路基边坡坡面冲刷特性与加固材料性能研究

路基边坡冲刷是指降雨形成的坡面水流破坏路基边坡坡面，并冲走坡面表层土体的现象。它是公路领域最为常见的一种病害。目前，对公路路基边坡冲刷问题的研究却很少。本文从理论上较全面、系统地研究了公路路基边坡坡面冲刷的影响因素、产生条件、坡面流的冲刷能力及边坡冲刷稳定性的评价方法，并通过大量试验，开展了边坡加固材料的     

黄土地区桥头的防护

介绍了黄土水理性的特点，从桥头排水的处理、桥台基础的冲刷防护、桥台边坡坡面的防护三方面论述了黄土地区桥头防护措施，防止桥头冲刷，确保桥梁安全。     

边坡冲刷中细沟侵蚀机理研究

结合现有观测研究成果,介绍了边坡冲刷的影响因素,对影响坡面径流水力要素的关键因子进行了分析,对发生坡面细沟侵蚀的临界水力条件进行了计算,并阐述了各水力要素值的计算思路,对促进边坡冲刷中细沟侵蚀机理的研究具有指导作豫。     

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。     

浙南强降雨地区边坡植被混凝土防护基材耐久性能试验研究

基于植被混凝土技术的边坡生态防护是岩质边坡生态建设的一项常用技术，防护基材的耐久性直接影响边坡防护的长期效果。通过设计实验方案，对不同配合比基材的水稳定性和抗冲刷能力进行了研究。研究结果：基材不同配合比的7 d龄期之内水稳强度降低较小，超过7 d后，随着基材强度提高，饱水浸泡的试块水稳强度降低幅度较大，在工程中采取措施避免基材收到水体长时间浸泡。基材3 d抗冲刷能力较差，但7 d后抗冲刷能力明显提高，在施工过程中加强坡面初期防护工作。     

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。     

绿化斜坡的侵蚀机理及侵蚀防治研究

从斜坡坡面侵蚀的影响因素、植被对坡面防护作用的分析、有植被的斜坡坡面抗侵蚀的安全性估算、防止土壤侵蚀的方法四个方面研究了绿化斜坡的侵蚀机理及侵蚀防治方法,以期对生态护坡技术提供有益的建议和结论。     

山区公路坡面防护措施应用研究

我国现有的山区公路的等级较低，大多是三级和三级以下公路，交通量也较小，公路排水系统的完整性较低。与平原微丘区公路相比，山区公路的特点是纵坡起伏大，平面弯道多，填挖量大，因此，其排水系统的设计更为复杂，尤其是人工坡面（路堑和路堤坡面）排水和冲刷防护。本文深入分析了山区公路坡面防护的措施及适用性，并据此提出了坡面防护的二次设计方法。     

陕西公路黄土边坡坡面植物防护措施研究

通过几条高速公路典型边坡坡面防护情况的调查,总结了公路黄土边坡坡面防护采用的主要技术方法,分析了各方法的防护效果,同时,指出了黄土边坡植被防护存在的问题,以便为其他地区黄土边坡植被防护提供指导。     

推荐一种泥石流坡面侵蚀物源量的计算方法

在收集、研究前人研究成果的基础上,应用土壤水蚀模型和流域泥沙输移比初步建立了泥石流坡面侵蚀物源量计算模型,同时列举了降雨侵蚀力因子、土壤可蚀性因子、地形因子及植被覆盖因子等水蚀因子的标准算法和经验算法,具有较强的理论依据,对泥石流坡面侵蚀物源量计算具有借鉴意义。     

植被护坡机制及应用研究

植被护坡就是利用植被涵水固土的原理来进行边坡加固及坡面防护。研究结果显示，植被护坡的机制为：（1）木本植物深根对边坡岩土体有锚固作用；（2）草本植物浅根对边坡岩土体有加筋作用；（3）植被覆盖层可以防止坡面冲刷。植被护坡的特点主要有：（1）植被护坡在初始时，作用力较弱，但随着植物的生长，作用力逐渐加强；（2）植被根系作用力及作用范围有限：（3）植被护坡要求边坡处于相对稳定状态。在此基础上，对植被护坡技术的环境适应性以及植被护坡技术的流程模式进行探讨，并提出将传统的边坡加固技术与植被护坡技术有机地结合起来，发挥二者各自的优点，既保证边坡的安全稳定，以及加固措施的长期有效，又实现坡面植被的快速恢复及生态环境保护。     

红层泥岩边坡生态防护机制研究

生态防护已较广泛地应用于红层边坡，但红层边坡生态防护的理论尚未进行系统研究。选择典型工点，对红层泥岩边坡进行生态防护前后的现场降雨试验和边坡浅层的温度场、含水量的长期监测试验，研究红层泥岩边坡生态防护控制表层快速风化的机制。总结出生态防护主要通过消除红层泥岩风化碎屑的冲蚀、改变红层泥岩坡体浅层的温度场和含水量三方面的功能来控制红层泥岩边坡的快速风化。更为重要的足，高温季节时生态防护避免了雨水与红层泥岩边坡表面的直接接触，使浅层坡体不会产生过高的温差，从而消除了泥岩表层因热应力引发的快速风化。     

降雨入渗对非饱和土边坡稳定性的影响

研究降雨入渗对边坡稳定性的影响规律。采用有限元法进行非饱和土边坡的二维非稳态渗流计算,考虑基质吸作用利用极限平衡法进行非饱和土边坡稳定安全系数计算,进而通过算例计算,分析了降雨过程中及降雨之后,边坡内孔隙水压分布、潜在滑裂面位置以及边坡稳定安全系数的变化情况。着重分析了降雨强度和降雨持续时间的影响,并特别注意分析降雨结束后的边坡稳定性。算例表明某些情况下边坡安全系数最小值出现在降雨之后的数小时或数天,而非降雨的过程中或降雨刚刚结束之时。     

不同降雨条件下顺层边坡力学响应模型试验研究

 为研究降雨条件对顺层边坡坡体内部力学响应特征的影响,结合叠加喷洒降雨技术和光纤光栅监测技术,开展不同降雨类型及支护条件下顺层边坡的地质力学模型试验,分析雨水入渗对于坡体位移、孔压力以及支护结构受力的影响等。试验结果表明,对于无支护边坡,在短时间暴雨条件下,位移和孔压力变化主要发生在降雨期间的坡体表层附近,坡体表层前端处雨后位移的增幅较大且孔压力的消散较快,坡体稳定性的主要影响因素是超孔压的累聚和消散;在长时间小雨条件下,位移和孔压力的影响范围逐渐向深部扩展,雨后位移仍保持较大的增长速率但孔压力消散较慢,坡体稳定性的主要影响因素是雨水入渗软化软弱夹层。相对于无支护边坡,有支护边坡的坡体位移和孔压力均显著减小,这主要是由于支护结构的施加限制坡体表面裂缝的扩展,从而减弱雨水的入渗,在总降雨量相同的情况下,短时间暴雨条件时支护结构的受力较快达到稳定,长时间小雨条件下支护结构的受力调整的速率较慢,在降雨试验结束6 h后,坡体前端推力最大值出现的位置不同,前者最大值出现在顶层,后者最大值出现在中层,且后者相应位置处的数值是前者的1.5～1.7倍。试验成果对于类似边坡工程的施工设计及加固维护具有参考意义。     

降雨强度对松散堆积土斜坡破坏的模型试验研究

通过在室内构建泥石流源区松散堆积土体斜坡模型,采用三种不同降雨强度对其稳定性进行研究。得出了不同降雨强度下斜坡土体流失规律与斜坡的失稳方式。结果表明：在低雨强（26mm/h）作用下,松散斜坡的土体流失量最少,并以坡面侵蚀为主;在中、高雨强（51mm/h,68mm/h）作用下,首先表现为坡面侵蚀和沟道侵蚀,进而是大规模土体流滑破坏,在土体累积流失量与时间曲线上有突变点;在高雨强作用下,形成了阵性泥石流。     

考虑降雨影响的非饱和土基坑边坡突变失稳分析

降雨入渗往往是非饱和土基坑边坡失稳的主要诱发因素之一,同时边坡失稳又具有突发性。基于突变理论提出了考虑降雨入渗影响的非饱和土基坑边坡稳定性分析方法。根据分析边坡稳定性的塑性极限方法的上限理论建立了边坡失稳尖点突变模型,并得出边坡突发式滑坡的特征关系式,用突变理论对非饱和土边坡稳定进行了初步研究。研究表明,基坑边坡失稳是一种突发性的破坏,外界环境的变化(如降雨入渗导致土体抗剪强度的降低)是基坑边坡发生突发性破坏的决定性因素。     

考虑降雨入渗影响的非饱和土边坡瞬态安全系数研究

以土壤体积含水率作为控制变量,应用非饱和土水分运动基本理论建立了降雨入渗过程中土体瞬态含水率的计算模型并且编制了计算程序,在计算模型中通过改变边界条件考虑了降雨过程中土壤入渗能力的变化,采用非饱和土强度理论和极限平衡方法,得出了可以考虑基质吸力影响的边坡安全系数计算公式,编制了计算程序,最后通过具体的算例,讨论了降雨入渗对土质边坡稳定性的影响.     

降雨特性对土质边坡失稳的影响

 通过降雨诱发土质边坡失稳的模型试验及已有研究成果来探讨降雨特性对边坡失稳的影响,并以此来选取出合适的雨量预警参数。研究结果表明：高强度降雨较易使边坡产生流滑破坏且冲蚀现象较为明显;而低雨强长历时的降雨较易使边坡深层土体的孔隙水压力增加,因此较易产生滑动型破坏且滑坡体的规模也较大;此外,降雨型滑坡存在“门槛累积雨量”。该研究成果揭示了降雨入渗对边坡稳定性的作用机制,并以此建议采用降雨强度与累积雨量作为雨量预警基准所需的参数,其中降雨强度参数可用时雨量表示,时雨量可用以衡量流滑型滑坡和泥石流灾害,而累积雨量则有助于评估滑动型滑坡的灾害。     

Method of mitigating the surface erosion of a high-gradient mudstone slope in southwest Taiwan

Soft mudstone dominates the rock mass at southwest Taiwan. Mudstone slakes significantly when it meets water due to a short diagenetic period and poor cementation. Gulleys are visible on the surface of mudstone slopes after rainfall. The low slaking durability resistance of the mudstone causes not only geographical badland but also erosion problems on the highway slopes in the mudstone area. An effective countermeasure for protecting the mudstone slope must contribute to a reduction in surface erosion; facilitate drainage from the slope surface during rainfall; and incorporate a high-strength structure to fight against swelling stress, preserve vegetation, and contribute to slope stabilization. In this study, a new slope erosion countermeasure, the soil-tyre-vegetation method (STV), was applied to an excavated mudstone slope in southwest Taiwan. STV utilizes waste tyres, H-beams, and geotextile. Waste tyres are good for preserving the soil for vegetation on mudstone slopes, mitigating slope erosion. The H-beams support the weight of the vegetation and the soil-filled tyres. The geotextile prevents the loss of fine-grain soil and guarantees drainage from the slope during heavy rainfall. The experimental results for a mudstone slope with a slope angle of 45° showed that STV protected the mudstone slope and improved the condition of the vegetation on it.     

降雨入渗对边坡稳定影响的实例分析

以东江-深圳供水改造工程金湖泵站左岸边坡为例，分析影响边坡稳定的主要原因是地层岩性软弱，地区降雨量大，降雨入渗边坡后无法排出，聚集在混凝土防护层下，土体吸水软化，强度降低，导致坡面附近安全系数降低，边坡失稳。采用线弹性有限元及Mohr-Coulomb屈服准则进行土体应力、应变和破坏接近度计算，结果表明，边坡开挖后在自然状态下基本稳定，但随着降雨入渗边坡深度的增大，边坡坡面附近破坏接近度不断提高，破坏范围逐渐增大，边坡将町能由局部破坏发展为整体滑动破坏。