边坡植被恢复中MICP表层矿化格构填土的水土保持模型试验

目前岩质边坡植被恢复常用格构内填土覆植的技术,但普通填土容易发生水土流失,因此开展了不同坡度、降雨强度、MICP表层矿化程度及植被覆盖度影响下格构梁内填土的降雨冲刷模型试验,探究利用微生物矿化填土表层进行创面植被恢复的可行性。研究结果表明：坡度的增加会加剧坡面的侵蚀,降雨强度的增加会导致填土破坏时间的提前。表层矿化作用提高坡面径流,纯填土和表层矿化填土的平均径流率分别为0.59 L/min和0.64 L/min,且表层矿化后径流更稳定,矿化作用通过加固表层土,增强填土抗侵蚀力。与纯填土相比,在降雨55 min后,有植被覆盖减少了约58%～72%的坡土侵蚀量,植被覆盖度越大坡面侵蚀模数越小,表层矿化处理后减小了约86%的坡土侵蚀量,表层矿化+植被作用减少了约99%的坡土侵蚀量,矿化作用的抗冲蚀效果优于植被作用。因此,将矿化技术联合植被作用运用于边坡创面的植被恢复,可有效降低坡面的侵蚀程度,该方法抗冲蚀效果显著,具有一定的工程实用价值。     

经PS加固土遗址水饱和强度及加固效果的环境影响研究

 以新疆交河故城遗址土做试样,首先用不同浓度的PS加固,经过一段时间干燥后得到不同初始含水率的试样,然后进行渗透系数测试,之后再进行不固结不排水试验,测量试样的抗剪强度。同时,进行PS加固试样的水稳定变化测试(即水中崩解试验),耐风蚀的风洞模拟试验,冻融破坏对加固强度的影响、温差破坏对力学强度影响及干湿破坏对力学强度影响等试验,研究古丝绸之路特殊环境因素对PS加固土遗址保护效果的影响。结果显示,PS加固对土的饱和渗透系数影响很小,而被3%和7%PS加固后的试样峰值抗剪强度比加固前的分别提高了90%和360%,残余抗剪强度也分别提高了50%和250%。结果说明,PS加固后土遗址仍具有很好的渗透性,但被雨水渗透饱和后,仍具有很明显的加固强度。这就证明PS适用于丝绸之路干旱区古代土遗址的加固保护。     

STW型生态土壤稳定剂改性膨胀土水理性质试验研究

坡面冲刷是膨胀土边坡常见的坡面失稳形式之一,坡面防护对膨胀土边坡的稳定十分重要。对自主研发的STW型生态土壤稳定剂改性膨胀土的水稳性、浸水强度、抗冲刷性等水理性质进行了试验研究,利用扫描电镜方法初步分析了其改性机理;开展了现场试验对STW型生态土壤稳定剂在膨胀土边坡坡面防护中的应用进行了可行性研究。试验结果表明:STW型生态土壤稳定剂改性膨胀土的水稳性和浸水强度得到了显著提高,抗冲刷性能得到了明显增强;减少了水土流失,促进了表层固化,提高了坡面稳定的防护效果。     

引江济淮河道膨胀土边坡换填层余料工程特性研究

引江济淮河道工程沿线膨胀土分布范围广、厚度大、天然含水率高,河道膨胀土边坡采用改性土换填方案防护,填筑改性土层超宽施工产生大量削坡余料,余料再利用对于工程进度和造价有重要影响。通过试验研究发现,相对于原生改性土,余料的最优含水率增大,容易压实,有利于现场压实度控制。余料的直接剪切强度和原生改性土差别不大,剪切破坏表现为明显的超固结土特征。余料的强度随养护时间无明显的变化。5%水泥改性土削坡余料的膨胀性远小于弱膨胀土的自由膨胀率控制指标40%,随时间呈对数衰减规律。5%水泥改性土削坡余料的渗透系数为10-5数量级,大于原生改性土,换填层渗透系数控制指标应根据换填层厚度和气候条件综合分析确定。削坡产生余料的体积量与坡长和坡率有关,占比大于20%。     

草本植物加固边坡的力学原理

草本植物根系使边坡土体浅层成为土体和根系的复合材料,它通过根土摩擦作用和根的抗拉作用,增强了根系土层的整体抗剪强度,但至今人们对草本植物根系对边坡岩土体的作用及效应的研究仍很少,亟待深入。通过对草本植物根系加固边坡的力学原理进行了全面的分析,不但提出了根土作用的力学模型,而且对边坡增加的抗剪强度和增加的边坡稳定性系数进行了定量计算。从而为草本植物生态护坡提供了理论依据。     

改性钠羧甲基纤维素加固土冻融性能及损伤机制研究

以改性钠羧甲基纤维素加固土法在季冻区边坡水土流失的治理和应用推广为研究背景,基于室内试验,研究冻融循环次数和冻融低温温度对加固黄土和粉砂土体积、抗剪强度、渗透系数和耐久性的影响规律及加固土颗粒及结构在冻融循环过程中的变化。发现在反复冻融循环过程中,加固黄土和粉砂土的体积和渗透系数随循环次数增加而增大,抗剪强度和耐久性随冻融次数的增加而减小;加固黄土和粉砂土12次冻融循环后试样冻胀体积和抗剪强度随冻结温度降低而减小,渗透系数随温度降低而增大,耐久性随温度降低而减小,但减小幅度随温度降低越来越小;加固黄土作为相对细的土冻胀变形更显著,渗透系数变化更明显,而加固粉砂土作为相对粗的土颗粒间胶结作用更弱,黏聚力变化更显著,两者耐久性受冻融循环影响变化规律相似;M-CMC与颗粒间的包裹吸附胶结增强了土壤结构稳定性,使得黄土和粉砂土随水融次数增加试样含水率不断提高,试样体内液态水凝结成冰晶体时的冻胀作用增强,这是加固土团聚粒发生塑性变形甚至断裂变形的主要原因,导致加固土结构损伤劣化,改良性能受到影响;与此同时,由于M-CMC材料的延展性,使得材料与颗粒间胶结具有"弹性"减缓了冻胀损伤,提高加固土的冻融耐久性。     

树根桩化学灌浆配合土钉墙在边坡加固中的应用

树根桩、化学灌浆以及土钉墙是三种边坡加固技术,树根桩对边坡土体产生抗滑和锚固作用,化学灌浆能有效地提高边坡土体的抗剪强度,而土钉墙实质是利用土钉与土体牢固结合而共同工作,从而弥补了土体自身强度的不足,增强了边坡自身的稳定性。根据树根桩、化学灌浆以及土钉墙三种边坡加固的工作机理,在树根桩成孔的同时也作为化学灌浆孔,采用灌浆工艺成桩,增加桩的摩阻力,改善土的结构,提高土的承载力,再采用土钉墙加固保证边坡的整体性。从实际工程监测数据可以看出采用这种方法加固边坡已取得良好的效果。     

坡积土渗水软化对边坡稳定性的影响

本文研究了雨水入渗对边坡稳定性的影响。进行了一系列关于坡积土饱和度与抗剪强度关系的试验 ,将所得的规律应用于边坡的稳定分析中 ,得到了随着饱和度的不同边坡稳定性变化的趋势。     

安康膨胀土地区基坑边坡失稳特点分析及防治措施研究

安康地区膨胀土具有保水性强、吸水膨胀、吸水抗剪强度变小、失水收缩等特点。本研究对安康膨胀土地区某项目基坑边坡破坏特征进行了分析,进一步印证了膨胀土受水膨胀是基坑边坡破坏的根本原因,在雨天条件下边坡坡脚防护不严、坡顶支护和硬化路面裂缝形成的渗水通道是膨胀土基坑边坡破坏的直接原因,其中坡脚封闭不严是基坑边坡破坏的首要原因。本研究提出预防水对坡体造成破坏的施工措施及出现坡体失稳后的治理措施。     

基于FLAC~(3D)的边坡生态防护根系作用数值模拟初探

通过FLAC~(3D)数值模拟天然工况、降雨工况下的植物根系对边坡的影响后分析,植物根系对边坡表层起到了明显的防护效果,根固土层,增加土层抗剪强度。表层土的抗剪强度有所增加,这有益于坡体稳定性和内力长期发展,对水土流失也有抑制作用,从而为后续的生态边坡研究提供理论依据。     

边坡岩土体抗剪强度原位试验研究

针对碟子沟风井场地边坡特征,在边坡典型位置的岩石与土层界面和软弱泥岩夹层处分别进行了原位剪切试验,获得了相应的抗剪强度指标。通过与滑带土相同工况下的室内试验强度指标对比,发现室内试验指标较原位剪切试验获得的内聚力和内摩擦角低,并分析了室内外试验结果差异的原因。试验研究表明,边坡岩土体的大型原位剪切试验对边坡稳定性分析和工程治理优化具有重要价值。     

粉砂土岸坡三维加筋生态护坡结构力学效应研究

加筋生态护坡是土工织物与植草相结合形成的一种护坡形式,在保证工程生态性的同时大大提高了生态护坡的强度,有广泛的应用前景。以黑龙江同抚堤防工程粉砂土岸坡防护工程为例,开展了三维加筋生态护坡结构的现场原位测试与加筋土体力学特性室内试验研究,揭示了该护坡技术固土护坡力学效应。试验结果表明:对比纯植被护坡和遮阳网表层覆盖护坡方式,三维加筋生态护坡结构对土体加筋作用最为有效。土工网可以帮助植被根系在岸坡表层形成良好的加筋层,而植被根系则帮助土工网与岸坡土体更紧密地结合。加筋生态结构效果主要表现为增加了土体黏聚力,但对内摩擦角影响不大;一个生长周期内草本型植被根系加筋区域集中在地面以下20cm左右的深度;土体含水率和含根量对根土复合体抗剪强度有明显影响,随着土体中含根量和含水率的增加,根土复合体抗剪强度呈先增加后减少的趋势,即对于高羊茅这类抗剪型根系,其加固土体时存在最佳含根量和含水率使其强度最高。     

冻融循环下粉砂土屈服及强度特性的试验研究

为研究冻融循环对青藏粉砂土屈服及强度特性的影响,进行环境冷却温度-5℃、室温下融化,不同冻融循环次数及围压下的饱和粉砂土的固结排水三轴剪切试验。结果表明:粉砂土在整个剪切过程中呈现出剪缩的特性,且其应力–应变关系为应变硬化型,冻融循环未改变粉砂土的应力–应变及体变型式。未冻融粉砂土的体积屈服面和剪切屈服面可分别用椭圆型曲线和过原点的线性函数进行描述。冻融循环未改变粉砂土屈服面的形状,且冻融粉砂的体积屈服函数及剪切函数与塑性应变和冻融循环次数的关系可用相应的幂函数形式进行表示。其抗剪强度随着法向应力的增大而增大,随着冻融循环次数呈现出先降低后升高的趋势。冻融循环后,粉砂的黏聚力由4.82 k Pa降至2.07 k Pa,而内摩擦角则由27.11°最低降至22.93°。根据不同冻融循环次数下粉砂强度随法向应力的变化规律,指出可用线性莫尔–库仑准则来描述其强度特性。     

甘肃环县黄土边坡破坏类型及机理研究

在野外调查、室内试验的基础上,对甘肃环县黄土边坡的变形破坏类型及机理进行了研究。研究表明,该区黄土边坡破坏主要分为坡面冲刷、边坡上部滑塌和坡脚冻融破坏三种,并对三种类型的破坏机理进行了深入分析,最后得出黄土含水率低、结构稳定性差、其自身的渗透性和湿陷性为边坡破坏提供了前提条件,而多种不良地质现象的发育破坏了边坡的完整性,成为水流冲蚀的优势通道,影响了边坡的稳定性。     

抗疏力固化剂改性黄土工程性质及其改性机制

 将抗疏力固化剂运用到黄土加固中,并对比水泥、石灰改性黄土性质,探究抗疏力固化剂改性机制。通过强度试验、崩解试验、渗透试验探索改性土工程性质。通过开展水滴入渗、X衍射、电镜扫描、压汞等试验分别分析土样土颗粒表面能、矿物成分、微观结构、孔隙充填情况以探究改性机制。试验结果表明：抗疏力固化剂改性黄土强度、抗崩解性显著提高,渗透性略有降低。水滴入渗试验显示抗疏力改性黄土土颗粒表面自由能极大降低,斥水性明显优于水泥、石灰改性土;不同抗疏力固化剂添量土样X衍射图谱中物象群峰基本相同;SEM图像显示随抗疏力固化剂掺量提高,黄土中粉土颗排列方式基本不变,细小黏附物发生凝聚,附着物略有增多;压汞数据显示抗疏力改性黄土中大、中、小孔隙体积均略有减小,微孔隙明显增多。初步得出抗疏力改性黄土的机制在于：降低土颗粒表面能以提高阻水、抗水性;抗疏力物质包裹土颗粒及细小黏土颗粒发生凝聚来连结土颗粒,强化骨架颗粒连结强度;抗疏力材料膨胀挤密作用较弱,改性黄土通透性好。抗疏力固化剂在改善黄土力学性质、水理性质的基础上,还一定程度上解决了传统固化剂在提高阻水性的同时通透性降低的矛盾。     

降雨条件下含软弱夹层土坡的离心模型试验研究

进行了降雨条件下含软弱夹层黏性土坡的离心模型试验。试验主要研究了降雨条件下坡体的吸力和变形规律,重点分析了软弱夹层对坡体的影响。测量了含软弱夹层黏性土坡的位移和土坡内一点的吸力。试验结果表明由于软弱夹层的遇水软化和高渗透特性,降雨后含软弱夹层黏性土坡在软弱夹层发生滑出。降雨条件下含软弱夹层黏性土坡的变形可以分为均匀变形、错动阶段和滑坡3个阶段。对降雨过程中的吸力变化与坡体应变变化进行了分析,表明可以通过坡体中各点应变的发展反推出降雨入渗时刻和分布。软弱夹层的存在造成了降雨入渗分布的变化,导致了坡体错动带在该处不再连续,并降低了边坡的稳定性。     

膨胀土边坡物理模型试验研究

进行了一系列压实膨胀土的大型静力模型试验,对边坡土体吸湿后的含水率、膨胀变形等进行了实时监测。试验成果显示,膨胀土边坡浅层土体吸湿后其含水率场分布不均匀,干湿分界面处土体易由于不均匀膨胀变形而导致局部剪切错动,并随水分在坡体内的迁移,局部滑动面逐渐向边坡纵深扩展,在不同深度、不同部位形成多重剪切滑动面,最终导致边坡整体塌滑。针对静力模型试验进行了考虑膨胀性的非线性有限元计算,比较了边坡自重条件下和吸湿后应力场的变化,可知吸湿引起顺坡向正应力在干湿分界面处变化剧烈,剪应力明显增大,强度折减法得到的模型试验边坡安全系数仅0.92。研究成果表明：影响膨胀土边坡浅层稳定性的最根本原因并非膨胀土的超固结性或裂隙性,而是土的胀缩特性。