边坡植被混凝土挂植生板

高速公路植被护坡的几种施工工艺路基边坡状态关系到路基的稳定性，进而影响公路路面的使用品质和通过能力。

因公路完全处于自然环境中，其路基边坡容易遭受雨雪、流水侵害。

植被可以护坡、绿化环境、提升公路景观效果。

针对不同的路基（路堑）边坡的结构、土质、状态，可以分别采用骨架植草护坡、土工各室植草护坡、液压喷播之草护坡、高陡边坡植草护坡和TBS植草护坡等工艺，使边坡以致路基保持长久的良好状态。

高速公路使用品质路基边坡植草护坡路基是公路的基本构造物之一，是路面的基础。

它在很大程度上决定了公路的使用品质和通过能力，因此路基应由足够的承载能力和良好的稳定性。

路基边坡状态直接关系到路基的稳定性和使用质量，但随着公路使用时间的延长，路基边坡不免遭受到破坏。

路基边坡的破坏主要有两种形式：一是边坡自身的稳定性不够，慢慢变形以致最终失稳——整体或局部滑坡；二是由于雨雪、流水对边坡的浸润、侵蚀而造成边坡土壤流失。

因为公路完全处于自然环境中，路基（边坡）水毁现象防不胜防，它直接导致路面的破坏，而且修复难度大、费用高。

因此，路基边坡防护引起公路设计、施工、管理和养护等单位的高度重视。

目前国内外高速公路路堤（路堑）边坡防护的形式多种多样，而且多数高速公路路基边坡还大量采用了植草防护的方法，取得了较好的防护效果和环境景观效果。

1、路基植草护坡的种类目前，路基植草护坡大体上分为草皮护坡、三维植被网护坡和藤蔓植物护坡等3类。

1.1、草皮护坡铺草皮是较常用的一种护坡绿化技术。

它是将人工培育的生长优良健壮的草坪，用平板铲或起草机铲起，运至待防护、绿化的路基坡面，按照一定的规格要求重新铺植，使路基边坡迅速形成草坪的护坡绿化技术。

与直接播撒草种护坡技术相比，铺草皮护坡的特点是：（1）成坪时间短、速度快。

采用铺草皮方法可实现“瞬时成坪”，因此对于急需植被防护的边坡，采用铺草皮是首选方法。

（2）护坡功能见效快。

由于浦草皮能立刻实现草坪覆盖，因此依靠其地表覆盖，在一定程度上可减弱雨水的溅蚀和坡面径流，降低水土流失，迅速发挥护坡功能。

汇总常用生态边坡治理方法及适用性一、一般边坡的植被护坡方法方法：1、铺草皮护坡铺草皮护坡是较常用的一种护坡绿化技术，是将培育的优良健壮的草坪，用平板铲或起草皮机铲起，运至需绿化的坡面，按照一定的大小规格重新铺植，使坡面迅速形成草坪的护坡绿化技术。

适用性：应用地区：各地取决可应用，但是在干旱半干旱地区应保证养护用水的持续供给。

边坡状况：各类土质均可应用，强风化岩质边坡也可应用常用于路基边坡。

对边坡的要求为：坡率一般不超过1:1.0，局部不可陡于1:0.75；坡高一般不超过10m；要求为稳定边坡。

适用季节：春、夏、秋季均可施工，适宜施工季节为春秋两季。

2、植物带护坡采用专用机械设备，依据特定的生产工艺，把草种、肥料、保水剂等按一定的密度定植在可自然降解的无纺布或其他材料上，并将过机器的滚压和针刺的复合定位工序。

适用性：应用地区：各地取决可应用，但是在干旱半干旱地区应保证养护用水的持续供给。

边坡状况：一般用于土质路堤边坡，土石混合路堤边坡经处理后可用，也可应用于土质路堑边坡；常用破率为1:1.5~1:2.5,破率超过1:1.25的时候结合其他方法使用，坡高一般不超过10m，要求为稳定性边坡。

适用季节：一般为春季和秋季进行，尽量避免在暴雨季节施工。

3、液压喷播植草护坡液压喷播植草护坡，是国外近十多年新开发的一项边坡植物防护措施，是将草籽、肥料、粘着剂、木纤维、土壤改良剂、上色素等按一定比例在混合箱内配水搅匀，通过机械加压喷射到边坡坡面而完成植草施工的高效绿化技术。

适用性：应用地区：各地取决可应用，但是在干旱半干旱地区应保证养护用水的持续供给。

边坡状况：一般用于土质路堤边坡，土石混合路堤边坡经处理后可用，也可应用于土质路堑边坡；常用破率为1:1.5~1:2.5,破率超过1:1.25的时候结合其他方法使用，坡高一般不超过10m，要求为稳定性边坡。

适用季节：一般为春季和秋季进行，尽量避免在暴雨季节施工。

4、三维植被网护坡三维植被网亦称固土网垫，是以热塑性树脂为原料，经挤出、拉伸等工序形成相互缠绕、在节点上相互融合底部为高模量基础层的三维立体结构网垫。

边坡支护的五种方法边坡支护的五种方法边坡是指地面与斜坡相接的部分，由于地形、自然力和人为因素等原因，边坡往往会出现滑坡、崩塌等问题，严重危害着人们的生命财产安全。

为了保障人们的安全和减少经济损失，需要对边坡进行有效的支护。

下面将介绍五种常见的边坡支护方法。

一、喷射混凝土法喷射混凝土法是一种常见的边坡支护方法。

通过高压泵将水泥、砂子、碎石等材料混合后喷射到需要支护的斜坡上，形成一层厚度达到10-20cm左右的混凝土层。

这种方法适用于斜度比较大、土质松软或有水流冲刷等情况下进行支护。

二、挖孔灌注桩法挖孔灌注桩法是一种比较常用的钢筋混凝土桩式支护方法。

通过在斜坡上开挖孔洞，然后在孔洞内注入钢筋混凝土，在地下形成一个强有力的支撑体系。

这种方法适用于斜坡较高、土质较软、地下水位较高等情况下进行支护。

三、钢筋网格加固法钢筋网格加固法是一种比较简单的边坡支护方法，它通过在斜坡表面铺设钢筋网格，并用锚杆将其固定在斜坡上，形成一个强有力的支撑体系。

这种方法适用于斜度不大、土质不太松软的情况下进行支护。

四、悬索锚索挂网法悬索锚索挂网法是一种比较复杂的边坡支护方法，它通过在斜坡上设置悬索和锚索，并在其上方悬挂防护网，形成一个强有力的支撑体系。

这种方法适用于斜度比较大、土质松软或有水流冲刷等情况下进行支护。

五、绿化生态修复法绿化生态修复法是一种比较新颖的边坡支护方法，它通过在斜坡上进行植被覆盖和生态修复，使得原本裸露的岩石或土壤表面变得绿意盎然，从而达到边坡支护的目的。

这种方法适用于斜度不大、土质不太松软的情况下进行支护。

总结以上就是五种常见的边坡支护方法，每种方法都有其适用范围和特点，需要根据实际情况进行选择。

在进行边坡支护时，还需要考虑到施工难度、成本等因素，并采取相应的措施来保障工程质量和安全。

边坡支护措施1. 引言在土木工程中，边坡是指山体或道路旁边的斜坡。

由于重力、水流、地震等外力的作用，边坡容易发生滑坡、塌方等灾害。

为了保障边坡的稳定和安全，需要采取相应的边坡支护措施。

本文将介绍几种常见的边坡支护措施，包括土石方支护、深层锚固支护、植被修复等方法。

2. 土石方支护土石方支护是一种常用的边坡支护措施。

具体方法包括护坡、挡土墙、边坡面加筋等。

2.1 护坡护坡是指在坡面上进行养护，防止坡面出现冲刷和侵蚀。

一般情况下，护坡的方法主要有植被覆盖、石垫子、混凝土护坡、护坡板等。

2.1.1 植被覆盖植被覆盖是一种简单且经济的护坡方法。

通过种植植物，可以增加坡面的抗冲刷性和稳定性。

常见的植被覆盖方法有草坪、绿化带等。

2.1.2 石垫子石垫子是一种常见的护坡材料，它能够增加坡面的粗糙度，防止冲刷和侵蚀。

石垫子一般由大小不等的石块堆积而成。

2.1.3 混凝土护坡混凝土护坡是一种较为坚固和耐久的护坡方法。

通过浇筑混凝土，可以形成坚实的坡面，防止坡体滑动和冲刷。

混凝土护坡可以采用预制波形护坡板、喷混凝土护坡等方式。

2.2 挡土墙挡土墙是一种应力连续体结构，用于抵抗边坡土体的水平和垂直力。

挡土墙一般由混凝土、钢筋混凝土等材料构成。

常见的挡土墙类型有重力挡土墙、抗滑桩墙等。

2.3 边坡面加筋边坡面加筋是一种增加边坡抗滑和抗冲刷能力的方法。

常见的边坡面加筋材料包括钢丝网、钢筋网等。

通过将这些材料固定在坡面上，可以增加坡面的力学性能。

3. 深层锚固支护深层锚固支护是一种边坡支护的高级方法。

它通过在坡体深处设置锚杆或锚索来增加坡体的稳定性。

深层锚固支护可以分为预制锚杆和灌注锚杆两种方式。

3.1 预制锚杆预制锚杆是指在坡体中预先安装好的钢筋混凝土杆。

预制锚杆一般由钢筋和混凝土组成，通过设置在坡体内部，可以增加坡体的强度和稳定性。

3.2 灌注锚杆灌注锚杆是指通过钻孔的方式将锚杆灌注到土体中。

灌注锚杆一般由钢筋和灌浆材料组成，通过灌浆材料的固化，可以增加土体与锚杆之间的摩擦力和抗滑能力。

用于矿山边坡生态修复的植被混凝土技术研究作者：张东东来源：《南方农业·中旬》2021年第09期摘要矿产资源的开采为国民经济发展做出了非常重要的贡献，但在资源开采的同时产生了很多矿山边坡，对附近的生态环境造成了不良影响。

以植被混凝土生态修复技术为研究对象，对其基本内涵、原料及配合比、主要的技术指标等进行了介绍，重点阐述了植被混凝土新技术的工艺流程，并分析了该技术在矿山边坡生态修复中产生的生态效益和经济效益。

关键词矿山边坡;生态修复;植被混凝土;水土流失中图分类号：TU528.53 文献标志码：B DOI：10.19415/ki.1673-890x.2021.26.100矿产资源是我国资源结构体系中非常重要的构成部分，为我国社会经济发展作出了非常重要的贡献。

随着我国经济总量的不断提升，对矿产资源的需求量也不断增加[1]。

但是，在矿产资源开采过程中会形成大量的矿山边坡，对周围的生态环境造成不良影响。

在我国大力建设生态文明的背景下，有必要采取措施对矿山边坡进行生态修复[1]。

目前，针对矿山边坡生态修复问题，研究开发了一种植被混凝土技术，不仅可以确保边坡的强度和稳定性，还能对生态进行有效修复，应用效果显著[2-3]。

1 植被混凝土新技术的基本内涵高陡边坡如何进行生态修复是非常难的问题，植被混凝土生态修复新技术对此问题具有良好的应用效果。

此项新技术主要是将水泥作为粘结剂，同时添加部分有机物和绿色添加剂，如肥料、植物种子、砂壤土等，将以上物质充分均匀混合后，以喷射的方式对边坡进行处理。

1.1 植被混凝土原料之间的配合比1）砂壤土。

砂壤土必须具备良好的综合性能，要具有一定的蓄水性能，满足良好的热条件和气候条件要求。

为了更好地促进植被生长，砂壤土中的含沙量需要控制在5%范围内，沙子粒径不得超过8 mm，含水量不得超过20%。

砂壤土的厚度需要结合实际情况进行选择，通常在8～12 cm范围，厚度必须确保植被能够可靠固定。

不同的坡度，不一样的边坡绿化技术！那山那水 ID：BJshuibao政务 | 专题 | 交流 | 分享边坡绿化概述一、概念：对城市道路、公路、铁路、水利等工程建设中出现的大量裸露边坡现象，采取工程措施，对裸露边坡进行工程防护与生态绿化处理，从而达到防止边坡破坏、水土流失，涵养水源、净化空气、美化环境的目的。

二、功能：1.水土保持2.生态系统的产生3.生物多样性的维护4.提高交通安全5.减少底栖动物、潮汐等对坡岸的破坏6.净化空气、降低噪音和调节气候7.景观文化服务三、边坡分类：1. 按边坡坡度可划分为：a.缓坡：小于45°b.斜坡：45°~70°c.陡坡：大于70°2. 按边坡朝向划分：a.向阳边坡：朝南 b.阴阳边坡：朝东或朝西 c. 背阴边坡：朝北3. 按边坡高度划分：a.高边坡：高度高于或等于10m b.低边坡：高度小于10m4. 按边坡坡体结构类型分：a.均质粘性土边坡：整体坡体由均质的粘性土构成，没贯通性结构面b.层状松散土边坡：坡体由不同类型的松散土层构成，控制性结构面是沉积层面c.二元结构边坡：坡体由岩层及其上覆的松散土堆积层构成，控制性结构面是岩土分界面和沉积层面d.风化岩石边坡：坡体由风化岩石构成，控制性结构面是构造破裂面和风化程度不同的界面。

有时没有明显界面e.岩石边坡：坡体由岩石构成，控制性结构面是构造破裂面和沉积层面f. 破碎岩石边坡：坡体由破碎程度很高的岩石构成，呈镶嵌碎石状散体结构，分不出优势结构面5.按边坡服务功能划分：公路边坡、堤岸边坡、山脚岩石边坡、城市绿化水体边坡等6.按坡面地下水活动情况划分：干燥边坡、潮湿边坡、滴水边坡、涌泉边坡7.按边坡形成的原因划分：填方边坡、挖方边坡。

传统工程护坡做法1.水泥砂浆人工抹实适用范围：小面积、场地平整、坡度小，地质稳定的边坡具体做法：①人工平整基槽边坡；②使用钢筋锚杆布置钢丝网片；M10水泥砂浆70mm厚人工抹实。

CBS植被混凝土生态护坡工程浅析作者：王泽军来源：《城市建设理论研究》2013年第35期摘要：CBS喷植混凝土主要用于岩石坡面和硬质喷植土地等绿化困难的地带,使其得以恢复自然生态保护环境和景观美化为目的的绿化成为可能,是岩石边坡较为完美的防护方法。

本文以万州电厂边坡CBS植被混凝土施工为例介绍了CBS植被混凝土生态护坡施工技术，望对类似工程有所帮助。

关键词：CBS；植被混凝土；生态护坡中图分类号：TU278.39 文献标识码：A前言CBS植被混凝土生态护坡技术是采用特定的混凝土配方和种子配方,对岩石边坡进行防护和绿化的新技术。

它是集岩石工程力学、生物学、土壤学、肥料学、硅酸盐化学、园艺学和环境生态等学科于一体的综合环保技术。

该技术应用于高陡岩质边坡的绿化治理,不但降低了施工难度,保证工程的可操作性原则及边坡绿化治理的整体效果,同时解决了岩石边坡的浅层防护问题。

所以说植被混凝土边坡绿化生态护坡技术真正实现了边坡防护和绿化两大功能的完美结合。

一、工程概述万州电厂场平施工形成了大量次生裸地（裸露岩石边坡），龙家大梁厂区山体边坡主要表现为物理结构不良、陡峭、贫瘠、干旱等，对厂区整体景观、土地资源、水环境、生物多样性等均产生消极影响。

万州电厂本段边坡长约985m，对开挖边坡进行生态修复，通过采用CBS 植被混凝土边坡绿化技术等绿化护坡措施进行科学的组合运用，对厂区边坡采取CBS植被混凝土技术实施生态植被恢复，同时结合科学的植物品种选配、最大程度地采用乡土植物品种，结合景观设计，营造出层次丰富、和谐统一的自然生态景观群落。

边坡下部一级马道即一级平台下部采用原方案框格梁防护方案，上部变更为植被混凝土方案。

框格梁按原施工组织设计方案执行。

CBS植被混凝土挂网及喷播包裹边坡上部60cm，并做压顶混凝土。

边坡上部排水沟距边坡距离3m以上，根据具体情况在3m以上做适当调整。

排水沟采用人工开挖，混凝土预制块砌筑的方式。

山体边坡支护方案山地边坡稳定是一项重要的工程难题，而科学有效的边坡支护方案是确保山地道路和建筑物安全的关键。

本文将探讨山体边坡支护的几种常见方案，并分析它们的优缺点。

一、植被支护方案植被支护是一种传统的山体边坡防护方法。

通过在边坡上种植树木、灌木和草坪，形成一层植被覆盖，以减轻土壤的侵蚀和坡面的水蚀作用。

植被根系可以有效地固结土壤，提高边坡的抗冲刷能力。

然而，植被支护方案也存在一些问题。

首先，植被需要一定的生长周期，无法立即形成有效的保护层。

其次，植被对边坡的稳定性有一定限制，特别是在陡峭的山体边坡上。

最后，植被支护需要经常性的维护和管理，增加了工作量和成本。

二、钢筋混凝土削减边坡支护方案钢筋混凝土削减边坡支护方案是一种常用的边坡防护措施。

该方案通过在山体边坡上修建钢筋混凝土平台或梯田的方式，将边坡梯度减小，从而减轻边坡的坡度和坡面压力。

钢筋混凝土结构的强度和稳定性可以有效地抵抗土体的滑动和坍塌。

然而，钢筋混凝土削减边坡支护方案也有其局限性。

首先，该方案需要对边坡进行较大范围的改造和施工，造成一定的人力、物力和财力投入。

其次，钢筋混凝土结构的建设周期较长，不能及时完成边坡的支护工作。

此外，该方案可能对周边环境造成一定的影响，如水土流失和土壤侵蚀。

三、土钉墙支护方案土钉墙是一种常见的山体边坡支护结构，它采用预应力锚杆和混凝土面板相结合的形式，将面板固定在边坡上，发挥土钉和土体的相互作用，增加边坡的抗滑性能和稳定性。

土钉墙支护方案具有施工周期短、成本相对较低、适用范围广等优点。

同时，它还可以根据边坡的地质情况和设计要求进行调整和优化，以满足不同工程的需求。

然而，土钉墙支护方案也存在一定的限制，如土钉的排布密度和深度、土钉和混凝土面板的质量等方面需要严格控制。

综上所述，山体边坡支护方案有多种选择，每种方案都有其特点和适用范围。

在具体工程中，应根据边坡的地质特征、设计要求和经济条件等方面进行综合考虑，选择最合适的边坡支护方案。

第42卷第3期2023年3月硅㊀酸㊀盐㊀通㊀报BULLETIN OF THE CHINESE CERAMIC SOCIETY Vol.42㊀No.3March,2023生态混凝土植生与抗冲刷性能研究乔建刚1,董进国1,李明浩2,刘㊀翔1,李庆楼1(1.河北工业大学土木与交通学院,天津300401;2.中交建冀交高速公路投资发展有限公司,石家庄050000)摘要:通过设计生态混凝土植生试验以及包含3种坡面状况㊁4种边坡坡度㊁3种降雨强度的冲刷试验对生态混凝土的植生性能及其与植物结合后的抗冲刷性能展开研究㊂植生试验结果表明:植生20天时,生态混凝土组植株最高为22.5cm,植物斑化指数为95.37%,植物覆盖率为102.6%,生态混凝土组与素土组的植物茎叶生长状况相差不大,但素土组植物根系普遍更长;植生40天时,两组根系分布范围接近㊂冲刷试验结果表明:素土边坡与生态混凝土覆土边坡的土体流失量在特定条件下会随降雨累积量的增加产生激增,而生态混凝土植生边坡的土体流失量在各条件下均未激增;相同冲刷条件下抗冲刷性能为生态混凝土植生边坡>生态混凝土覆土边坡>素土边坡㊂关键词:生态混凝土;边坡防护;植生性能;坡面侵蚀;土体流失;抗冲刷性能中图分类号:TU528㊀㊀文献标志码:A ㊀㊀文章编号:1001-1625(2023)03-0917-08Study on Planting Performance and Scouring Resistance of Eco-ConcreteQIAO Jiangang 1,DONG Jinguo 1,LI Minghao 2,LIU Xiang 1,LI Qinglou 1(1.School of Civil Engineering and Transportation,Hebei University of Technology,Tianjin 300401,China;2.Zhong Jiao Jian Ji Jiao Highway Investment Development Co,Ltd,Shijiazhuang 050000,China)Abstract :Through designing eco-concrete planting tests and scouring tests containing three slope conditions,four slope gradients,and three rainfall intensities,the planting performance of eco-concrete and its scouring resistance after combining with plants were studied.The planting test results show that at 20d of planting,the plant height of eco-concrete planting group is up to 22.5cm,the plant spotting index is 95.37%and the plant coverage is 102.6%.The plant stem and leaf growth conditions of the eco-concrete planting group and plain soil planting group are not significantly different,but the plant root in plain soil planting group is generally longer.At 40d of planting,the root distribution of the two groups is close in extent.The scouring test results show that soil loss in plain soil slope and eco-concrete cladding slope can produce a surge with the increase of rainfall accumulation under specific conditions,while soil loss from eco-concrete planting slope does not surge under all experimental conditions.The scouring resistance under the same scouring condition is eco-concrete planting slope >eco-concrete cladding slope >plain soil slope.Key words :eco-concrete;slope protection;planting performance;slope erosion;soil loss;scouring resistance收稿日期:2022-11-10;修订日期:2022-12-07基金项目:国家重点研发计划(2017YFC0805404);国家安全生产监督总局科技项目(hebei-0009-2017AQ)作者简介:乔建刚(1963 ),男,博士,教授㊂主要从事道路交通安全方面的研究㊂E-mail:qiaojg369@通信作者:董进国,硕士研究生㊂E-mail:508668455@0㊀引㊀言近年来我国公路建设规模越来越大,但在公路建设中会不可避免地产生大量边坡,边坡在降雨冲刷等外界条件影响下很容易发生冲蚀㊁滑坡等灾害,会对道路交通安全造成严重威胁㊂生态混凝土有着良好的透气性㊁透水性,能够将工程防护与生态修复相结合,近年来被广泛应用于护坡㊁屋顶绿化等方面[1-3]㊂因此对生态混凝土的植生性能及植生后的抗冲刷性能进行研究具有重要意义㊂918㊀水泥混凝土硅酸盐通报㊀㊀㊀㊀㊀㊀第42卷生态混凝土的大孔隙为土壤㊁水分㊁空气及植物根系提供了连通空间[4-5],为植物的生长提供了条件,植物根系可穿过生态混凝土,对边坡起到加筋固坡作用[6]㊂杨钊等[7]通过直剪与植生试验研究了改性后植被混凝土基材的抗剪性能与黑麦草的生长性能㊂水流可通过生态混凝土的孔隙进入内部,生态混凝土经过持续的冲刷作用易开裂,其耐久性㊁强度等性能降低,进而导致服役寿命减少[8],因此对生态混凝土抗冲刷性能进行研究有重要意义㊂杨玉宝等[9]研究发现,多孔混凝土有较好的抗高速水流冲刷性能;孙吉书等[10]对降雨作用下的路堤边坡水毁机理进行分析,发现降雨作用从外到内对边坡造成影响,边坡内部受到雨水渗流作用后稳定性降低;陈瑜等[11]研究发现粗骨料硬度越大,耐磨性越好,则多孔混凝土的抗冲刷性能越好;崔华南等[12]分析了生态混凝土透水性㊁孔隙率与强度三者的耦合关系,提出孔隙结构分布值是影响生态混凝土的重要指标㊂也有学者对植被混凝土内部碱环境的调控方法进行了研究[13-15]㊂刘君实等[16]研究发现,再生骨料的粒径及取代率对生态混凝土的植生性能影响较小;孙嘉卿等[17]通过制备不同水灰比㊁骨料粒径㊁再生骨料取代率的生态混凝土,研究了再生骨料生态混凝土的抗压强度及影响因素,并构建了抗压强度表达式;金耀华等[18]基于正交试验法,采用综合因素考虑法对植生混凝土配合比进行了优化设计;何若楠等[19]研究发现,当胶凝材料中粉煤灰掺量为20%(质量分数)㊁硅灰掺量为6%(质量分数)㊁丁苯乳液掺量为10%(质量分数)时,试件强度提高最明显㊂相关学者主要对生态混凝土的配合比㊁强度与孔隙率的关系㊁降碱工艺等方面进行了研究,对生态混凝土与植物结合后的抗冲刷性能研究较少㊂本文以广连高速为工程背景,首先对生态混凝土进行植生试验,然后采用全因子实验法对生态混凝土植生后的抗冲刷性能进行研究㊂广连高速整体边坡初始坡度为30ʎ~35ʎ,边坡形状为微凸形,边坡高度为56.9m,边坡地处广东省英德市水边镇,该区域的地下水主要分为松散岩类孔隙水㊁基岩裂隙水两种,该地区年降雨量为1300~2400mm,雨季主要在4~6月,10~12月雨量最少,2015~2019年最大日降雨量为350mL,最大月降雨量为442mL,该地区边坡易受降雨冲刷而失稳㊂1㊀实㊀验试验用土取自依托工程广连高速公路路堑高边坡,由土体试验得到土体的特性参数如表1所示㊂表1㊀边坡土体物理参数Table1㊀Physical parameters of slope soilWet density/(g㊃m-3)Dry density/(g㊃m-3)Water content(mass fraction)/%Liquid limit/%Plastic limit/%1.347 1.20511.7437.7317.961.1㊀植生试验设计植生是冲刷的基础,因此首先进行植生试验,然后在植生的基础上进行抗冲刷试验㊂试验所用生态混凝土试件是课题组采用体积法进行集配设计,根据正交实验法所得最优配合比(目标孔隙率为20%,水灰比为0.28,外加剂掺量为0.3%(质量分数),聚丙烯纤维掺量为0.2%(质量分数))制备而成㊂外加剂为聚羧酸高效减水剂㊁七水合硫酸亚铁㊁机能性无机盐等物质组成的复合物,聚丙烯纤维直径为18~48μm,长度为5~6mm,抗拉强度大于458MPa,弹性模量大于3.5GPa㊂所用粗集料和细集料粒径范围分别为4.75~ 26.5mm㊁0~4.75mm,集料性质如表2所示,生态混凝土龄期选择28d,试件实测孔隙率为20.5%,28d抗压强度为18.7MPa㊂表2㊀集料基本性质Table2㊀Basic properties of aggregateAggregate type Water absorptionrate/%Apparent density/(g㊃m-3)Stacking density/(g㊃m-3)Void ratio/%Crushing index/%Coarse aggregate0.532 2.67 1.4147.1918.1 Fine aggregate 1.301 2.72 1.5841.9117.2为验证生态混凝土的植生性能,设置素土植生为对照组,主要对两种植生情况下的植物覆盖率㊁斑化指㊀第3期乔建刚等:生态混凝土植生与抗冲刷性能研究919数㊁植物茎叶与根系生长情况进行分析㊂采用直接测量法对植生情况进行测量,计算植物覆盖率与斑化指数㊂植物覆盖率为植物茎叶垂直投影面积与种植面积的比值;斑化指数为土体表面有植物分布面积与种植面积的比值,植物斑化指数与覆盖率计算公式分别如式(1)㊁(2)所示㊂L1=S-S1S(1)式中:L1为植物斑化指数,%;S为种植面积,m2;S1为未生长植物面积,m2㊂L2=S2S(2)式中:L2为植物覆盖率,%;S2为植物茎叶覆盖面积,m2㊂首先进行植物选择,考虑到生态混凝土内部孔隙偏碱性,结合我国广东地区气候及地质条件,宜选取耐热㊁抗逆性强㊁根系发达㊁能在偏碱性环境下生长的植物㊂然后进行植物种植,植物的生长需要一定量养分,因此需要在生态混凝土孔隙中填充植生基材,植生基材配比如表3所示㊂表3㊀植生基材配比Table3㊀Planting base material ratioComposition Plain soil Fly ash Na2SiO3FeSO4㊃7H2O Slow release fertilizer PP fiber Mass fraction/%907.8110.10.1将生态混凝土试块埋入土中,然后倒入依照表3制作而成的植生基材,最后在生态混凝土表面覆盖5cm厚㊁土质肥沃且拌入草种的土层,拌入草种的量为30g/m2㊂1.2㊀降雨冲刷试验设计降雨冲刷装置由框架㊁支撑系统以及降雨系统组成㊂框架由数根铝合金杆组装而成,起到稳定结构的作用;支撑系统由支撑板与支撑杆组成,支撑杆位于支撑板下方,可通过改变支撑板的倾斜角实现边坡坡度的改变,支撑板上布置坡面,在坡面下方设置土体流出口,并在流出口处放置土体收集装置;降雨冲刷系统由导流管㊁喷刷头与流量转子组成,可通过流量转子改变降雨冲刷的速率,根据冲刷系统中的流量转子计算降雨量,并在设定的降雨累计量下对土体流失量进行测算㊂表4㊀冲刷试验分组Table4㊀Scouring test group降雨冲刷试验设置生态混凝土植生边坡(eco-concrete planting slope,EPS)㊁生态混凝土覆土边坡(eco-concrete cladding slope,ECS)㊁素土边坡(plain soil slope,PSS)等3种坡面状况进行冲刷试验,其中用于覆土的土体取自所研究的边坡㊂通过查阅我国气象部门关于小雨㊁中雨㊁大雨的要求,小雨日降水量不超过10mm,中雨为10~24.9mm,大雨为25~49.9mm㊂本次试验降水量取10㊁25㊁50mm㊂参考‘公路路基设计920㊀水泥混凝土硅酸盐通报㊀㊀㊀㊀㊀㊀第42卷规范“(JTG D30 2015)[20]对公路边坡设计的规定,结合工程情况,边坡坡度一般在1ʒ0.75~1ʒ1.5,故选择1ʒ1.5㊁1ʒ1.25㊁1ʒ1㊁1ʒ0.75四种坡度进行冲刷试验,冲刷试验分组如表4所示㊂冲刷试验在土体流失量有明显激增情况时停止㊂2㊀结果与讨论2.1㊀植生性能分析2.1.1㊀植物茎叶生长情况分析图1㊀植生状况Fig.1㊀Plant growth condition植生20天时,生态混凝土植生组与素土植生组的植物茎叶生长情况均良好,两组植物茎叶生长状况相近,对植生期间两组植物的生长高度㊁斑化指数㊁覆盖率进行跟踪测量,得到各指标随时间变化情况,如图1所示㊂由图1可知,随着植生时间的增加,两组的植物生长高度㊁斑化指数㊁覆盖率均呈增长趋势㊂两组的种子均在植生4天后发芽,覆盖率在15天附近均达到100%㊂植生20天时,生态混凝土组植株高度最高可达22.5cm,植物斑化指数为95.37%,覆盖率为102.6%;素土组植株高度最高可达23.0cm,植物斑化指数为97.12%,植物覆盖率为103.6%㊂通过上述分析可得,两组植生状况相近㊂对两种情况下的20天内的植物高度数据进行分析㊂生态混凝土组植株高度与生长时间的关系如式(3)所示㊂Y 1=30.639-32.02e -0.014X 1.523(3)式中:Y 1为生态混凝土组植株高度,cm;X 为植生时间,d;R 2为0.989㊂素土组植株高度与生长时间的关系如式(4)所示㊂Y 2=30.831-32.409e -0.017X1.491(4)式中:Y 2为素土组植株高度,cm;X 为植生时间,d;R 2为0.989㊂由式(3)㊁(4)可以得到两组植物的生长差异关系式(见式(5))㊂ΔH =32.409e -0.017X 1.491-32.02e -0.014X 1.523-0.192(5)式中:ΔH 为生态混凝土组植株高度与素土组植株高度差值,cm;X 为植生时间,d㊂对式(5)求导,得到生长速率差异关系式(见式(6))㊂ΔHᶄ=0.68e -0.014X 1.523-0.82e -0.017X 1.491X 0.491(6)式中:ΔH ᶄ为两组植株的生长速率差值,cm /d;X 为植生时间,d㊂由上式可得,两组植物茎叶生长速率相差较小,生态混凝土组植生效果良好㊂2.1.2㊀植物根系生长情况分析在生长周期内,每天选取一定数量的植物根系进行标序与长度测量,统计生态混凝土组与素土植生组植生20天与40天内的植物根系长度数据,得到两组根系生长情况,如图2所示㊂由图2可知,随着时间增加,两组的植物根系长度均呈增长趋势,在植生20天时,素土植生组根系长度略高于生态混凝土组,但在植生40天时两组根系长度相差不大,生态混凝土植生组20天时植物根系生长状况良好,根系长度最长达到16.8cm,部分根系已经穿透15cm 厚的生态混凝土,40天时根系长度最长为23.5cm㊂对两组根系长度分布概率数据进行统计,结果如图3所示㊂由图3可知,植生试验进行20天时素土组的植物根系长度普遍高于生态混凝土组,植生试验进行40天时两组之间的根系分布差异值缩小㊂对两组的根系长度进行分析,得到正态分布的形状参数σ㊁位置参数μ,如表5所示㊂第3期乔建刚等:生态混凝土植生与抗冲刷性能研究921㊀图2㊀植物根系生长情况Fig.2㊀Plant root growthcondition图3㊀根系长度分布概率图Fig.3㊀Probability diagram of root length distribution表5㊀σ与μ值的正态分布Table 5㊀Normal distribution of σand μvalueGrowing condition σμPlain soil planting in 20d 3.338.26Eco-concrete planting in 20d 2.28 6.63Plain soil planting in 40d 4.4812.63Eco-concrete planting in 40d 4.2511.75根据正态分布中的Sigma 原则对根系长度数据进行分析,Sigma 原则如下:数值分布在(μ-σ~μ+σ)中的概率为0.65,数值分布在(μ-2σ~μ+2σ)中的概率为0.95,数值分布在(μ-3σ~μ+3σ)中的概率为0.99㊂两组的根系长度分布情况如表6所示㊂由表6可知,随着植生时间的增加,两组的根系分布范围逐渐接近,由此说明生态混凝土组的根系生长状况良好㊂表6㊀植物根系长度概率分布表Table 6㊀Probability distribution table of plant root lengthProbability 20d root length of plain soil planting group /cm 20d root length of eco-concrete planting group /cm 40d root length of plain soil planting group /cm 40d root length of eco-concrete planting group /cm 0.65 4.93~11.59 4.35~8.928.15~17.127.51~16.000.95 1.60~14.91 2.07~11.20 3.66~21.60 3.26~20.240.990~18.240~13.480~26.080~24.49㊀㊀注:植物根系长度没有负值,μ-3σ的下限值用0表示㊂922㊀水泥混凝土硅酸盐通报㊀㊀㊀㊀㊀㊀第42卷综上,随植生时间的增加,两组植物的高度㊁斑化指数㊁覆盖率㊁根系长度等指标相差不大,因此生态混凝土的植生效果良好,可进行冲刷试验㊂2.2㊀抗冲刷性能分析待生态混凝土条件下种植的高羊茅高度达到稳定状态后,按照表4所示工况对各坡面的抗冲刷性能进行研究㊂2.2.1㊀坡面状况对土体累计流失量的影响各坡面状况下的土体累计流失量如图4所示㊂由图4可知,三种坡面只有生态混凝土植生边坡未发生土体流失量激增情况,生态混凝土植生边坡在各坡度㊁降雨强度条件下的土体累计流失量随着降雨累积量的增加呈增长趋势,在降雨量达到24L 时也未发生激增状况,并且生态混凝土植生组的土体累计流失量远小于生态混凝土覆土边坡与素土边坡的土体累计流失量,因此生态混凝土植生边坡有着较好的抗冲刷性能㊂生态混凝土覆土边坡与素土边坡的土体累计流失量总体变化趋势相近,两种边坡土体累计流失量随着降雨累积量的增加呈增长趋势,且在1ʒ0.75㊁1ʒ1㊁1ʒ1.25㊁1ʒ1.5等4种坡度的小雨冲刷工况下的土体流失量在降雨量达到24L 时均未发生激增,但其土体流失量会在特定工况下随着坡度与降雨强度的增加而发生激增㊂在中雨冲刷条件下降雨累积量在8~14L 时,生态混凝土覆土边坡土体累计流失量开始明显增加,降雨累积量在14~18L 时,土体累计流失量激增;在大雨冲刷条件下降雨累积量在6~10L 时,土体累计流失量开始明显增加,降雨累积量在10~12L 时,土体累计流失量激增㊂在中雨冲刷条件下降雨累积量在8~10L 时,素土边坡土体累计流失量开始明显增加,降雨累积量在10~12L 时,土体累计流失量激增;在大雨冲刷条件下降雨累积量在6~8L 时,土体累计流失量明显增加,降雨累积量在8~10L 时,土体累计流失量激增㊂由三种边坡的累计土体流失量可得出,相同冲刷条件下,生态混凝土植生边坡抗冲刷性能>生态混凝土覆土边坡抗冲刷性能>素土边坡抗冲刷性能,其中生态混凝土覆土边坡在各土体流失量发生激增时的降雨累积量均略低于素土边坡㊂生态混凝土植生边坡抗冲刷性能最优,其原因主要分为两点㊂一是植物的茎叶水文效应,植株茎叶交错分布,能够有效截流并储存降雨,减少坡面的降雨量,减弱雨水对坡面的冲蚀作用,从而减少了边坡土体的流失;雨滴直接落在坡面,其势能转换为动能,会对边坡土体造成溅蚀,植物茎叶能够拦截高速下落的雨滴,减少雨滴的动能,起到缓冲作用,雨滴经植物茎叶缓冲后降落到坡面,削弱了雨水的溅蚀作用;植物的存在增大了坡面的粗糙度,降低了坡面径流的流速,从而抑制地表径流的冲蚀作用,降低了边坡的水土流失㊂二是生态混凝土基体的影响,生态混凝土比普通土体具有更高的强度,植物根系可穿过混凝土内部孔隙生长,植物根系在边坡土体中呈网状分布,对边坡土体起到加筋固铆作用,生态混凝土㊁土体与植物根系组成了新的复合体,水流在冲刷时,土体会受到植物根系与生态混凝土的双重防护,从而提高了边坡的抗冲刷性能㊂图4㊀不同坡面状况下的土体累计流失量Fig.4㊀Cumulative soil loss under different slope conditions第3期乔建刚等:生态混凝土植生与抗冲刷性能研究923㊀2.2.2㊀坡度与降雨强度对土体累计流失量的影响图5㊀不同坡度与降雨强度下的土体累计流失量Fig.5㊀Cumulative soil loss under different slopes and rainfall intensities 各坡度与降雨强度下的土体累计流失量如图5所示㊂由图5可知,土体累计流失量随着坡度与降雨强度的增加而增加,控制降雨强度不变,边坡坡度由1ʒ1.5增加至1ʒ0.75时,生态混凝土植生边坡土体累计流失量范围为108.6~237.3g,生态混凝土覆土边坡与素土边坡的土体累计流失量分别是生态混凝土植生边坡的69.8~100.2倍㊁70.2~107.3倍;控制边坡坡度不变,降雨强度由小雨增加至大雨时生态混凝土植生边坡土体累计流失量范围为92.2~397.7g,生态混凝土覆土边坡与素土边坡的土体累计流失量分别是生态混凝土植生边坡的52.0~182.6倍㊁84.5~211.3倍㊂坡度与降雨强度影响边坡土体流失的原因为:降雨强度的增大使得单位时间内落于土体的雨量增加,但土体的渗透能力有限,当土体趋于饱和时,降雨便会转变为径流,降雨强度小时,径流只能带走少量的松散土体,但随着降雨强度的增加,雨滴所具有的能量便会增大,其对土体的破坏能力也随之增加,从而形成较大径流带走大量土壤,加快了侵蚀速度;坡度的增加使得坡面径流的流速增大,提升了水流的动能,并且土壤重力沿坡面方向的分力增大,坡面抗冲刷性能降低,从而导致土体更易被径流所冲蚀㊂由降雨冲刷试验得到,生态混凝土覆土边坡与素土边坡的抗冲刷性能较差,两种边坡在降雨长期冲刷下土体累计流失量会发生激增;生态混凝土植生边坡能有效减弱降雨的冲刷作用,在整个冲刷过程中的土体流失量均未发生激增;相同冲刷条件下,各坡面的抗冲刷性能为生态混凝土植生边坡>生态混凝土覆土边坡>素土边坡㊂3㊀结㊀论1)素土植生与生态混凝土植生的植株高度㊁斑化指数㊁植物覆盖率均随植生时间的增加呈增长趋势;两组种子均在植生4天后发芽,15天后覆盖率均达到100%,植生20天时,生态混凝土组植株高度最高为22.5cm,植物斑化指数为95.37%,植物覆盖率为102.6%;对两组植物生长情况进行分析,结果显示两组植物茎叶生长速率相差较小,生态混凝土植生效果良好㊂2)素土植生与生态混凝土植生的植物根系长度均随植生时间增加呈增长趋势;生态混凝土植生组20天时根系长度最长为16.8cm,且部分根系已经穿透厚度为15cm 的生态混凝土,40天时根系长度最长达到23.5cm;植生20天时素土植生组植物根系长度普遍高于生态混凝土组,植生40天时两组之间的根系长度分布差异缩小,根系分布范围逐渐接近,由此说明生态混凝土植生组的根系生长状况良好㊂3)由冲刷试验得到,相同冲刷条件下,生态混凝土植生组的土体累计流失量远小于生态混凝土覆土边坡与素土边坡的土体累计流失量;生态混凝土覆土边坡与素土边坡的土体流失量在特定条件下会随降雨累积量的增加产生激增,而生态混凝土植生边坡的土体流失量在各条件下均未激增,有着良好的抗冲刷性能;相同冲刷条件下的抗冲刷性能为生态混凝土植生边坡>生态混凝土覆土边坡>素土边坡㊂参考文献[1]㊀刘君实,李秋义,张思雨,等.再生骨料多孔生态混凝土基本性能研究[J].建筑结构,2019,49(s1):682-687.LIU J S,LI Q Y,ZHANG S Y,et al.Study on basic properties of porous eco-concrete with recycled aggregate[J].Building Structure,2019,49(s1):682-687(in Chinese).[2]㊀薛冬杰,刘荣桂,徐荣进,等.冻融环境下透水性生态混凝土试验研究[J].硅酸盐通报,2014,33(6):1480-1484.XUE D J,LIU R G,XU R J,et al.Experimental study on pervious eco concrete in freezing-thawing circumstance[J].Bulletin of the ChineseCeramic Society,2014,33(6):1480-1484(in Chinese).[3]㊀闫㊀滨,张㊀博,闫胜利,等.多孔混凝土抗冲刷性能影响因素试验[J].沈阳农业大学学报,2020,51(2):162-168.924㊀水泥混凝土硅酸盐通报㊀㊀㊀㊀㊀㊀第42卷YAN B,ZHANG B,YAN S L,et al.Experimental study on the factors influencing the scour resistance of porous concrete[J].Journal of Shenyang Agricultural 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