水利水電工程抗沖耐磨材料與應(yīng)用

第1章緒論

第2章水工抗沖耐磨原理

第3章抗沖耐磨材料

第4章抗沖耐磨材料性能測(cè)試方法

第5章抗沖耐磨材料施工工藝

第6章水利水電工程幾個(gè)典型工程應(yīng)用

參考文獻(xiàn) 2100433B

水工建筑物，尤其是泄洪與輸水建筑物易遭受水流沖磨破壞，這種沖磨破壞作用會(huì)對(duì)工程安全運(yùn)行造成嚴(yán)重威脅。本書在對(duì)水利水電工程抗沖耐磨需求分析的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)介紹應(yīng)用于水工混凝土修補(bǔ)防護(hù)類抗沖耐磨材料的發(fā)展歷程和種類；根據(jù)水利水電工程沖磨破壞特點(diǎn)和機(jī)理，提出水工混凝土抗沖耐磨材料的選擇原則；對(duì)水利水電工程中常用的環(huán)氧樹脂類、聚脲類、聚合物改性水泥基類等抗沖耐磨材料的基本原理、性能特點(diǎn)、代表性產(chǎn)品和測(cè)試、表征方法，以及各類材料的施工工藝進(jìn)行介紹，最后列舉抗沖耐磨材料在幾個(gè)典型水利水電工程中的應(yīng)用實(shí)例。

土壤抗沖性通過營(yíng)造植被強(qiáng)化土壤抗沖性

植被強(qiáng)化土壤抗沖性的效應(yīng)，主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面 ：

1．植物根系提高土壤抗沖能力

在相同沖刷坡度和雨強(qiáng)的條件下，與無根系土壤的抗沖性相比，作物根系對(duì)土壤抗沖性有明顯的提高作用；隨著土層深度的增加，根系提高土壤抗沖性的作用逐漸減弱；不同植物種類，其根系提高土壤抗沖性的作用具有相對(duì)穩(wěn)定的臨界土層深度，從這一臨界土層深度上看，喬木強(qiáng)化土壤抗沖性的效應(yīng)要優(yōu)于灌木，更優(yōu)于草類；根系提高土壤抗沖性的能力主要取決于有效根密度的大小(有效根密度是指在100cm土壤截面上不大于1mm須根的個(gè)數(shù))。根系不但具有改善土壤物理性質(zhì)，增加土壤非毛管孔隙度，強(qiáng)化降雨就地入滲的水文生態(tài)功能，而且根系尤其是大于1mm徑級(jí)的須根，具有穩(wěn)定土層結(jié)構(gòu)，增加土壤大于2mm粒級(jí)水穩(wěn)性團(tuán)粒及有機(jī)質(zhì)含量，創(chuàng)造抗沖性土體構(gòu)型的生物動(dòng)力學(xué)性質(zhì)之功能。因而植被的生長(zhǎng)，尤其是植物根系具有較強(qiáng)的提高土壤抗沖性的功能。

2．植被對(duì)土壤表層的保護(hù)作用

試驗(yàn)表明，當(dāng)?shù)孛娴奶μ\層厚度不小于5mm、枯枝落葉層厚度不小于15mm時(shí)，可抵御雨滴的沖擊和徑流的沖刷，表層土壤已基本不再產(chǎn)生沖刷；植被的繁生是鞏固和提高黃土層疏松通透性能的保證。植被對(duì)于土壤表層的保護(hù)作用、對(duì)土壤結(jié)構(gòu)的改善，以及提高抗沖性的作用主要表現(xiàn)在增強(qiáng)土壤膠結(jié)物質(zhì)上。

土壤抗沖性通過減緩坡度改善土壤抗沖性

大量的試驗(yàn)表明，土壤抗沖性隨地面坡度而變化的敏感性與土地利用方式關(guān)系密切。在一定條件下產(chǎn)生的土壤沖刷量，不僅受到土壤性質(zhì)的影響，而且也受到對(duì)土壤的實(shí)施處理(即耕作經(jīng)營(yíng)和水土保持措施)的影響。例如，在坡耕地上種植牧草，推廣水平溝條播種植法，修筑水平梯田或隔坡梯田，都會(huì)減少土壤的沖刷量，從而增強(qiáng)土壤的抗沖性。有枯枝落葉和草被覆蓋的土壤，其抗沖性對(duì)地面坡度的反應(yīng)不靈敏，而坡耕地上的土壤抗沖性對(duì)地面坡度的反應(yīng)十分敏感。

土壤抗沖性指土壤抵抗徑流對(duì)其機(jī)械破壞和推動(dòng)下移的能力 。它主要取決于土粒間、微結(jié)構(gòu)間的膠結(jié)力和土壤結(jié)構(gòu)間抵抗離散的能力。目前用于研究抗沖性的方法都從土壤抵抗徑流作用入手。如靜水崩解法、原狀土沖刷法、野外小區(qū)放水法等。相比而言，原狀土沖刷法較為簡(jiǎn)便，適于野外大量采集樣品測(cè)定，目前被廣泛應(yīng)用。

抗沖性指標(biāo)計(jì)算，目前評(píng)價(jià)指標(biāo)繁多，單位也不統(tǒng)一，大體上有5種：

①用每升水沖走土樣的克數(shù)g/L或每沖走1g土所需水量來描述即L/g。

②在一定雨強(qiáng)下，用沖走1克土所需時(shí)間來描述s/g。

③采用能量指標(biāo)，用沖失1克土或其它物質(zhì)所需水能表示，單位為J/g，以克服方法①②同一個(gè)土樣在坡度、雨強(qiáng)不同時(shí)引起抗沖性差異之不足。

④用單位徑流深所引起的侵蝕模數(shù)來表示，即kg/m·mm，這種計(jì)算方法用于小區(qū)放水法。

⑤從床底泥沙起動(dòng)角度，用土壤抗沖能力來表示，即土體承受水的流動(dòng)引起的一定切線應(yīng)力的能力，單位為牛頓/m，這種計(jì)算方法由蔣定生導(dǎo)出，其物理意義較為明確。

土壤抗沖性是指土壤抵抗地表徑流對(duì)其進(jìn)行機(jī)械破壞和搬運(yùn)的能力，取決于土壤顆粒間、微結(jié)構(gòu)間的膠結(jié)力，以及土壤結(jié)構(gòu)體間抵抗水流離散的能力，更取決于土壤中根系對(duì)土粒網(wǎng)絡(luò)作用的大小 。土壤抗沖性可反映土壤抵抗徑流剪切力的能力，是土壤侵蝕研究和植被改良土壤效益研究中必須考慮和測(cè)定的要素，也是水土保持監(jiān)測(cè)中必須掌握的基本指標(biāo)。影響土壤抗沖性強(qiáng)弱的主要因素有：土壤表面生物生長(zhǎng)狀況(包括諸如地衣、苔蘚等低等生物在土壤表面的繁衍和貼敷；草被莖葉在地表的生長(zhǎng)遮蓋；枯枝落葉在地表的積聚和分解等)、根系在土體中的分布狀況、土壤質(zhì)地和結(jié)構(gòu)狀況等。