土工墊加筋生態(tài)護坡草皮抗剪性能試驗研究

土工織物加筋草皮護坡是土工織物與植草相結(jié)合形成的一種護坡形式.由于二者結(jié)合發(fā)揮了土工織物防沖固草和草的根系固土的作用,草皮依靠其良好的根系而且具有一定的固土、抗沖能力,因而這種護坡比普通草皮護坡具有更高的抗沖刷能力,這種護坡目前可在各級堤防和土石壩的背水坡、3級堤防及其以下級別堤防的臨水坡采用,這種護坡的優(yōu)點是造價低,實施簡便和經(jīng)濟有效的技術(shù)途徑、而且具有美化環(huán)境的獨特效果.

本文針對土工格室結(jié)構(gòu)層剪切性狀研究成果有限的現(xiàn)狀,通過大比尺模型試驗方法,研究了不同填料、不同剪切面、不同焊距的土工格室加筋層和未加筋填料的似粘聚力和摩擦角特征。結(jié)果表明:土工格室結(jié)構(gòu)層的平面剪切試驗與斜面剪切試驗相比,由于加筋體的直接參與,斜面剪切強度比平面剪切強度高的多;從提高的強度來說,主要體現(xiàn)在似粘聚力得到提高,內(nèi)摩擦角提高不大;不同型號的土工格室加筋以后,格室結(jié)構(gòu)層之間的抗剪強度提高幅度無明顯區(qū)別。

通過邊坡模型正交試驗,在不同降雨強度下分析了網(wǎng)墊類型、草籽密度、土質(zhì)和坡度等4個因素對三維網(wǎng)墊植草護坡性能的影響。結(jié)果表明,坡面侵蝕模量在模擬小雨時受影響因素顯著性高低順序為草籽密度、坡度、土質(zhì)和網(wǎng)墊類型,而暴雨時網(wǎng)墊類型對侵蝕模量的影響明顯增加,且采用三維網(wǎng)墊植草護坡時坡面侵蝕模量相比無護坡時減少了5倍左右,三維網(wǎng)墊植草護坡抗沖刷效果明顯;由網(wǎng)墊、根系和土組成的坡面淺層加筋土復合體的等效黏聚力隨深度的增加總體上呈逐漸減少的趨勢,且二者之間呈現(xiàn)三次曲線變化關(guān)系;坡面采用厚度大的網(wǎng)墊和植物根系密度較大時都會使坡面淺層土的滲透系數(shù)增加。

（21）草皮護坡 本工程草皮護坡種植要選在氣溫相對較低的氣溫時施 工，并且注意灑水養(yǎng)護。 1）施工程序 邊坡修整→松土除雜→種植覆蓋→施肥養(yǎng)護 2）施工方法 a邊坡修整：大堤邊坡修整回填完工后，進行人工邊坡 修整，以達到設(shè)計邊坡。坡面進行平整，清理垃圾等雜物。 b松土除雜：邊坡修整好后，用人工對坡面土層進行松 土，并鋪筑耕植土，松土厚度不大于30cm。在松土過程中 還將土層中的雜草、垃圾清除干凈，并將大塊土擊碎。 3）撒種覆蓋 a草種選擇：各草護坡選用生產(chǎn)快，耐旱、耐高溫、耐 水淹、耐貧瘠、耐酸性、耐堿性，能安全越冬的草種。同時 要求護坡草坪根系發(fā)達、強勁、密集交叉、覆蓋性好。具體 草種按照設(shè)計或監(jiān)理工程師的指示進行購買。 b播種方法：如設(shè)計沒有明確要求，可考慮采用撒草籽 或鋪砌草皮兩種方式完成草皮護坡工程施工。采用人工撒播 法是，撒播前將草種按一定的比例混合均勻，撒種前，沿壩

采用室外邊坡模型正交試驗方法,綜合比較分析了土工網(wǎng)墊類型、草籽播種密度、邊坡土質(zhì)、邊坡坡度等4個因素對坡面的最終侵蝕模量、淺層土抗剪強度和平均滲透系數(shù)3個試驗指標的影響顯著性,并給出了各因素對試驗指標的敏感性順序,進而應用綜合加權(quán)評分法得出護坡效果最好的試驗組合.分析結(jié)果顯示,坡度為1∶1.5、網(wǎng)墊型號為em4、土質(zhì)為粉質(zhì)黏土、草籽噴灑密度為預設(shè)最大密度時,邊坡侵蝕模量最小、坡面淺層土抗剪強度和滲透系數(shù)最佳.

通過對加筋土的筋—土間摩擦性能的力學試驗,研究了在不同材料、不同壓實度以及不同壓力情況下的似摩擦系數(shù)的變化規(guī)律,特別是在兩種極限狀態(tài)下(即筋帶重復使用和填料飽和水)似摩擦系數(shù)的變化規(guī)律,填補了國內(nèi)的空白,為從事相關(guān)工作的人員在實際應用中提供一定的理論參考。

通過載荷試驗,模擬基礎(chǔ)受荷條件下的剪切破壞過程,了解不同類型格柵在增大荷載擴散角,提高承載力,減小地基變形等方面的效果。

植草型雙模袋生態(tài)混凝土護坡是自主研發(fā)設(shè)計的一種新型護坡結(jié)構(gòu),試驗自制試水流沖刷試驗裝置,設(shè)定最大設(shè)計流速為3m/s,對3種不同形式的護坡模型進行沖刷試驗,計算護坡植被區(qū)的床面切應力及摩阻流速,分析各護坡的抗沖特性,試驗結(jié)果表明:隨著沖刷流速的增大,模型箱植被區(qū)的床面糙率逐漸減小,而模型箱植被區(qū)所受到的床面切應力逐漸增大。植草型雙模袋生態(tài)混凝土護坡的抗沖刷性能明顯優(yōu)于其它型式護坡。當試驗水流以最大設(shè)計流速3m/s的流速連續(xù)沖刷5.37h后,植草型雙模袋生態(tài)混凝土護坡發(fā)生破壞,此時的床面切應力為285.3n/m2,摩阻流速為0.53m/s。

土工織物加筋非飽和土強度試驗研究——在室內(nèi)拉拔、摩擦試驗基礎(chǔ)上選取土工合成材料，對選取的土工合成材料進行加筋效果試驗，分析了土工合成材料與非飽和土體相互作用特性及加筋效果，得出一些有益的結(jié)論，同時對存在的問題提出了建議，為以后土工合成材料在不...

通過對具有不同含水率、不同土工格柵加筋層的粘土進行了三軸壓縮試驗,測定了土工格柵加筋土體的抗剪強度指標。分析了土工格柵加筋粘土體的內(nèi)摩擦角和粘聚力隨含水率、加筋層的變化規(guī)律,得出了有土工格柵加筋粘土的重要結(jié)論。

通過室內(nèi)試驗研究加筋粘性土的加筋效果,并分析含水率對加筋粘性土的抗剪強度指標的影響,其結(jié)論為今后土工格柵加筋粘土在工程中的應用提供理論參考依據(jù)。

路橋過渡段橋頭跳車是高等級公路建設(shè)中較難處理的常見問題,往往給高速公路快速、平穩(wěn)行車帶來不利的影響。結(jié)合衡棗高速公路橋梁工程實例,介紹了采用土工格網(wǎng)進行橋臺臺背填土處理的方案,通過現(xiàn)場試驗,分析土工格網(wǎng)處理橋頭跳車的現(xiàn)場試驗方法、數(shù)據(jù)分析及實際效果,為解決高速公路橋頭跳車危害積累經(jīng)驗。

土工格柵加筋膨脹土路堤或路塹、渠坡已在公路、鐵路與水利工程中獲得成功應用,但目前對加筋膨脹土的強度與變形特性的研究還較少。對不同方案加筋(水平1層加筋、水平3層加筋、豎向加筋)與不加筋的膨脹土樣在不同圍壓下的三軸排水剪切試驗結(jié)果的分析表明,(1)土工格柵加筋膨脹土形成排水通道,加速土體的排水固結(jié),有利于膨脹土坡的穩(wěn)定;(2)土工格柵加筋膨脹土一般呈應變硬化特征;(3)土工格柵的植入使剪切帶的發(fā)展受到抑制,導致破壞模式變化;(4)加筋使膨脹土的內(nèi)摩擦角變化不大,而黏聚力則有明顯提高,其提高程度從小到大依次為水平1層加筋、水平3層加筋和豎向加筋;(5)采用加筋效果系數(shù)r評價,除了水平1層加筋方式的效果有所降低外,其余加筋方式都表現(xiàn)出加筋比不加筋的效果要好,其中以豎向加筋的效果最好。

對不同土工布加筋層數(shù)的粗顆粒土試樣進行常規(guī)三軸固結(jié)排水剪切試驗,探討試樣加筋層數(shù)(簡稱筋數(shù)n=0～3)對粗顆粒土變形、強度特性的影響。結(jié)果表明:筋數(shù)n每增加1,不同圍壓下試樣破壞時的軸向應變增大0.91%～2.00%,土體韌性增強,筋材可抑制試樣的側(cè)向變形；不同圍壓下,平均筋數(shù)n每增加1,試樣變形模量增大5378kpa。加筋能夠增大相變時的體積應變；在p–q平面內(nèi),同一筋數(shù)n下的相變點和破壞點均可用直線擬合。粗顆粒土的強度指標總體隨筋數(shù)的增加而增大。對線性指標c和非線性指標φ0、δφ,其隨試樣筋數(shù)n的變化均可近似用直線表示；n每增加1,內(nèi)摩擦角φ′增大1.75°。最后提出一個方便表述加筋量多少的指標—加筋疏密指數(shù)ir,并給出三軸試驗獲得ir的方法。整理發(fā)現(xiàn)試樣黏聚力c及準黏聚力δc(加筋土比素土黏聚力的提高量)與ir均可用直線擬合；ir每增加1m–1,c和δc分別提高9.1和13.5kpa。利用該參數(shù)對三軸試驗下砂土、黏土和粗顆粒土加筋對其強度提高的效果進行總結(jié)分析,加筋對不同土c提高量差異顯著,ir每增加1m–1,砂土、黏土和粗顆粒土c分別提高0.07、0.50和8.75kpa?；跍署ぞ哿υ?建立c及δc與ir的關(guān)系,可根據(jù)該公式直接估計土體加筋后的黏聚力或準黏聚力。

為真實反映土工帶加筋碎石土的受力特性,本文采用實際工程中使用的tg玻塑土工帶進行了4組不同圍壓、不同加筋層數(shù)的土工帶加筋碎石土大型三軸試驗。分析了加筋帶對碎石土應力-應變關(guān)系及強度的影響,并引入應力比、強度加筋系數(shù)、破壞變形加筋系數(shù)、軸向變形加筋系數(shù)和側(cè)向變形加筋系數(shù)來評價加筋效果。試驗結(jié)果表明:碎石土經(jīng)土工帶加筋后其破壞強度和破壞應變均得到提高,在大變形下土工帶加筋碎石土仍能繼續(xù)承擔荷載。加筋土和未加筋土的強度曲線基本平行,土工帶加筋碎石土的強度服從"準粘聚力"原理。加筋效果不僅與加筋參數(shù)有關(guān),而且與圍壓有關(guān),加筋帶的作用發(fā)揮隨圍壓增大而減小。

無砂大孔混凝土生態(tài)護坡現(xiàn)場施工流程,包括場地開挖、框格預制構(gòu)件鋪設(shè)、混凝土澆筑、營養(yǎng)土填充、植物栽種、后期管護與監(jiān)測。試驗表明:無砂大孔混凝土生態(tài)護坡,成本低,工序簡便,工程效果好;預制混凝土六角磚護坡,抗沖穩(wěn)定性好,固土能力強,適合作陡坡護岸材料;預制混凝土矩形框格護坡,尺度大,施工效率高,便于推廣應用;建議選擇施工區(qū)當?shù)剜l(xiāng)土植物作為植被綠化材料。

土工膜作為一種防滲材料已廣泛應用于工程和環(huán)保領(lǐng)域,但在施工鋪設(shè)過程中的損傷會降低其抗剪強度。利用大型直剪儀進行土工膜(gm)與膨潤土防水毯(gcl)界面多級加荷剪切與直接剪切試驗,探究加載對土工膜抗剪強度的影響。試驗結(jié)果表明:多級加荷剪切峰值強度較小于直接剪切峰值強度,2種剪切方式界面均表現(xiàn)出明顯的應變軟化特性;正應力為7.1~52.1kpa時,多級加荷剪切峰值強度和殘余強度分別與直接剪切峰值強度和殘余強度均較為接近;大正應力下的重復剪切對土工膜損傷有較大影響,當正應力大于102.1kpa,多級加荷剪切峰值摩擦角降低了7.05°,殘余摩擦角降低了3.09°。

對土工格柵加筋黏性土進行不固結(jié)不排水的動態(tài)三軸振動試驗。試驗結(jié)果表明,在黏性土中布置格柵筋材,在一定程度上能提高加筋土體的動抗剪強度;加筋層數(shù)越多,加筋土動強度越大;土工格柵加筋黏性土的加筋效果在高圍壓下能夠更好地發(fā)揮。加筋土動強度指標提高體現(xiàn)在動黏聚力的增大上,而對動摩擦角幾乎沒有影響,循環(huán)荷載振動次數(shù)對動強度指標影響很小;動應力幅值對于周期荷載下加筋土的變形影響很大,在動應力幅值大的周期荷載作用下變形增加很快,在較小的振動周次作用下就可使試樣破壞,相反,動應力幅值低的試樣,則需要大的振動周次才能達到破壞應變;加筋土體存在一臨界破壞動應力,當設(shè)置的動應力振幅小于臨界值時,無論振動多少次,試樣都達不到破壞應變;并且動應力幅值過大時,剛開始振動試樣就破壞,破壞形式為瞬時破壞。

第九章草皮護坡施工 本工程草皮護坡種植部位在大堤坡面，種植要選在氣溫相對較低 的氣溫時施工，并且注意灑水養(yǎng)護。工作內(nèi)容包括修邊坡，松土除雜 等。 1．施工程序 邊坡修整→松土除雜→種植覆蓋→施肥養(yǎng)護 2．施工方法 （1）邊坡修整：大堤邊坡修整回填完工后，應進行人工邊坡修 整，以達到設(shè)計邊坡?？蚋窳簝?nèi)應進行平整，清理混凝土垃圾等雜物。 （2）松土除雜：邊坡修整好后，用人工對坡面土層進行松土， 并鋪筑耕植土，松土厚度不大于30cm。在松土過程中還應將土層中 的雜草物清除干凈，并將大塊土擊碎。 （3）撒種覆蓋 1）草種選擇：各草護坡選用生產(chǎn)快，耐旱、耐高溫、耐水淹、 耐貧瘠、耐酸性、耐堿性，能安全越冬的草種。同時要求護坡草坪根 系發(fā)達、強勁、密集交叉、覆蓋性好。具體草種應按照設(shè)計或監(jiān)理工 程師的指示進行購買。 2）播種方法：如設(shè)計沒有明確要求，可考慮采用撒草籽或鋪砌 草皮

14草皮護坡施工 14.1施工內(nèi)容 本工程要求大壩下游邊坡按照原斷面恢復后種植草皮。 14.2施工程序 草皮護坡施工程序見圖14-1。 14.3施工方法及要求 14.3.1草種選擇 草種的選擇按如下原則控制： (1)據(jù)地面水份情況分別選擇耐水淹、耐干旱的草類； (2)據(jù)地面溫度情況分別選擇喜溫涼、喜溫熱草類； (3)據(jù)土壤的酸堿度分別選擇適宜在ph值在6.5以下、6.5～7.5、7.5以上 的草類； (4)草皮為一般爬根草。 14.3.2種植方式及播種量 主要采用撒播法和混播法。 理論播種量按下式計算： r=(n×z)/106 r理論播種量（kg/hm2） 圖14-1草皮護坡施工程序圖 施工準備 壩坡整平處理 劃分施工區(qū)域 測量放樣 壩坡翻耕 播種 管理 選擇播種期草種購買儲備 選擇草種 n單位面積播種粒數(shù)（粒/hm2）z種籽千粒重（

14草皮護坡施工 14.1施工內(nèi)容 本工程要求大壩下游邊坡按照原斷面恢復后種植草皮。 14.2施工程序 草皮護坡施工程序見圖14-1。 14.3施工方法及要求 14.3.1草種選擇 草種的選擇按如下原則控制： (1)據(jù)地面水份情況分別選擇耐水淹、耐干旱的草類； (2)據(jù)地面溫度情況分別選擇喜溫涼、喜溫熱草類； (3)據(jù)土壤的酸堿度分別選擇適宜在ph值在6.5以下、6.5～7.5、7.5以上 的草類； (4)草皮為一般爬根草。 14.3.2種植方式及播種量 主要采用撒播法和混播法。 理論播種量按下式計算： r=(n×z)/106 r理論播種量（kg/hm2） 圖14-1草皮護坡施工程序圖 施工準備 壩坡整平處理 劃分施工區(qū)域 測量放樣 壩坡翻耕 播種 管理 選擇播種期草種購買儲備 選擇草種 n單位面積播種粒數(shù)（粒/hm2）z種籽千粒重（

以清江流域的兩個工程為例,對巖石邊坡和混凝土邊坡的植被混凝土的肥力差異性進行了試驗研究;分析了植被混凝土的各項理化指標:這兩種邊坡的植被混凝土容重和酸堿度差異不大,但混凝土邊坡的植被混凝土含水率遠低于巖石邊坡;而作為表征植被生長指標的速效磷、堿解氮則是混凝土邊坡遠高于巖石邊坡.以上述試驗分析結(jié)果為基礎(chǔ),最終明確了影響植被生長的關(guān)鍵因素.