土工墊加筋生態(tài)護(hù)坡草皮抗剪性能試驗(yàn)研究

土工織物加筋草皮護(hù)坡是土工織物與植草相結(jié)合形成的一種護(hù)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(hù)坡比普通草皮護(hù)坡具有更高的抗沖刷能力,這種護(hù)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(hù)坡的優(yōu)點(diǎn)是造價(jià)低,實(shí)施簡便和經(jīng)濟(jì)有效的技術(shù)途徑、而且具有美化環(huán)境的獨(dú)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(yàn)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(yàn)與斜面剪切試驗(yàn)相比,由于加筋體的直接參與,斜面剪切強(qiáng)度比平面剪切強(qiáng)度高的多;從提高的強(qiáng)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(qiáng)度提高幅度無明顯區(qū)別。

通過邊坡模型正交試驗(yàn),在不同降雨強(qiáng)度下分析了網(wǎng)墊類型、草籽密度、土質(zhì)和坡度等4個(gè)因素對三維網(wǎng)墊植草護(hù)坡性能的影響。結(jié)果表明,坡面侵蝕模量在模擬小雨時(shí)受影響因素顯著性高低順序?yàn)椴葑衙芏取⑵露?、土質(zhì)和網(wǎng)墊類型,而暴雨時(shí)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(hù)坡時(shí)坡面侵蝕模量相比無護(hù)坡時(shí)減少了5倍左右,三維網(wǎng)墊植草護(hù)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(fù)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(shí)都會使坡面淺層土的滲透系數(shù)增加。

（21）草皮護(hù)坡 本工程草皮護(hù)坡種植要選在氣溫相對較低的氣溫時(shí)施 工，并且注意灑水養(yǎng)護(hù)。 1）施工程序 邊坡修整→松土除雜→種植覆蓋→施肥養(yǎng)護(hù) 2）施工方法 a邊坡修整：大堤邊坡修整回填完工后，進(jìn)行人工邊坡 修整，以達(dá)到設(shè)計(jì)邊坡。坡面進(jìn)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(jìn)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(hù)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(shí) 要求護(hù)坡草坪根系發(fā)達(dá)、強(qiáng)勁、密集交叉、覆蓋性好。具體 草種按照設(shè)計(jì)或監(jiān)理工程師的指示進(jìn)行購買。 b播種方法：如設(shè)計(jì)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(hù)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(yàn)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(gè)因素對坡面的最終侵蝕模量、淺層土抗剪強(qiáng)度和平均滲透系數(shù)3個(gè)試驗(yàn)指標(biāo)的影響顯著性,并給出了各因素對試驗(yàn)指標(biāo)的敏感性順序,進(jìn)而應(yīng)用綜合加權(quán)評分法得出護(hù)坡效果最好的試驗(yàn)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(yù)設(shè)最大密度時(shí),邊坡侵蝕模量最小、坡面淺層土抗剪強(qiáng)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(xué)試驗(yàn),研究了在不同材料、不同壓實(shí)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(fù)使用和填料飽和水)似摩擦系數(shù)的變化規(guī)律,填補(bǔ)了國內(nèi)的空白,為從事相關(guān)工作的人員在實(shí)際應(yīng)用中提供一定的理論參考。

通過載荷試驗(yàn),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(kuò)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(hù)坡是自主研發(fā)設(shè)計(jì)的一種新型護(hù)坡結(jié)構(gòu),試驗(yàn)自制試水流沖刷試驗(yàn)裝置,設(shè)定最大設(shè)計(jì)流速為3m/s,對3種不同形式的護(hù)坡模型進(jìn)行沖刷試驗(yàn),計(jì)算護(hù)坡植被區(qū)的床面切應(yīng)力及摩阻流速,分析各護(hù)坡的抗沖特性,試驗(yàn)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(yīng)力逐漸增大。植草型雙模袋生態(tài)混凝土護(hù)坡的抗沖刷性能明顯優(yōu)于其它型式護(hù)坡。當(dāng)試驗(yàn)水流以最大設(shè)計(jì)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(hù)坡發(fā)生破壞,此時(shí)的床面切應(yīng)力為285.3n/m2,摩阻流速為0.53m/s。

土工織物加筋非飽和土強(qiáng)度試驗(yàn)研究——在室內(nèi)拉拔、摩擦試驗(yàn)基礎(chǔ)上選取土工合成材料，對選取的土工合成材料進(jìn)行加筋效果試驗(yàn)，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(shí)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(jìn)行了三軸壓縮試驗(yàn),測定了土工格柵加筋土體的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)。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(yàn)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(qiáng)度指標(biāo)的影響,其結(jié)論為今后土工格柵加筋粘土在工程中的應(yīng)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(shí)例,介紹了采用土工格網(wǎng)進(jìn)行橋臺臺背填土處理的方案,通過現(xiàn)場試驗(yàn),分析土工格網(wǎng)處理橋頭跳車的現(xiàn)場試驗(yàn)方法、數(shù)據(jù)分析及實(shí)際效果,為解決高速公路橋頭跳車危害積累經(jīng)驗(yàn)。

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(yīng)用,但目前對加筋膨脹土的強(qiáng)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(yàn)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(yīng)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(dǎo)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(jià),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(jìn)行常規(guī)三軸固結(jié)排水剪切試驗(yàn),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(qiáng)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(shí)的軸向應(yīng)變增大0.91%～2.00%,土體韌性增強(qiáng),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(shí)的體積應(yīng)變；在p–q平面內(nèi),同一筋數(shù)n下的相變點(diǎn)和破壞點(diǎn)均可用直線擬合。粗顆粒土的強(qiáng)度指標(biāo)總體隨筋數(shù)的增加而增大。對線性指標(biāo)c和非線性指標(biāo)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(gè)方便表述加筋量多少的指標(biāo)—加筋疏密指數(shù)ir,并給出三軸試驗(yàn)獲得ir的方法。整理發(fā)現(xiàn)試樣黏聚力c及準(zhǔn)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(yàn)下砂土、黏土和粗顆粒土加筋對其強(qiáng)度提高的效果進(jìn)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?zhǔn)黏聚力原理,建立c及δc與ir的關(guān)系,可根據(jù)該公式直接估計(jì)土體加筋后的黏聚力或準(zhǔn)黏聚力。

為真實(shí)反映土工帶加筋碎石土的受力特性,本文采用實(shí)際工程中使用的tg玻塑土工帶進(jìn)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(yàn)。分析了加筋帶對碎石土應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系及強(qiáng)度的影響,并引入應(yīng)力比、強(qiáng)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(jià)加筋效果。試驗(yàn)結(jié)果表明:碎石土經(jīng)土工帶加筋后其破壞強(qiáng)度和破壞應(yīng)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(dān)荷載。加筋土和未加筋土的強(qiáng)度曲線基本平行,土工帶加筋碎石土的強(qiáng)度服從"準(zhǔn)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(hù)坡現(xiàn)場施工流程,包括場地開挖、框格預(yù)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(hù)與監(jiān)測。試驗(yàn)表明:無砂大孔混凝土生態(tài)護(hù)坡,成本低,工序簡便,工程效果好;預(yù)制混凝土六角磚護(hù)坡,抗沖穩(wěn)定性好,固土能力強(qiáng),適合作陡坡護(hù)岸材料;預(yù)制混凝土矩形框格護(hù)坡,尺度大,施工效率高,便于推廣應(yīng)用;建議選擇施工區(qū)當(dāng)?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(yīng)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(qiáng)度。利用大型直剪儀進(jìn)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(yàn),探究加載對土工膜抗剪強(qiáng)度的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明:多級加荷剪切峰值強(qiáng)度較小于直接剪切峰值強(qiáng)度,2種剪切方式界面均表現(xiàn)出明顯的應(yīng)變軟化特性;正應(yīng)力為7.1~52.1kpa時(shí),多級加荷剪切峰值強(qiáng)度和殘余強(qiáng)度分別與直接剪切峰值強(qiáng)度和殘余強(qiáng)度均較為接近;大正應(yīng)力下的重復(fù)剪切對土工膜損傷有較大影響,當(dāng)正應(yīng)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°。

1土工網(wǎng)植草護(hù)坡技術(shù)土工網(wǎng)植草護(hù)坡技術(shù)是將土工網(wǎng)和植被兩類防護(hù)方法綜合而成的一種新防護(hù)方法。以施工方法不同可分為兩種:一是在修整好的坡面上鋪設(shè)土工網(wǎng)并固定,然后撒一薄層土,再撒播植物或草種,最后覆蓋表層土并輕輕壓實(shí),待植被生長起來后,與土工網(wǎng)共同作用起到坡面防護(hù)作用。二是將預(yù)制的人工草皮直接移植到邊坡上并固定,經(jīng)過一定時(shí)間,草根扎入邊坡土中成活后,與網(wǎng)一起共同起到護(hù)坡作

對土工格柵加筋黏性土進(jìn)行不固結(jié)不排水的動態(tài)三軸振動試驗(yàn)。試驗(yàn)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(qiáng)度;加筋層數(shù)越多,加筋土動強(qiáng)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(qiáng)度指標(biāo)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(qiáng)度指標(biāo)影響很小;動應(yīng)力幅值對于周期荷載下加筋土的變形影響很大,在動應(yīng)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(yīng)力幅值低的試樣,則需要大的振動周次才能達(dá)到破壞應(yīng)變;加筋土體存在一臨界破壞動應(yīng)力,當(dāng)設(shè)置的動應(yīng)力振幅小于臨界值時(shí),無論振動多少次,試樣都達(dá)不到破壞應(yīng)變;并且動應(yīng)力幅值過大時(shí),剛開始振動試樣就破壞,破壞形式為瞬時(shí)破壞。

橡膠砂作為輕質(zhì)、耗能填料在土木工程中有廣泛的應(yīng)用前景,但其強(qiáng)度往往會隨橡膠含量的增大而降低。土工格柵常用于對散體材料的加筋補(bǔ)強(qiáng),研究土工格柵對橡膠砂強(qiáng)度特性的加筋效應(yīng)具有重要意義?；谌S壓縮試驗(yàn),對3種不同格柵布置方式(1、2、3層)下的干燥橡膠砂強(qiáng)度特性展開研究,重點(diǎn)考察加筋層數(shù)對不同圍壓(50、100、200kpa)下、不同配比(0%、10%、20%、30%、40%)橡膠砂的強(qiáng)度參數(shù),如峰值強(qiáng)度、似黏聚力、內(nèi)摩擦角的影響規(guī)律。結(jié)果表明:土工格柵加筋橡膠砂的強(qiáng)度參數(shù),包括峰值強(qiáng)度、似黏聚力、內(nèi)摩擦角,相對于未加筋橡膠砂均有明顯提高,提高幅度隨土工格柵加筋層數(shù)的增加而增大,隨著圍壓的降低而增大；土工格柵對配比為20%橡膠砂的強(qiáng)度加筋效應(yīng)最為明顯；土工格柵加筋橡膠砂的強(qiáng)度參數(shù)恢復(fù)系數(shù)與加筋密度之間呈良好的線性關(guān)系；土工格柵加筋橡膠砂的強(qiáng)度特性可由試驗(yàn)所得的經(jīng)驗(yàn)恢復(fù)函數(shù)較好地估計(jì)。

三維土工網(wǎng)墊是一種新型的坡面防護(hù)材料,它具有的優(yōu)點(diǎn)使得它在日益重視環(huán)境保護(hù)與綠化的今天有著廣闊的發(fā)展前景。為了對比不同強(qiáng)度和厚度的三維土工網(wǎng)墊的固土植草性能,采用幾種不同類型的三維土工網(wǎng)墊進(jìn)行室內(nèi)模型沖刷試驗(yàn)和室外植草試驗(yàn),從而得出不同三維土工網(wǎng)墊的固土植草性能,為三維土工網(wǎng)墊的選擇提供依據(jù)。

第九章草皮護(hù)坡施工 本工程草皮護(hù)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(shí)施工，并且注意灑水養(yǎng)護(hù)。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(hù) 2．施工方法 （1）邊坡修整：大堤邊坡修整回填完工后，應(yīng)進(jìn)行人工邊坡修 整，以達(dá)到設(shè)計(jì)邊坡。框格梁內(nèi)應(yīng)進(jìn)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(jìn)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(yīng)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(hù)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(shí)要求護(hù)坡草坪根 系發(fā)達(dá)、強(qiáng)勁、密集交叉、覆蓋性好。具體草種應(yīng)按照設(shè)計(jì)或監(jiān)理工 程師的指示進(jìn)行購買。 2）播種方法：如設(shè)計(jì)沒有明確要求，可考慮采用撒草籽或鋪砌 草皮