基于新型防渗护壁材料的膨胀土边坡抗入渗及抗冲刷特性

为有效防护膨胀土边坡在降雨?蒸发循环作用下的失稳破坏,采用新型防渗护壁材料防护膨胀土边坡,但其抗入渗、抗冲刷性能及工作机理尚不清晰.为此,制作未防护、防渗护壁材料防护和三维植被网+防渗护壁材料防护3组膨胀土边坡模型,研究降雨?蒸发循环作用下边坡体积含水率、孔隙水压力、径流量、土体冲刷量、坡面冲蚀过程以及裂隙的变化规律,...     

公路路基压实黄土坡面人工降雨侵蚀试验

公路压实高原二区黄土(Q2)路基坡面人工降雨侵蚀试验研究表明,坡面冲蚀强度与雨强、降雨历时、坡长、坡角、压实度、土壤粘性皆有一定关系,高原二区粘性黄土冲蚀强度随时间增加而减小过程对坡面防蚀有利,在得出历时1h降雨坡面平均冲蚀强度及长历时坡面侵蚀强度随时间变化的经验公式基础上,提出减小坡面冲蚀强度方法。首先考虑增加压实度减小坡面土体重力侵蚀来减少坡面总体侵蚀量;实际工程中采用修筑截水平台或截水沟减小降雨侵蚀坡长或坡高,可大大减小冲蚀强度;坡高h不变时,坡角避开冲蚀强度最大的临界坡度为25.9°;坡高一定及边坡稳定情况下,边坡坡角应尽量避开15°～60°范围,大于70°或小于15°的坡面冲刷很小,对于70°以上坡角特别适应于直立性黄土坡面。     

山区公路坡面冲刷引起的路基水毁机理

通过下边坡冲刷模型试验和现有的研究成果探讨坡面冲刷对路基稳定性的影响,提出路基水毁的一般机理演绎过程,结合具体工程选取合适的边坡防护形式.试验结果表明:土体物理性质对坡面的抗冲刷能力有很大的影响;一般路基边坡坡面侵蚀过程是由坡脚开始逐渐向上扩展的,最终导致整个坡体坍塌.研究结果表明了边坡坡面冲刷对路基边坡稳定性的影响作用机制,将其概括为4个阶段且具有链式特性的机理演绎过程,对提高水毁防灾水平具有现实意义.     

三维植被网加筋草皮坡面土壤侵蚀试验研究

为研究植草型生态护坡的抗坡面侵蚀性能,对比设置三维植被网加筋材料前后草皮护坡的植被防护效果,探讨加筋材料提高草皮抗侵蚀性能的作用机理,在实验室内进行了草皮护坡坡面冲刷模型试验.试验结果表明:当坡面流流速大于2 m/s时,天然草皮的侵蚀模数较之裸露边坡平均减小了90%以上,草皮防护作用随流速的增大而减弱;设置三维土工网垫后,加筋草皮的侵蚀模数较之纯草皮减小了50%以上,防护优势随着流速的增大愈加显著;天然草皮能有效地控制坡面侵蚀,设置三维植被网加筋材料可以大大提高草皮的防护效果,其作用机理表现在边坡土体加筋作用、覆盖防护作用、增强草皮侧向连续性3个方面.     

广东地区花岗岩风化残积土路堑边坡的冲刷稳定性模糊评价

广东省境内花岗岩分布广泛,风化残积土路堑边坡坡面冲刷严重．文中分析了广东省境内花岗岩风化残积土路堑边坡冲刷稳定性的影响因素,据此选定坡面冲刷稳定性模糊评价的评价因素及其隶属函数,建立合理的模糊评价模型．采用模糊评价方法对广东省英德地区典型花岗岩风化残积土路堑边坡工程实例进行坡面冲刷稳定性评价,以验证所提出的方法的有效性．结果表明：花岗岩路堑边坡未经加固处理时,坡面冲刷稳定性差;通过坡面土质改良和坡面框架植草防护后,抗冲刷稳定性显著提高;路堑边坡冲刷稳定性的模糊评价方法具有较广的适用性．     

植被混凝土边坡抗冲刷模型对比试验研究

植被混凝土是岩质边坡生态防护的主要技术手段.针对目前植被混凝土边坡抗冲刷性能研究不足,本文通过自主设计的边坡坡面冲刷试验车及人工降雨装置,进行包括1∶0.75、1∶1和1∶1.25等3个不同边坡坡度,1.9、2.4和2.9 L/min等3个不同降雨强度,素土边坡和植被混凝土边坡等2种不同边坡防护形式在内的共计18组室内人工降雨冲刷模拟试验,每组试验降雨历时60 min,每10 min记录一次泥沙侵蚀数据.对比分析了植被混凝土边坡在雨水冲刷作用下坡面的侵蚀过程,统计了不同试验条件下的泥沙侵蚀量,同时基于能量法进行了理论推导与计算,针对植被混凝土边坡提出等效糙率概念对公式进行了修正.试验结果表明:植被混凝土边坡泥沙侵蚀量远小于素土边坡,说明其在施工初期就能具备良好的抗冲刷性能;植被混凝土边坡坡面侵蚀主要为层状面蚀,存在局部的细沟侵蚀,素土边坡坡面侵蚀呈现出明显的沟蚀;素土边坡和植被混凝土边坡的泥沙侵蚀量与降雨强度和坡度均呈正相关关系,试验过程中,没有出现临界坡度并分析了原因;基于能量法的理论计算能较好适应素土边坡,植被混凝土边坡泥沙侵蚀量的计算在通过提出等效粗率的方法后,理论值与试验值较为接近,但存在一定误差,如何合理减小误差及探讨其中的理论联系还需要进一步的深入研究.     

江西省红粘土公路边坡病害调查

针对红粘土边坡病害现象,采用现场调查、观测与统计的方法,对江西省10条高速公路,6条国道公路总共294处边坡的破坏形式、特点和边坡防护类型、坡高、坡率,稳定性等方面进行调查分析。调查结果发现,无支护结构下红粘土边坡病害存在坡面冲蚀、剥落、冲刷、溜方、坍塌等现象,以浅、表层破坏为主,整体破坏相对少见;支护结构下边坡破坏主要发生在植物防护处产生的小面积冲蚀、剥落等现象,边坡基本上不会出现整体滑塌,同时给出了边坡在各种支护形式下的适用坡率,为红粘土边坡的防护提供了参考。     

基于能量法的高等级公路路堤边坡冲刷临界坡度研究

针对目前路基边坡冲刷临界坡度研究存在的不足，在分析边坡径流水力学特性的基础上，根据物质能量守恒和转化原理，对边坡土水力冲刷过程从能量的角度进行描述，得出了各主要坡面冲刷影响因素(降雨、路面宽度、路基高、路面横坡、路面与坡面的粗糙系数)与冲刷临界坡度的函数关系．结合工程实际，以临界坡度为中点定出一个合理的极限坡度范围．在进行边坡设计时，避开2个坡度界限值，以达到不设防护设施或减少防护工程量的目的．     

降雨型滑坡现场模拟试验研究

通过现场模拟人工降雨条件下诱发滑坡,在整个过程中,对坡面裂隙、土体深部位移、孔隙水压力、地表径流等进行实时监测,探求在降雨情况下的滑坡成灾特征及机理.试验得出了土体抗剪强度指标、滑动面形态特征等物理力学参数.降雨使土体吸水饱和,渗透性降低,抗剪强度降低,进而产生边坡失稳.通过数值模拟,得到降雨入渗过程中边坡稳定性、应力场和位移场的变化趋势.流一固耦合情况下边坡稳定系数比非耦合时降低5%,说明动水力对降雨型滑坡具有影响作用.     

微生物诱导碳酸盐沉淀改良残积土坡面水力学特性研究

针对花岗岩残积土分布广泛,具有遇水软化、崩解的特性,易产生滑坡、泥石流等地质灾害的问题,提出了一种新的利用微生物诱导碳酸钙沉积技术进行坡面防护的方法．通过室内渗透试验和冲刷模型试验,对比分析了微生物诱导碳酸盐沉淀(MICP)加固花岗岩残积土的抗渗特性和抗冲刷特性．微生物诱导碳酸盐沉淀处理后的土样渗透性降低了90.8%,径流速率和侵蚀速率分别降低25.0%和96.1%．此外,通过扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)研究了加固的微观机理．结果表明：微生物诱导碳酸盐沉淀生成碳酸钙晶体对土壤颗粒进行胶结和孔隙填充,使土体表面板结,提高了土体的完整性和抗渗性,从而提升边坡的稳定性和抗冲刷性;同时,相较于传统喷射混凝土坡面防护具有绿色、可持续的优点,具有良好的应用前景．     

青藏高原地区生态边坡抗冲刷试验研究

 为减少交通工程建设对青藏高原生态环境的影响,分析了青藏高原地区降雨特性,制定了3个地区的暴雨公式;用青藏高原典型土壤进行了裸土、纯草皮、三维网草皮的边坡冲刷试验,获得了两种草皮的抗冲刷流速,并与西安黄土的抗冲刷流速进行对照;考虑坡面微地形的影响,将坡面水流概化为抛物线形浅沟流,通过现场实测确定了相关参数;计算了西宁、玉树、拉萨、德令哈4个地区的边坡水流参数,并结合室内冲刷试验结果,提出适用于4个地区的生态边坡防护方案。     

岩溶地区坡面红壤抗冲性冲刷试验研究

为了研究岩溶地区不同影响因子对坡面红壤抗侵蚀性的影响,通过室内模型冲刷试验,考虑坡度,冲刷流量及干密度三个影响因素,对坡面表层红壤抗径流机械冲刷能力进行研究,分析不同条件下坡面表层红壤结构的抗冲性能。结果表明:坡度和冲刷流量对岩溶地区坡面红壤冲蚀量存在非线性的叠加增长作用。坡度与岩溶地区坡面红壤冲蚀量近似呈指数关系增长。坡面为疏松结构时,冲刷流量与坡面红壤冲蚀量呈密切的幂函数相关;坡面为紧实结构时,冲刷流量则与坡面红壤冲蚀量近似呈线性关系增长。土壤干密度影响了整个坡面冲蚀过程,尤其是细沟的发生、发展。冲刷过程中疏松土坡面细沟发育明显,而紧实土坡面多为断续的月牙形冲刷坑。冲刷流量(径流量)为坡面表层红壤抗冲性主要影响因子。     

基于土工网的公路土石边坡固土性能

为了提高公路土石边坡的稳定性,拓展土工网新型材料的应用领域,采用室内模拟降雨冲刷装置,分别对公路土石边坡复合毯、三维网、单层网防护的不同坡度边坡进行了大量雨水模拟冲刷试验。分析在不同坡度、不同土工网防护下降雨量、水土流失面积、流失量、侵蚀模量值、抗冲刷时间之间相互关系。结果表明：得到了三种土工网的固土性能;建立了一定坡度下土体累积流失面积与时间关系模型;不同土工网应用于不同的使用条件。可见,不同土工网边坡防护的使用条件为土石边坡土体流失的防护提供了一种新的研究思路。     

黄土路堤坡顶及土路肩暴雨冲蚀破坏机理试验

根据公路路肩的水力特点,应用径流剥蚀率的概念从理论上分析了路肩及坡面暴雨冲刷,研究黄土地区公路路堤边坡冲刷的规律,即黄土路堤的路肩及坡顶侵蚀在路堤边坡侵蚀中最严重,结果表明路肩是防护的主要部位,为公路防护提供了理论依据。还通过室内大型模型试验验证了所提出的土路肩冲蚀理论。     

EICP与木质素联合改性粉土边坡抗雨蚀试验研究

通过设置6组试样,采用降雨试验,通过试样的表面侵蚀状况与冲蚀量、表面强度、碳酸钙含量的变化分析了改性后粉土边坡的抗雨蚀性能。试验结果表明：植物源酶诱导碳酸钙沉淀(EICP)与木质素联合改性试样并在表面喷洒EICP溶液后,试样表面完整度更好,表面强度及碳酸钙含量更高,质量损失更小,抗雨蚀能力明显提高,与其他试样的平均值相比,边坡土体侵蚀量降低了75.0%,表面强度提高了33.8%,碳酸钙含量提高了235.2%;坡面喷洒EICP溶液可形成硬壳层,有效避免坡面侵蚀;木质素可为碳酸钙提供成核位点,使分布散乱的碳酸钙附着在木质素上,添加木质素后试样碳酸钙含量提高,且表面强度随碳酸钙含量提高而增大。     

降雨诱发残积土陡坡坡面冲刷破坏颗粒流模拟

为了明确降雨诱发的残积土陡坡坡面冲刷破坏机理,以福建省典型残积土陡坡为例,采用离散元模拟技术,依据所标定的参数,通过等效降雨法模拟陡坡坡面冲刷剥落过程,并分析冲刷速度对陡坡坡面冲刷破坏的影响规律。结果表明:陡坡仅在坡面浅层产生冲刷剥落破坏现象,其他部分未发生明显变形,陡坡整体形态保持良好;各时间点陡坡坡面土体颗粒的接触模型与其陡坡形态具有很好的一致性;冲刷破坏过程从初始存在黏聚力的接触黏结模型转变为黏聚力为0的抗转动线性模型;陡坡剥落后各颗粒间大部分为无黏性接触,呈松散土颗粒状,但是部分仍服从接触黏结模型,剥落类型为碎块状剥落;低流速径流冲刷时,剥落量从坡顶层到坡脚层呈现先减小后增大的趋势;流速越大,则坡脚冲蚀坑与深度越明显,坡面剥蚀厚度与总剥蚀量越大,并且坡顶层颗粒剥落量基本不变,而下层剥落量逐渐增大。     

前缘反倾式锁固型滑坡变形破坏模式及失稳机理

了解滑坡的失稳机理和破坏模式是对其进行预防预报的前提。采用物理模型试验方法,以降雨为触发条件,进行多次模型试验,记录前缘反倾式锁固型边坡在不同坡面形态时的变形破坏现象,研究该类边坡的失稳机理及破坏模式。研究结果表明:前缘反倾式锁固型边坡为后缘推移式滑动破坏,该类边坡失稳始于边坡后缘,其破坏模式为开始降雨→雨水从坡面入渗,边坡土体强度降低→后缘土体发生沉降→前缘土体发生垮塌→坡体后缘持续下沉,推动边坡底部土体向前滑动-坡体前缘出现推挤隆升现象-边坡整体失稳破坏;前缘反倾式锁固型边坡发生整体失稳的根本原因是边坡前缘土体强度降低及垮塌,致其无法提供足够的抗滑力,边坡发生整体失稳。研究成果对此类滑坡的预防预报具有一定的指导意义。     

复掺纳米SiO2对棕榈纤维加筋土抗剪强度的影响

通过直剪试验,探讨了在棕榈纤维加筋土中复掺纳米SiO_2对土体抗剪强度、黏聚力、内摩擦角的影响.试验表明,棕榈纤维可以明显提高土体的抗剪强度和黏聚力,但对土体内摩擦角的影响不大,其最佳棕榈纤维质量加筋率为1.0%~1.2%.复掺纳米SiO_2后,土体的抗剪强度再次得到增强,且其黏聚力、内摩擦角也得到进一步提高.对于相同质量加筋率的棕榈纤维土体,在复掺纳米SiO_2的质量百分比为1.0%时,土体的抗剪强度最大;而不同质量加筋率下的棕榈纤维加筋土(质量加筋率为1.0%~1.2%),其复掺纳米SiO_2质量百分比为0.7%~1.0%时,土体的抗剪强度最大.同时,分析了棕榈纤维和纳米SiO_2的作用机理,复掺纳米SiO_2后的棕榈纤维加筋土在微观结构上更加密实,土体更加稳定,抗剪强度更大.因此,纳米SiO_2可以在路基土体加固中发挥作用.     

降雨条件下阶梯状黄土边坡稳定性试验

为揭示黄土公路阶梯状高路堑边坡在降雨条件下的稳定性状,依托陕西某高速公路黄土路堑边坡工程,进行了现场试验和数值模拟,并通过离心模型试验,研究了阶梯状黄土高路堑边坡在降雨条件下的变形发展过程、坡面降雨入渗规律、涵水与护坡作用以及稳定性分析。研究结果表明:非饱和黄土阶梯状多级矮坡在降雨条件下,边坡的变形存在先垂直、后水平的特点,发生破坏前,会发生明显的侧向变形,在坡内很短距离无水平应变;一般降雨不会影响对阶梯状高边坡的整体稳定性;阶梯状路堑边坡能充分利用黄土的直立特性,来消除降雨对坡面的冲刷,最大限度地减少坡面产流,增加坡面的降雨入渗量;阶梯状路堑边坡还具有边坡防护、水分涵养与景观美化等功能,具有良好的工程和应用价值。     

三维土工网垫植草护坡性能试验

通过边坡模型正交试验,在不同降雨强度下分析了网垫类型、草籽密度、土质和坡度等4个因素对三维网垫植草护坡性能的影响。结果表明,坡面侵蚀模量在模拟小雨时受影响因素显著性高低顺序为草籽密度、坡度、土质和网垫类型,而暴雨时网垫类型对侵蚀模量的影响明显增加,且采用三维网垫植草护坡时坡面侵蚀模量相比无护坡时减少了5倍左右,三维网垫植草护坡抗冲刷效果明显;由网垫、根系和土组成的坡面浅层加筋土复合体的等效黏聚力随深度的增加总体上呈逐渐减少的趋势,且二者之间呈现三次曲线变化关系;坡面采用厚度大的网垫和植物根系密度较大时都会使坡面浅层土的渗透系数增加。