植物根系固坡作用的试验与计算

为了从力学机制上探讨植物根系的锚固作用,采用室内大型直剪试验和数值分析方法,对植物根系锚固的有关规律进行分析。研究结果表明:根系的加入不仅改变了土的抗剪强度曲线形态,而且形成了根系复合土,提高了土体抗剪强度;不同的根系分布形态、分布位置对根系土强度和边坡稳定性的影响不同,根系位于边坡中上部可以获得更好的固坡效果;总的来说,植物根系具有比较明显的固坡作用。     

碎石土边坡现场直剪试验及稳定性分析

基于某碎石土边坡处治工程,通过现场剪切试验分析了碎石土边坡在不同含石量的受力状态与破坏机理,并运用现场直剪试验所得相关参数,通过MIDAS/GTS软件,采用强度折减法对比分析了碎石土边坡的稳定性。现场剪切试验表明:碎石土边坡的现场直剪试验依次经历了弹性、屈服、塑性破坏3个阶段;碎石土的抗剪强度受含石量的影响较大,当含石量较大时,碎石土的抗剪强度越大;碎石土的剪切破坏呈塑性破坏,且当垂直荷载较小时(≤88k Pa),碎石土出现持续剪胀现象,当垂直荷载较大时(88k Pa),碎石土出现先剪缩后剪胀现象。碎石土边坡稳定性分析表明:碎石土边坡在地震作用时的稳定性最差;静力条件下碎石土边坡的稳定性最好,降雨后,边坡的稳定性将受到影响。     

公路边坡植物根系固土的力学分析研究

植物根系加固边坡作为中一种新的边坡防护技术,已经成为一种新的防护趋势,并代表着边坡防护的发展方向.文中研究了植物根系固坡的作用机理以及根系对土体抗剪强度的影响作用,进行了植物根系固坡的数值模拟分析,并提出了植物根系固坡技术研究领域存在的问题和发展前景.     

不同含石量下土石混合体的剪切特性研究

土石混合体作为一种优良的填料被广泛应用于路基填筑。为研究含石量对土石混合体抗剪强度的影响，利用大型直剪试验，分析不同含石量下土石混合体剪应力-剪切位移曲线及抗剪强度的变化规律。结果表明:当含石量≤20 %，试样为密实悬浮结构时，剪切过程呈应变硬化，抗剪强度随含石量增加变化不明显；当20 %＜含石量≤50 %，试样为密实骨架结构时，剪切过程呈应变硬化-应变软化，粗粒土之间的咬合逐渐增强，内摩擦角和黏聚力增加较大，含石量在50 %左右，抗剪强度达到最大；当含石量＞50 %，试样为骨架空隙结构时，剪切过程呈应变硬化-应变软化-应变硬化，内摩擦角和黏聚力均出现下降。     

重庆市褐色黏土根系固土特性的试验研究

为了解根系在增强褐色黏土抗剪强度中的作用机理,用室内直剪试验研究了根系复合土的应力—应变及强度特征,探讨了有无根系、根系布置位置、根系布置方式和复合体是否含石下的土体抗剪强度.结果表明:纯细粒土表现为脆性破坏,而根系(面积比率(RAR)为0.07％)加入后,根系复合土出现2个强度峰值表现为延性破坏;根系布置在土体位移开始区更利于固土效果;褐色黏土中散生根系固土效果优于垂直根系的固土效果,其根系复合土比无根土的黏聚力c提高了67％、内摩擦角提高了82％;土体中加入一定量D≤2cm碎石的土壤——根系复合体有利于根系固土效果.     

生态防护加固岩质边坡的机理分析及应用

生态防护是目前城市道路和高速公路岩质边坡生态加固的一项主要措施。生态防护对边坡的防护方面是多方面的,分析了植物根系与边坡的力学效应,探讨植物根系加固边坡作用机理,提出根系—土复合层增加抗剪强度公式。此外,本文研究了植物根系对边坡降雨截留、径流延滞、土壤防渗、土层固结等效应,初步探讨了生态防护对边坡的抗冲刷机理。工程实践表明生态防护边坡具有较好的生态效应和社会效应。     

加筋格宾支挡的路基边坡稳定性分析

以蓝山湘江源至高塘坪公路段为工程背景,根据构建的格宾及土体格栅的路基边坡主动和被动破坏模式,运用极限分析原理获得了路基边坡挡土墙发生主、被动破坏时土压力的上限解。并以此为基础,揭示了土体强度参数、格栅加固方式等因素对边坡稳定性和主、被动土压力的影响规律。最后,借助数值分析软件对该路段的边坡稳定性进行了数值模拟研究,可为工程路基边坡施工和支护提供借鉴。     

树根桩化学灌浆配合土钉墙在边坡加固中的应用

树根桩、化学灌浆以及土钉墙是三种边坡加固技术,树根桩对边坡土体产生抗滑和锚固作用,化学灌浆能有效地提高边坡土体的抗剪强度,而土钉墙实质是利用土钉与土体牢固结合而共同工作,从而弥补了土体自身强度的不足,增强了边坡自身的稳定性。根据树根桩、化学灌浆以及土钉墙三种边坡加固的工作机理,在树根桩成孔的同时也作为化学灌浆孔,采用灌浆工艺成桩,增加桩的摩阻力,改善土的结构,提高土的承载力,再采用土钉墙加固保证边坡的整体性。     

三峡库区土石比对土体强度参数影响规律的试验研究

通过三峡库区奉节白马港区及万州青草背港区原状土试样的物性试验结果对其定名,并与砾石混合制备成不同土石比试样,通过直接剪切试验探求其不同含石量对土体抗剪强度参数的影响规律,对三峡库区土体抗剪强度参数的准确确定具有一定的参考价值。     

公路生态护坡根系加筋土强度试验研究

公路生态护坡工程中,植物根系在提高土体强度上起到了重要作用。根系加筋土抗剪强度一直是关注的重点,通过不同龄期、不同草灌比植物根系加筋土与原状土直剪试验,研究原状根系加筋土强度影响因素。研究表明:草灌混合加筋效果优于单独草本或灌木加筋;根系的存在增加了土体黏聚力,90d草灌混合根系加筋土黏聚力达到99.8kPa,为无根原状土3倍以上;加筋土早期(90d前)内摩擦角大于无根原状土,90d后内摩擦角变化不大,与无根原状土内摩擦角相当。     

路基粗粒土抗剪强度影响因素分析

粗粒土由于其优良的工程性质,在中国高速公路与铁路路基填筑中得到了广泛的应用。通过调研国内外大量的研究成果,分析了影响粗粒土抗剪强度的主要因素,探讨了这些因素对抗剪强度的影响机理。分析结果表明:粗细颗粒比例、颗粒本身的性质、应力状态、含水率、剪切速率以及粒径大小等是影响粗粒土抗剪强度的主要因素;粗粒土的抗剪强度主要决定于颗粒间形成的土体结构强度以及颗粒本身的特性,即所有影响土体结构强度以及颗粒本身特性的因素,均可对其抗剪强度产生影响。     

库岸区碎石土路基抗剪强度的试验研究

碎石土质路基的失稳破坏是库区公路的主要病害,碎石土抗剪强度参数取值的合理性将直接决定库岸区路基边坡的稳定性。以云南冷清公路路基的碎石土为试验对象,提出库岸区碎石土路基抗剪强度分析与建模方法,分析碎石土路基的抗剪强度参数在不同碎石量和含水量下的特征规律,探讨3种状态下强度参数模型及特征,并在此基础上,提出适用于碎石土路基抗剪强度参数的模型范式。理论计算和实例应用的结果表明,所提出的模型公式简单、实用,基本能反应试验土样的抗剪强度特性,其在坚硬和硬塑状态下具有较高的准确性,而可塑状态下的模型参数仍需更丰富的试验数据标定。     

含砂量对黏土与结构接触面剪切性质的影响

通过土体内部、土与钢以及土与混凝土的剪切试验,研究分析了土体含砂量对抗剪强度、摩擦角和黏聚力的影响。结果表明:土体内部、土与结构接触面的抗剪强度和摩擦角均随含砂量的增大而增大;土体内部的黏聚力随着含砂量的增大而减小,而土与结构接触面的黏聚力却随着含砂量的增大而增大。含砂量对土体的内摩擦角影响较大,而对土与钢和土与混凝土这两种类型的接触面影响较小。在试验参数范围内,对于任意含砂量和垂直应力,土体内部的抗剪强度、内摩擦角和黏聚力均大于土与钢和土与混凝土之间的抗剪强度、摩擦角和黏聚力。     

浅层治滑植物护坡技术研究

边坡表面经常受到波浪冲击、地表水径流和地下水渗流等因素作用,形成表面侵蚀和浅层滑坡现象。植物根系减小边坡表面水流冲刷和地下水渗流、增加土体强度,具有明显浅层护坡效果。随着植物根系含量增大,根系土强度增大。植物根系土边坡的稳定性分析可采用类似加筋土边坡的分析方法。     

草类根系对坡面土强度及崩解特性的影响试验

坡面植被的固土防冲刷失稳作用往往取决于草类根系对坡面土强度和抗崩解特性的提高幅度。为研究草类根系对提高坡面土强度和抗崩解特性的影响规律,首先通过植草种植试验和观察,研究草类根系生长及竖向深度含根量分布规律,然后采用直剪试验得到不同根系含量或不同生长深度与根-土复合体强度的关系,并对添加不同含量根系的根-土复合体进行强度试验,比较种植活根系和添加死根系根-土复合体不同的强度特性。对路堑坡面植草根系原状土样和添加根系重塑配制土样进行崩解试验,比较分析坡面土壤的结构性、根系含量对植草坡面土体崩解特性的影响。结果表明：草类根系的纵横穿插与缠绕根网加筋作用使草类根系能显著增强根-土复合体的强度,种植根系的毛细根系及生物活性使其对土体强度提高的加筋效应远优于添加根系,其提高幅度与根含量呈线性增加关系;由于草类根系的缠绕包裹作用提高了土的强度,且草类根系在土体孔隙中的穿插能减少雨水入渗时的孔隙气压及封闭气体,从而使草类根系能显著提高根-土复合体的抗崩解特性;路堑边坡土体的结构性以及主根系衍生出大量毛细根系的存在,使添加根系重塑配制土的抗崩解能力远小于路堑边坡种植根系原状土;根土样在配制土中采用稻秸秆代替草类根系,在同样添加比例的情况下具有更高的抗崩解能力及加筋强度。     

回水变动区沿江公路路基边坡稳定性分析

公路路基边坡中地下水水位变化对其稳定性有十分明显的影响.回水变动区沿江路路基含水量由于受到地表渗流和江水水位变动的影响而变化比较大,由此产生的地下渗流对路基边坡的稳定性造成很大威胁,直接影响到公路是否能够正常运营.通过理论分析,得到浸润线的简化计算公式,利用强度折减法对实际工程中的边坡进行稳定性分析,推导出土体性质、水位变化规律等因素与路基边坡安全系数之间的函数关系式,并根据分析结果提出沿江路路基加固方案,对实际工程具有重要参考价值.     

粗颗粒含量对川西混合土抗剪强度的影响研究

混合土广泛分布在四川西部地区，由其构成的山区公路路基的稳定性是实际工程中亟需关注的问题。为此，针对不同坡高的十处崩坡积混合土作为研究对象，选取川西山区路基填筑用的天然混合土，基于大型直剪切试验，系统研究了粗颗粒含量对混合土剪应力-位移曲线和内摩擦角的影响规律，并从宏微观角度分析了抗剪强度在不同区间内的主要影响因素。     

非饱和玄武岩残积土强度特性及其边坡稳定性分析

为探究非饱和土抗剪强度及其指标随含水率的变化规律,以毕威高速公路沿线某边坡黄褐色玄武岩残积土为研究对象,进行了控制含水率的直剪试验和土水特征曲线测试试验,通过Abaqus建立以此边坡为原型的有限元模型,在此基础上运用强度折减法对不同含水率的边坡进行稳定性分析,并结合试验所得的土水特征曲线分析基质吸力对边坡稳定性的影响。结果表明:随含水率增大,抗剪强度先基本不变后大幅度减小,黏聚力与内摩擦角均呈阶段性减小;基质吸力对抗剪强度的贡献随基质吸力的增大而逐渐减小并最终趋近于无影响;含水率对玄武岩残积土质边坡稳定性有较大的影响,边坡土体的含水率大于30%后,随含水率增加,边坡安全系数大幅度降低;含水率增大会降低土体的基质吸力,在边坡土体接近饱和时,基质吸力的丧失对边坡稳定性影响最大,此时边坡最易失稳滑塌。     

土-水特征曲线在黄土边坡稳定分析中的应用研究

以南水北调中线穿黄工程南岸连接渠边坡为研究对象，采用压力板法获得了非饱和黄土边坡的土-水特征曲线，用Van Genuchten模型对试验数据进行了拟合，将拟合参数代入Vanepalli非饱和土的抗剪强度经验公式，预测不同吸力和含水率下的非饱和土的抗剪强度值，并与常吸力三轴剪切试验结果进行对比，验证了预测公式的准确性；试验结果和预测结果都表明非饱和黄土吸力和含水率的变化对黏聚力影响显著，对内摩擦角影响较小。通过建立含水率与非饱和黄土抗剪强度的关系，将不同含水率的抗剪强度运用到非饱和黄土边坡稳定性分析中，不但能对该区域黄土边坡的稳定性给予科学的评价，还可以减少不必要的浪费。     

基于断裂理论的公路边坡防护体系研究

在植被护坡技术中,根系对土体的加固作用是很显著的,但大多数植物根系的加固深度,尚不能达到潜在的深层滑坡的滑面埋深,所以,植被在深层滑坡防治方面的作用是有限的。基于离心模型试验研究基础上的加筋护坡技术不仅可以满足深层护坡的要求,而且经济合理。将这两种边坡防护技术相结合,从而形成了一种新型的公路边坡防护体系。首次运用断裂力学原理,分析和解释了植物根系与筋材在边坡土体剪切过程中的阻裂机理,不仅形象地揭示了根系纤维与筋材阻止裂纹发展的过程,而且借助裂纹尖端的应力强度因子,很好地解释了该防护体系对边坡稳定的贡献度。在建立几何模型的基础上,给出了防护体系抗滑力和边坡安全系数的计算公式。