种植香根草根系对膨胀土特性影响的试验研究

利用柔性加筋处治膨胀土的膨胀性病害已在工程中得到广泛应用,但能否在膨胀土边坡中利用种植香根草深长密集根系的柔性加筋作用处治膨胀性病害问题还缺乏研究。为研究香根草根系对膨胀土物理力学特性的影响,通过在膨胀土中种植香根草制作根土复合体试样,利用无荷膨胀率与膨胀力试验,探究了香根草根系对膨胀土膨胀性的影响。结果表明:香根草根系可降低无荷膨胀率并减小膨胀力,且膨胀力随含根量增高呈线性减小趋势,无荷膨胀率也随含根量增高而降低,但不同密实度土层中膨胀潜势释放的表现不同,其中密实度较高土层中的根系延缓膨胀潜势释放,而密实度较低土层中的根系则加快膨胀潜势释放;相同含根量下细根加筋效果优于粗根。通过室内直剪试验,研究了香根草根系对膨胀土抗剪强度的影响。结果表明:土体抗剪强度随香根草根系含根量的增加而增大,香根草根土复合体强度符合摩尔-库伦强度理论,其中含根量对黏聚力提高作用影响显著,而对内摩擦角提高作用影响较小,其中较粗根系比较细根系对内摩擦角的影响相对较大;低含根量根土复合体的应力-应变关系为应变硬化型,而高含根量根土复合体却表现为应变软化型。     

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。     

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.     

基于K-G模型的根-土复合体强度特性试验研究

利用GDS应力路径三轴仪,分别对无根素土和不同含根量的根-土复合体分别进行了等向固结试验及不同球应力条件下的等p应力路径三轴排水剪试验。基于K-G模型,探讨了含根量对根-土复合体的体变模量、体应变、剪切模量和剪应变等影响规律。研究表明:随着含根量的增大,根-土复合体的体变模量和剪切模量均得到明显增强,相应的体应变和剪应变均明显减小,并最终导致其抗剪强度得到提高。通过研究揭示了植物根系增强土体的内在机理。研究结果为进一步探索根-土复合体的强度理论奠定了试验基础,也为生态护坡工程中的强度和稳定分析提供了理论依据。     

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。     

应力路径对根-土复合体抗剪强度的影响

利用GDS应力路径三轴仪,对无根素土和根-土复合体均进行等向固结和K0固结后,再分别对其进行了普通三轴压缩和减压三轴压缩排水剪切试验。在不同固结方式和不同三轴试验条件下,对比研究了无根素土和根-土复合体的抗剪强度特性受不同应力路径条件的影响。通过研究得到了诸多有益的结论,证明了不同应力路径对根-土复合体的抗剪强度具有不同的影响。通过对试验结果的拟合,得到了可用于描述根-土复合体临界状态曲线的幂函数关系式并确定了相关参数。研究结果为在生态边坡稳定性分析中,获得合理的抗剪强度参数提供了理论基础。     

格栅长度对加筋膨胀土边坡稳定性影响数值分析

针对膨胀土路堑边坡在增湿条件下的破坏,探究土工格栅加筋长度对膨胀土边坡稳定性的影响,其中包括对边坡安全系数以及边坡坡面位移的影响。首先通过膨胀土膨胀变形试验与抗剪强度试验研究得到膨胀土土性随边坡含水率变化的规律,再应用FLAC3D软件的温度场来模拟膨胀土边坡中的湿度场,以此来满足土性参数适应边坡内含水率变化的要求;最后通过强度折减法得到土工格栅长度对边坡安全系数的影响规律,并对格栅的受力特性进行了分析。分析发现,格栅长度以及边坡风化层对土工格栅加固边坡的效果有不同程度的影响。     

弥勒高饱和原状膨胀土强度变形特性研究

结合云桂高速铁路建设,采集不同深度高饱和原状膨胀土,开展膨胀土的固结排水三轴试验和一维固结试验,研究了原状膨胀土的抗剪强度及压缩变形特性。结果表明:原状膨胀土的抗剪强度随蒙脱石含量、初始孔隙比的增加而递减。膨胀土压缩系数与固结压力具有负指数变化关系,地基中不同深度膨胀土的压缩系数具有"归一化"性状。在一定压力范围内,原状膨胀土的应力-应变关系可用幂函数模型描述。     

多雨气候条件下膨胀土路堑边坡处治技术研究

为解决海南多雨气候条件下膨胀土路堑边坡破坏的问题,以海口至屯昌高速公路膨胀土路段为依托,分别开展了现场边坡破坏调查、室内试验、计算分析、方案设计及实体工程修筑。根据边坡破坏特征将海屯高速公路膨胀土路堑边坡分为三种类型,对发生滑坡和滑坍的边坡,提出了土工格栅加筋+综合防排水+坡面绿化的柔性加固方案,对发生坡面冲刷水毁的边坡,提出了坡面三维植草+平台渗沟+坡顶封闭的柔性防护方案,并通过渗流和边坡稳定性计算以及工程应用,分析了两种膨胀土路堑边坡处治技术的有效性和实用性。     

粉土路基坡面复合面层护坡技术的面层材料特性

针对粉土路基边坡的坡面冲刷破坏和分层滑移破坏特征,提出一种融合玄武岩纤维加筋与聚丙烯酰胺固化作用,并集植草、抗冲刷、增稳多种功效的粉土路基坡面复合面层护坡技术。根据复合面层中不同面层的防护机制,开展对应面层材料的直剪试验、淋滤质量损失试验、渗透试验和毛细水上升试验,通过讨论面层材料中玄武岩纤维加筋量、筋长、聚丙烯酰胺掺量的变化与对应面层材料剪切变形、剪切强度、质量损失比、渗透系数、入渗量的关系规律,从材料角度分析获得玄武岩纤维的相对经济掺量、筋长与聚丙烯酰胺的相对经济配比及其对应材料指标。试验结果表明：复合面层材料相对粉土强度提高80%~150%,抗冲刷性能提高约200%,抗渗性提高约3个数量级;面层材料相对经济的配合比大致为玄武岩纤维筋长12 mm、掺量0.4%,聚丙烯酰胺掺量1%;面层材料大幅改善了原粉土的强度、变形性能、抗冲刷性与抗渗性,3层复合面层材料将减少入渗、削弱侵蚀、提高强度3种功能融为一体。     

高路堤返包式加筋土挡墙的试验研究

为研究高路堤返包式加筋土挡墙结构的荷载状态和筋土相互作用,以我国西南山区一典型的高路堤返包式加筋土挡墙为工程依托,其上部为8 m高的未加筋路肩,下部为14 m高的返包式土工格栅加筋路堤,现场安装土压力盒及筋带柔性位移计,开展为期1 a的现场监测试验,深入分析加筋土体内部垂直土压力、土工格栅应变的分布规律以及加筋土挡墙的潜在破裂面形式。测试结果表明:格栅的网兜效应在土体中形成托举力,使得土工格栅可以有效改善筋土复合体内部的应力分布,减小垂直土压力;对于上部有路肩填土作为超载的加筋路堤挡墙结构,其加筋土体可划分为"斜坡荷载影响区"和"垂直荷载影响区",两区分界位置附近的垂直土压力和土工格栅应变均出现峰值;土工格栅应变沿筋长方向呈非线性分布,距离坡面4 m内的土工格栅变形在工后有随时间增大的趋势,但筋带最大拉伸应变仅为1.32%,筋带受到的最大荷载不超过40 kN/m,远小于其极限拉伸强度(165 kN/m);由实测筋带变形推算的潜在破裂面与采用GeoStudio和Geo5数值计算的潜在破裂面趋势较为一致,但数值计算的潜在破裂面相对于实测推算更靠近加筋土体内部,路堤的整体稳定性更高,数值计算结果偏于安全。     

影响植物根系加固路基边坡土体效果的试验研究

利用植物根系加固公路路基边坡土体是一种新型的路基防护加固形式，不仅有益于绿色环保和美化行车视觉，还可以提高公路路基边坡的稳定性。在路基边坡植物根系稳定土体中，根系的位置、长度以及路基边坡土的含石率均会对其固土效果产生影响，采用大型直剪试验仪对含有根系的土体进行剪切试验，通过调整根系与剪切方向的距离、根系材料的倾斜角度、土的含石率，研究根系对土体抗剪强度的影响及根系边坡土体的稳定性。结果表明，根系可大幅提高土的抗剪强度，同时随着土中含石率的增加，根系的改善作用更加明显。     

对两种材料加筋土的三轴试验研究

通过两种加筋土样的三轴试验，对不同围压、不同加筋层数土样的应力一应变曲线、强度特性进行了研究。结果表明，土体破坏时能承受的应力随围压和加筋层数的增多而增大。极限抗拉强度较大、延伸率较小的筋材能使加筋土体的应力一应变曲线由应变软化型变为应变硬化型。加筋土样的两个抗剪强度指标都随加筋层数的增多而增大，但不同的加筋材料对不同土类的粘聚力和内摩擦角的贡献不同。     

原状粉质黏土抗剪强度的恢复试验研究

利用静力三轴仪对长春地区原状土进行固结不排水抗剪强度试验，根据摩尔强度理论得出原状土的抗剪强度指标c和φ值。然后加入不同含量的氯化钙、明胶及氯化钙、明胶组合剂，对扰动土进行重塑，分别得出与原状土强黏聚力明胶含量，与原状土内摩擦角氯化钙含量，以及原状土黏聚力和内摩擦角两者添加剂组合含量，并分析黏聚力和内摩擦角影响因素和加入添加剂重塑土抗剪强度变化的原因。研究结果表明:含1%明胶、7%氯化钙重塑土黏聚力和内摩擦角与原状土基本拟合。     

冻融循环对季节冻土区黄土路堑边坡的影响

季节冻土区黄土路堑边坡经常出现的剥蚀病害,造成了严重的水土流失,污染了环境,同时也破坏了道路景观,影响了道路的正常运营。针对这一问题,在平凉至定西高速公路三处路堑边坡设置自动气象站,对黄土路堑边坡不同深度(5cm、20cm、50cm、100cm)土体的温度和含水率(体积)进行长期(2年)观测,试验(观测)发现即使在气温较低的冬天,边坡表层土体仍然存在冻融循环作用,从而引起边坡表层土体内含水率的变化。根据这一结果开展室内强度试验,发现冻融循环和由冻融循环引起的干湿循环会使原状黄土强度下降,表层土体疏松。现场观测和室内试验结果都表明冻融循环是导致季节冻土区黄土路堑边坡剥落的重要原因。此外,通过在平定高速公路的工程实践证明植被防护是一种有效的坡面防护型式。     

土工格栅加筋高陡坡路堤稳定性及其影响因素分析

土工格栅具有独特的物理力学性能,将其作为加筋材料铺设于路堤边坡中,能够有效地改善路堤的变形特性,提高路堤的整体性能。采用FLAC3D建立数值分析模型,基于强度折减法对土体抗剪强度参数及筋土界面参数进行模拟,对比分析了土工格栅对高陡坡路堤稳定性的影响。同时,研究了不同条件下路堤边坡的安全系数及潜在滑动面的变化规律。结果表明:当土体抗剪强度参数较小时,在土体中铺设土工格栅,路堤边坡安全系数可提高10%~20%;对比分析加筋与未加筋工况下路堤边坡的稳定性可知,格栅与土体的相互作用提高了路堤的稳定性,边坡滑动面向深层发展,其曲率变缓。     

浸水条件下膨胀土路堑边坡的稳定性分析

降雨后土体浸湿是造成膨胀土路堑边坡破坏的重要原因。通过分析浸水条件下膨胀土路堑边坡的破坏机理,考虑膨胀力作用的特点,建立了膨胀土路堑边坡的膨胀力作用模型。结合实际膨胀土路堑边坡工程,利用有限元法,模拟分析了边坡在浸水前后及不同浸水深度时的位移场、危险滑动面和稳定系数。通过分析和比较表明:膨胀土路堑边坡的稳定性直接受浸水条件的影响,浸水后的边坡不仅安全性明显降低,而且破坏具有明显的浅层性特征,故应做好坡面的防护和防水、排水措施。     

不同颗粒成分对花岗岩残积土路堤边坡稳定性的影响

不同颗粒成分土体强度的变化在花岗岩残积土边坡稳定性分析中十分重要。文中通过对不同颗粒成分花岗岩残积土进行渗透试验、土水特性试验、直剪试验,得到其抗剪强度随颗粒成分的变化规律;通过Geostudio中的SEEP与SLOP模块进行有限元数值模拟,分析不同颗粒成分花岗岩残积土边坡的稳定性。结果表明,颗粒成分的差异会直接影响土体的抗剪强度,在雨水冲刷条件下,花岗岩残积土中粗颗粒含量越少,保水性能越好,渗透系数越小,抗剪强度越高,花岗岩残积土路堤边坡稳定系数越大,稳定性越好;若发生失稳,也主要表现为浅层坡面失稳。     

道面基层抗硫酸盐侵蚀性能及防范措施

为研究西北盐渍土地区机场道面基层抗硫酸盐侵蚀性能,进行了硫酸盐侵蚀水泥稳定砂砾石和土的盐胀试验。结果表明:随着硫酸盐含量的增加,以0.3%为界,水泥稳定砂砾石无侧限抗压强度值先增大后减小,土体盐冻胀力与土干密度成正比;随着硫酸钠含量增加,土体盐冻胀力以硫酸钠含量1%为界,先增长缓慢,后增长迅速;随着含水量增大,盐冻胀力在最优含水量时达到最大。可通过限制土基中的硫酸盐通过毛细作用上升到道面板底部、控制垫层和基层中盐含量等措施来防止硫酸盐侵蚀道面,不建议采取提高水泥混凝土本身抗硫酸盐侵蚀能力的方法。     

基于Weibull分布的根土复合体抗剪强度试验研究

基于香根草根系分布和根系抗拉力的一系列试验,利用Weibull函数描述了根系抗拉力分布;通过对拟合的函数进行分析,当各种直径的根系数量比例相同的情况下,根数变化对函数参数值并没有显著的影响。通过根土复合体试件的直剪试验,得到了原始的统计方法和按新的根系抗拉力分布函数的Riproot模型计算的结果,结果表明:2种方法得到的数据是基本一致的,且利用Weibull函数得到的粘聚力增加值更加符合试验结果;Weibull函数的统计方式克服了原始方法的缺陷,在计算上也更加简洁。最终的结论为根土复合体抗剪强度研究和植物边坡稳定分析提供了理论基础。