降雨条件下路基边坡植被防护室内冲刷试验研究长沙理工大学.doc

降雨条件下路基边坡植被防护室内冲刷试验研究长沙理工大学.doc湖南省大学生研究性学****和创新性实验计划
项目结题附件

项目名称: 降雨条件下路基边坡植被防护
室内冲刷试验研究
项目编号: 120
学生姓名: 王玲;陈乐;王前;郑东书
所在学校和院系: 长沙理工大学土木与建筑学院
项目实施时间: ~
指导教师: 张永杰讲师;王桂尧教授
联系电话: **********
填表日期:
湖南省教育厅
2012年制
一、基本情况
项目名称
强降雨条件下路基边坡植被防护室内冲刷试验研究
立项时间

完成时间

项
目
主
要
研
究
人
员
序号
姓名
学号
专业班级
所在院(系)
项目中的
分工
1
王玲
200825020103
岩土工程
土木与建筑学院
方案、试验与报告
2
陈乐
200825020123
岩土工程
土木与建筑学院
试验、记录与数据分析
3
王前
200825020218
岩土工程
土木与建筑学院
方案、试验与现场监测
4
郑东书
200825020226
岩土工程
土木与建筑学院
试验、现场监测与报告
5
二、研究成果简介
项目研究的目的、意义;研究成果的主要内容、重要观点或对策建议;成果的创新特色、实践意义和社会影响;研究成果和研究方法的特色。限定在2000字以内。
1. 研究目的与意义
植被防护是公路建设中一种最主要的边坡生态防护形式,但在南方多雨地区,由于坡面土壤强度很低,在强降雨时植被绿化后仍然易于受到强降雨的雨水冲刷、雨水强入渗影响而造成边坡的垮塌,若土质较差、坡度较陡或坡高较大时这种冲刷和入渗引起的破坏更为严重,特别在植被防护施工刚完成的1~2年内,这种植物尚未长好坡面的防冲刷作用很弱,坡面土壤很容易受雨水冲刷和雨水入渗的影响而发生边坡滑塌破坏。因此,本创新实验项目结合交通部西部课题“强降雨地区路域边坡生态防护新技术研究”进行相关植被防护室内外试验,具有重要的理论意义与工程实践指导价值;通过相关室内外试验,提出适合强降雨地区的边坡植被防护方法
,为实际工程设计提供借鉴。
2. 研究成果的主要内容、重要观点或对策建议
根据湖南省高速公路路堑边坡植被防护常用建植方式与草种,室内试验采用土工格室、菱形铁丝网和三维网格三种建植方式,草种主要探讨冷季型植物高羊茅与暖季型植物百喜草。采用变角度边坡室内模拟装置与降雨系统进行室内植被防护试验。各种建植方式下,不同植被在不同坡比下降雨强度与边坡表层土体冲刷量的关系如图1、2所示。由此可知:
图1 坡比1:
(1)对于不同的植被,建植方式的固土效果与抗冲刷性能均为土工格室最好,三维网垫次之,菱形铁丝网最差。
(2)同一边坡在相同降雨强度下,边坡土体冲刷量随坡角的增大而减小,但存在一个临界冲刷坡角,试验表明一般为40°左右;随降雨强度的增大,单位时间、面积的冲刷量增大;百喜草抗冲刷能力优于高羊茅。
(3)百喜草具有良好的抗冲刷能力和再生能力,但其耐寒性较差,深秋季节褪色,冬季进入休眠,常青期约300 d左右。高羊茅属冷季型草种,耐寒性强,常青期约340 d左右。
(4)百喜草为匍匐型草类,地上走茎粗壮发达,节间短簇密生,固土能力强,抗冲刷能力很强,是适宜引种的优良护坡草种。高羊茅出苗齐,成坪快,根系深,但草坪植株密度小,为丛生型,很难形成草皮,抗冲刷能力较弱。
图2 坡比1:1时降雨强度与冲刷量关系
在室内试验基础上,结合实际工程进行现场植被防护试验,采用土工格室建植方式,草种选用高羊茅、白三叶、狗牙根与百喜草。不同观测区平均株高与根长随生长时间的变化关系如图3、4所示,观测区1、区2、区3分别为试验区底部、中部与顶部。由此可知:
(1)冷季型草种播种后约10 d发芽,生长期约140 d,之后其根系与株高均生长较缓慢;而暖季型草种2月中旬播种后至当年4
月中旬才开始生长,主要因为4月中旬之前气候较低。
图3 不同观测时间下株高变化曲线
图4 不同观测时间下根长变化曲线
(2)高羊茅在播种后100 d内根系生长速度大于白三叶,之后白三叶根系的生长速度超过了高羊茅,且根系的最后长度要比高羊茅大,前者可达140 mm,而后者不大于110 mm;在前三个月,百喜草根系长势强于狗牙根,此后狗牙根根系长于百喜草,百喜草根系最长为
105 mm,而狗牙根可达125 mm。
(3)高羊茅株高至生长以来一直大于白三叶,前者株高可达300 mm,后者不超过200 mm;百喜草株高一直低于狗牙根,前者最大为175 mm,后者株高可达375 mm。
(4)观测区1和观测区