寒区植被边坡冻融特性现场试验研究.pdf

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1、98低温建筑技术2011年第7期(总第157期)寒区植被边坡冻融特性现场试验研究赵雨霞，芮大虎，铃木辉之(1．河南理工大学±木工程学院．河南焦作454003；2北见工业大学土木工程学科，日本北海道)【摘要】为研究季节性冻土区植被边坡的冻融侵蚀性，在日本国立北见工业大学冻土试验场进行了现场试验。边坡由铺草皮、铺草皮+三维网、客土喷播、客土喷播+三维网4个区间构成。通过三个冻融循环期的坡面冻胀量、坡面移动量、冻结面分布、目标点的移动轨迹等数据的现场测试，捕捉了冻融侵蚀过程，并分析了不同植被护坡类型与坡面冻融特性之间的关系，为寒区边坡冻融浅层滑塌的防治提供参考。【关键词】植被边坡；冻结一融

2、化；冻胀量；移动量【中图分类号l‘1"U475【文献标识码lB【文章编号l1001—6864(2011)07—0098—03在季节性冻土区，土体经受年复一年的周期性冻融循调查中发现多处护坡模具在冻融作用下沿斜面下方移动时，环作用，时常出现路堑坡冻融滑塌现象。季节冻结一融失去了其应有的机能。本文把图1中所示的移动量作为边坡化区内冻胀性土构成的路堑、零断面和低填方路堤地段更表面抗滑能力指标，通过3个冻融周期的现场试验对寒区不容易遭受冻胀破坏。据日本北海道地区的调查，边坡滑塌同植被边坡的冻融侵蚀性进行了探讨。事故中土体冻融起因占到40％[23。坡面的稳定性直接关系1试验边坡的概要到沿线的水

3、土流失和景观协调，并直接或间接地影响着公(1)坡面的构成：坡面长3～4m，区间宽为3m，边坡坡路的使用功能与使用寿命，甚至危害到人民的生命安全J。度约4O。。根据护坡植被类型该试验边坡可分为铺草皮区边坡滑塌大多发生在春融季节。冻胀时土颗粒垂直于间、铺草皮+三维网区问、客土喷播区间、客土喷播+三维斜坡向上抬起，融解沿重力方向垂直落下。每次冻融循环网区间。根据日本地盘工学会标准JGS0712—2003《土的冻坡上土颗粒从原的位置向下移动一段微小距离。此外，胀性判定试验》，试验得出坡面土为强冻胀性土。当土粒体积膨胀时会发生相互挤压，有时当颗粒体积收缩铺草皮是较常用的一种护坡绿化技术，是将培

4、育的生时，土粒之间如有空隙，使上部土粒失去支撑，也引起向下长优良健壮的草坪，用平板铲或起草皮机铲起，运至需绿化蠕动。即使不至于边坡失稳，但不断地冻融作用使土体出的坡面，按照一定的大小规格重新铺植，使坡面迅速形成草现密度和强度降低的松弛现象，从而加大豪雨的破坏作用。坪的护坡绿化技术J。试验所用的草籽均为景观绿化中常用的根系发达、茎矮叶茂、耐旱的禾本科类混合草籽；客土喷播是将草种、肥料、保水剂、土壤、有机韧、稳定剂等混合物充分混合后，通过喷射机按设计厚度均匀喷到需防护的工程坡面，形成稳定的土层达到护坡绿化；三维植被网是以热塑性树脂为原料，经挤出、拉伸等工序相互缠绕，并在交接点经热熔后粘结

5、而形成的立体三维网结构，其功能是帮助草根系统增强其抵抗自然水土流失能力J。＼、、(2)测试内容及方法。利用埋设在坡顶和坡脚的不、、、动点及坡面上设置的钢制目标点来捕捉坡面实际变化]。蹦1冻融过程坡面冻土变化示意图把自制的目标点(由匮孔钢板和q~10mm圆钢构成)设置在坡面的上、中、下段(草皮根部)，以连接坡顶和坡脚的细钢WangBandFrenchHM]曾在青藏高原风火山地区对冻线为基准线，每周2次监测目标点的移动轨迹，即垂直于坡土斜坡自然状态下的蠕变现象进行了历时3年的原位蠕变观面的冻胀量、平行于坡面的移动量。如图1所示冻融过程中测，并初步描述了冻土斜坡原位蠕变规律，即蠕变主要发生

6、在坡面倾角的变化影响冻胀量和移动量的监测。因此利用目冬，夏两季，蠕变量随深度增加而减少，但相同深度随冻土低标点杆部的倾角的变化，对冻胀量和移动量进行了补偿。温的升高而增加。高含冰量的冻土将发生非衰减蠕变，长期另外，坡面上设置了冻结深度计和热电偶以掌握坡面土体的蠕变作用将导致边坡失稳。HigashiandCorte_4在室内冻冻土的形成和土体温度的变化。融试验中测定了冻土蠕变过程中移动量，并得到冷却速度在2试验期间的冻结条件2．5~C／days的条件下，其土颗粒的移动量与斜面倾角正切的(1)冻结指数，是表明寒冷程度的一个冻结指数，是平方成正比。武田等在北海道路堑边坡护坡模具的冻害整个冬

7、季中连续低于O℃气温的持续时间与气温数值乘积[基金项目】河南理工大学博士基金(648349)赵雨霞等：寒区植被边坡冻融特性现场试验研究之总和。试验期间的冻结指数2004年为563oC·days，20050S6420年为829·days，2006年为824oC·days。与北海道北见地区n(1995)1100％·days比起最近具有暖冬的倾向。(2)坡面含水比分布。图2为冻融期测得的铺草皮辨区间边坡不同坡位处含水量变化曲线。冻结前，含水量随深度变化相对较小，