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随着我国基础建设的快速发展,产生了大量的高陡边坡,如开矿产生的边坡、挖方边坡、路堤填方边坡等,由于其坡度大,稳定性受到严重的影响,并且对水土保持、生态保护、环境污染等也都造成了严重的影响。因此,高陡边坡的防护及绿化成为工程建设中不可回避的问题。将纤维加筋土应用于陡坡绿化工程中能够有效的改善陡坡的稳定性,并实现对陡坡的绿化,达到保护坡面、稳定坡体、减少水土流失以及恢复生态、美化景观的效果。
近些年来,纤维加筋土已被广泛应用于岩土工程中,并吸引了很多国内外研究人员的关注,但是关于它的研究更多的是一些室内物理力学性质的研究,将其应用于绿化工程中的研究还很少。同时,关于植被绿化的研究多集中于根系固土机理的研究,即研究范围仅限于根-土相互作用,纤维加筋土应用于植被护坡后,纤维也间接参与了固土作用,国内外少见纤维-根-土之间的相互作用方面的研究,做相关研究具很大的理论意义。
本文在分析现有研究资料的基础上,通过室内土工实验,包括击实实验、液塑性实验、无侧限抗压强度实验、直剪实验,研究原料土、纤维土的物理力学性质,分析纤维土强度的影响因素。接着在室内实验结果的基础上,开展了室外的绿化试验,观测了不同坡度的边坡按不同比例掺入一定量的纤维后对边坡的稳定性及绿化效果影响,研究了诸多因素间的相互关系,并对狗牙根的根系分布形态做了详细的观测描述。然后结合室内试验和室外试验结果,研究了纤维加筋土应用于陡坡绿化工程中的作用机理,提出了根系-纤维土固土及绿化机理,并进行了纤维加筋土应用于陡坡绿化工程中最优方案分析。
通过研究得出结论主要有以下几点:
(1)在边坡土体中加入纤维能够有效的改善土体的强度,且纤维种类、长度和含量不同,土体的强度相应地有所差异。纤维长度和含量对纤维土的无侧限抗压强度和抗剪强度的影响呈现相同的趋势,即强度均随着纤维长度和含量的增加而增加,当纤维含量超过0.2%时,随着纤维含量的增加无侧限抗压强度值提高不大。
(2)相比素土边坡,纤维加筋土能够实现对陡坡的绿化,特别是坡度大于45°时,纤维加筋土陡坡的绿化效果及稳定性有着显著的改善。但纤维的长度及含量不同对陡坡的绿化效果及稳定性的影响也不同,相同坡度相同纤维含量下长纤维陡坡的绿化效果及稳定性较短纤维的好;相同坡度相同纤维长度下纤维含量为0.2%时,陡坡的绿化效果及稳定性最好。同时坡度不同陡坡的绿化效果及稳定性也不同,坡度越大,其绿化效果及稳定越差,特别是坡度大于45°左右时坡度对稳定性的影响率加剧,破坏现象严重。
(3)纤维加筋土应用于陡坡绿化过程中的作用机理为:纤维-根系的力学效应和抗侵蚀作用,力学效应表现为纤维在整个护坡作用过程中的加筋作用和植被发育完善后发达根系的加筋作用,植物根系的加筋作用主要以增加土体的抗剪强度来体现;抗侵蚀作用表现为抗蚀性、抗冲性和提高土体的渗透性,其中抗冲性作用最为显著,表现为拦截雨水、减缓片流及支撑作用。