[發(fā)明專利]生態(tài)混凝土護(hù)坡復(fù)合結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性研究方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610132405.X
• 申請日: 2016-03-09
• 公開（公告）號: CN105714738B
• 公開（公告）日: 2019-01-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 趙玉青;邢毅;宗秋果;王麗梅;王靜
• 申請（專利權(quán)）人: 華北水利水電大學(xué)
• 主分類號: E02B3/12
• 分類號: E02B3/12;E02B1/02
• 代理公司: 鄭州豫開專利代理事務(wù)所(普通合伙) 41131
• 代理人: 朱俊峰

1.生態(tài)混凝土護(hù)坡復(fù)合結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性研究方法，其特征在于：包括以下步驟：

（1）、對岸坡土體內(nèi)部穩(wěn)定性進(jìn)行分析；

（2）、對岸坡土體平面穩(wěn)定性進(jìn)行分析計算；

（3）、進(jìn)行抗滑穩(wěn)定性試驗，并對抗滑穩(wěn)定性試驗結(jié)果進(jìn)行分析；

（4）、進(jìn)行抗雨水沖刷穩(wěn)定性試驗，并對抗雨水沖刷穩(wěn)定性試驗結(jié)果進(jìn)行分析；

所述步驟（3）包括以下內(nèi)容：

在120cm×120cm的方形木板上面覆蓋2cm厚岸坡處采集的土壤，模擬成人工可調(diào)坡度的護(hù)岸；按照不同類型的組合形式，依次進(jìn)行下面六組對比試驗；

①、木板上面只覆蓋有2cm厚的土層，把土層夯實，坡比為1:4時，土層穩(wěn)定，沒有出現(xiàn)滑動；坡比增大為1:3時，土層能夠繼續(xù)維持穩(wěn)定；再次調(diào)整坡度直到土層無法維持自身穩(wěn)定開始下滑時止，量取垂直高度H和水平長度L值計算出坡比為1:1.6；

②、在木板上表面覆蓋2cm厚的土層，把土層夯實，土層上按“角對角”的形式擺放4塊六邊形格埂混凝土塊，坡比為1:4時，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，沒有出現(xiàn)滑動；坡比增大為1:3時，結(jié)構(gòu)仍然能夠維持穩(wěn)定；再次調(diào)整坡度直到結(jié)構(gòu)無法維持自身穩(wěn)定開始下滑時止，量取垂直高度H和水平長度L值計算出坡比為1:1.9；

③、在木板上表面覆蓋2cm厚的土層，把土層夯實，土層上按“角對角”的形式擺放4塊呈六邊形的無砂大孔生態(tài)混凝土板，坡比為1:4時，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，沒有出現(xiàn)滑動；坡比增大為1:3時，結(jié)構(gòu)仍然能夠維持穩(wěn)定；再次增大坡度直到結(jié)構(gòu)無法維持自身穩(wěn)定開始下滑時止，量取垂直高度H和水平長度L值計算出坡比為1:1.6；

④、在木板上表面覆蓋2cm厚的土層，把土層夯實，土層上按“角對角”的形式擺放4塊六邊形格埂混凝土塊，在每個格埂混凝土塊內(nèi)部再對應(yīng)放置一塊六邊形無砂大孔生態(tài)混凝土板；當(dāng)坡比定為1:4時，復(fù)合結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，沒有出現(xiàn)滑動現(xiàn)象；將坡比增大為1:3時，復(fù)合結(jié)構(gòu)仍然能夠維持穩(wěn)定；再次增大坡度直到復(fù)合結(jié)構(gòu)無法維持自身穩(wěn)定開始下滑時止，量取垂直高度H和水平長度L值計算出坡比為1:1.5；

⑤、在木板上表面覆蓋2cm厚的土層，把土層夯實，土層上按“角對角”的形式擺放4塊六邊形格埂混凝土塊，在每個格埂混凝土塊內(nèi)部再對應(yīng)放置一塊六邊形無砂大孔生態(tài)混凝土板，再將每塊無砂大孔生態(tài)混凝土板上面鋪3cm厚的營養(yǎng)土，使?fàn)I養(yǎng)土表面和六邊形格埂混凝土塊齊平；當(dāng)坡比定為1:4時，復(fù)合結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，沒有出現(xiàn)滑動現(xiàn)象；將坡比增大為1:3時，復(fù)合結(jié)構(gòu)仍然能夠維持穩(wěn)定；再次增大坡度直到復(fù)合結(jié)構(gòu)無法維持自身穩(wěn)定開始下滑時止，量取垂直高度H和水平長度L值計算出坡比為1:1.5；

⑥、在木板上表面覆蓋2cm厚的土層，把土層夯實，土層上按“角對角”的形式擺放4塊六邊形格埂混凝土塊，在每個格埂混凝土塊內(nèi)部再對應(yīng)放置一塊六邊形無砂大孔生態(tài)混凝土板，再將每塊無砂大孔生態(tài)混凝土板上面鋪3cm厚的草皮；當(dāng)坡比定為1:4時，復(fù)合結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，沒有出現(xiàn)滑動現(xiàn)象；將坡比增大為1:3時，復(fù)合結(jié)構(gòu)仍然能夠維持穩(wěn)定；再次增大坡度直到復(fù)合結(jié)構(gòu)無法維持自身穩(wěn)定開始下滑時止，量取垂直高度H和水平長度L值計算出坡比為1:1.5；

針對上述六組試驗結(jié)果分別進(jìn)行分析，具體分析如下：

所述第②組：六邊形格埂混凝土塊自重大，與土壤接觸面比較小，抗滑摩擦力也相應(yīng)較小，在僅有六邊形格埂混凝土塊護(hù)岸時容易出現(xiàn)下滑；

所述第③組：無砂大孔生態(tài)混凝土板塊內(nèi)部空隙較多、自重小，且與土壤接觸面積較大，抗滑摩擦力也相應(yīng)較大，僅使用無砂大孔生態(tài)混凝土板塊時比六邊形格埂混凝土塊抗滑穩(wěn)定性好；

所述第④組：將六邊形格埂混凝土塊和無砂生態(tài)大孔混凝土板塊復(fù)合結(jié)構(gòu)作為土坡的護(hù)坡材質(zhì)時，整體抗滑性能較使用單一型材質(zhì)稍好些；

所述第⑤和第⑥組：六邊形格埂混凝土塊和無砂大孔生態(tài)混凝土板塊復(fù)合結(jié)構(gòu)上面鋪設(shè)營養(yǎng)土層或者草皮時，抗滑穩(wěn)定性沒有進(jìn)一步的提高，基本無變化；

所述第⑥組：由于試驗時移植的草皮是根系切割整齊后鋪設(shè)到無砂大孔生態(tài)混凝土板塊的，無法得出根系生長一段時間后透過生態(tài)混凝土扎進(jìn)岸坡土壤內(nèi)是否對護(hù)坡整體抗滑穩(wěn)定性產(chǎn)生影響，需要在室外試驗場地進(jìn)行裝配式生態(tài)混凝土護(hù)岸施工，模擬黃河岸坡真實情況，通過一定的植物生長周期，待草根深入土壤內(nèi)后，觀察岸坡整體抗滑穩(wěn)定性；

所述步驟（4）包括以下內(nèi)容：通常情況下護(hù)坡表面要受到降雨濺擊和雨水徑流沖刷的影響，根據(jù)現(xiàn)有的坡面沖刷機(jī)理分析，坡面植被在生長到一定程度后，降雨濺擊對坡面的沖刷影響就可以忽略不計，此時的沖刷則主要是由雨水徑流產(chǎn)生；

設(shè)定模擬降雨強度為110mm/h，首先制作一塊長70cm、寬60cm的方形木板，在長側(cè)邊沿加兩塊高8cm薄護(hù)板，木板面鋪上塑料膜，以防止土壤在水流沖刷下從兩邊側(cè)和下部流出塑料膜上鋪一層土，塑料膜上面覆蓋2cm厚岸坡的土壤層，結(jié)合前面復(fù)合結(jié)構(gòu)抗滑穩(wěn)定性試驗得出的數(shù)據(jù)，試驗設(shè)1:4、1:3、1:1.5三個坡比，由模擬雨強、坡度、木板面積計算出模擬流量，按照每小時水量的多少定量從木板頂部往下形成不同雨強下的人造徑流沖刷土壤；為了有效研究人造雨水徑流對土壤沖刷程度的影響，擬定木板上放置土、土＋六邊形格埂混凝土塊、土＋無砂大孔生態(tài)混凝土板塊、土＋六邊形格埂混凝土塊＋無砂大孔生態(tài)混凝土板塊四種組合形式，水流沖刷土壤時在底部收集流下的材質(zhì)，由不同組合結(jié)構(gòu)狀態(tài)下土壤流失質(zhì)量計算出對應(yīng)的土壤侵蝕模數(shù)，定量分析裝配式生態(tài)混凝土護(hù)坡抗雨水沖刷穩(wěn)定性；在1:1.5坡比下只測試土＋六邊形格埂混凝土＋無砂大孔生態(tài)混凝土板塊復(fù)合結(jié)構(gòu)的抗雨水沖刷穩(wěn)定性。