护坡固土植生,证明纤维丝固土护坡固土植生工艺喷施的植生层在防治养分流失方面明显优于喷混植生和干法喷施工艺;此外,各养分指标的流失率在不同工艺和坡度条件下均呈现碱解N>速效K>有机质>速效P,说明吸附性越强,养分越不易随径流流失或发生淋溶。