高等级公路破碎岩质边坡生态防护技术研究

添加人：admin 发布时间：2015/11/7 11:19:47 来源：中国破碎机网

　　杨宇赵明华陈昌富（湖南大学岩土工程研究所，长沙410082）摘通过对传统防护方法的分析，总结了传统防护方法的缺陷；根据国内外资料，总结了现有边坡生态防护方法的特点。通过边坡生态防护的现场和室内模型试验及岩面上固土结构的有限兀分析进行了破碎岩质边坡生态防护研究并应用于广西寨任路程实践，介绍了该研究的研究思路，研究过程，研究成果及应用情况。
　　前言山区高等级公路建设不可避免地存在大世的挖填方，不仅容易引起岩土体移动、变形和破坏，增加了地质条件复杂地区边坡的不稳定性，还由r植被和表土流失，自然植被恢复困难，对环境造成一定程度的破坏。缺少防护的岩质边坡，尤其是风化破碎的砾岩边坡，不仅岩坡表面会因风化脱落掉块，影响公路正常运营和安全，而且还会因风化和地表水的渗入使岩体抗剪强度降低而导致较大的塌方甚至岩崩。因此，边坡稳定和防护在高等级公路的建设与养护中占有非常重要的地位。
　　1山区岩质边坡防护方法简介l.i存在的问题对于山区岩质边坡的防护，目前多采用抹面、喷浆、沟缝、灌浆和砌护面墙等传统防护方法。其①广西壮族自治区交通科技项目，获2003年度广西壮族自治区科技进步三等奖杨宇（1976-），男，湖南醴陵人，湖南大学岩七丁程研究所博士生，上要从事边坡X程及地基处理研究。
　　道路与铁道工程存在以下几方面问题。
　　①设i卜安全性差。通常的公路设it中，边坡开挖和防护的设计比较笼统、针对性差，边坡较陡、防护措施简单。高等级公路常常有比较大的高填深挖路段，简单的设计尽管节约r资金，但运营阶段养护费用大，远期效益差；高等级公路作为运输干道，一丘出现边坡负故，对交通运输和生命财产的影响巨大。
　　②防护措施落后。高等级公路的边坡防护设计沿袭过去普通公路设计，习惯大M采用浆砌片石护坡（护面墙）、拱型截水骨架等劳动密集型的边坡防护方式。实际上，在很多高等级公路建设地区难以寻找优质的砌筑材料，在各行各业都在向着技术密集型转化的今天，边坡的防护措施也应该多采用新的技术。
　　③对生态保护重视不够。许多公路的设计文件都没有对环境保护进行交门设计。大最采用的浆砌片石护坡及喷射水泥砂浆等防护方式完全破坏了植物生长的环境，使得由于高等级公路开挖而破坏的自然植被水久不能恢复。缺乏植物檀盖的边坡一方面不利于水土保持，大M的雨水直接流失，还加大了对道路周边地区的冲刷，给农田水利带来不利影响；另一方面也不利于改善高等级公路的行车效果，大M裸露的岩石和混凝土视觉效果非常差，也不利于吸收阳光和汽车尾气，与高等级公路快捷舒适的特点不相协调，在一定程度上也给高等级公路的行车带来不安全因素。
　　1.2生态防护技术简介随着人们环保意识的提高，公路边坡防护措施止逐步从单纯的程防护转向兼顾工程防护及环境保护要求的生态防护111.边坡生态防护是土木工程生态防护学中的重要组成内容，遵循营造自然气氛，人造环境溶于周围大环境，最大程度地恢复自然状态的原则，主要通过人工种植草木，并为自然草木提供合适的生长环境，最终达到与自然环境相协调的目的。它对边坡的防护作用主要是利用植物根系固定坡土，利用植物的茎和叶对边坡的覆盖防止水流对坡面的冲刷以及对坡面的吹蚀所造成的水土流失，增加边坡的稳定性，美化路容，保护环境。
　　常用的岩质边坡生态防护的方法有如下几种。
　　（1）客土喷播。客土喷播是在土壤学、植物学、生态学等理论的指导下精心配制适合于特殊地质条件下的植物生长基质（客土）和种子，然后用挂网喷播的方式按盖在坡面。
　　（2）喷混植草。喷混植草是指将含有草种的有机质混凝土喷在岩石坡面上，使草种在岩面上萌芽、生长从而绿化边坡的方法。
　　（3）液压喷播。液压喷播技术是以水为载体的植被建植技术：将配制好的种子、肥料、覆盖料、土壤稳定剂等与水充分混合后，用高压喷枪均匀地喷射到需绿化的边坡表面。
　　（4）二：维植被网植草。-：维植被网植草技术是指将-种带有突出网包的多层聚合物网固定在边坡上，在网包中敷土植草从而绿化边坡的方法，近年来逐渐开始在高等级公路中得到推广使用。
　　2破碎岩质边坡生态防护技术研究思路广西六寨至水任二级公路是西南出海大通道的重要组成部分，路线经过地段峰丛陡崖林立，山体起伏不平，形成r大m岩质挖方边坡，为r对其实施有效的防护，同时保证原有的生态平衡不受破坏，决定对寨任路所有整体稳定岩质边坡实行坡面生态防护并进行专项研究，其0的是：（1）探讨岩质边坡（尤其是破碎岩质边坡）生态防护原理、固土植被方法和技术；（2）研究植物防护的抗雨水冲刷极限强度及其与边坡坡度的关系；（3）护坡植物对上壤抗剪强度，抗渗能力的影响机理等。
　　本研究在充分了解国内外现有研究成果的基础上，采用室内模拟及室外现场。
　　圈3固土作用机理分析横型经三维有限元分析后可得到以下结论：（1）分析汁算表明，土工格室明显增强r填土的强度，增强了整个结构的抵抗变形能力，其抗拉强度，抗剪强度和抗弯强度充分发挥。从有限元数据结果来看，土工格室的最大拉应力152.465kPa，远小于材料的极限抗拉强度25.6MPa；同样，锚杆最大的拉力为10.lkN，远小于锚杆的抗拉能力。因此，在上述荷载作用下，土格室稳定性良好，完全满足固土要求。
　　（2）菱形铁丝网与二维土工网格的最大不同之处在f其材料的不同，何从受力情况看，其机理是一致的。研究中还对三维土工网垫防护的岩质边坡进行了有限元分析，以确定处F受荷状况的固土结构的应力和变形，并由此判断固土结构的稳定件，可持缟发展的中国交通4生态防护效果分析三维土工网垫的受力状况。有限元模型仍选用上述的模型，但土工格室层由三维土工网垫层代替。计算结果显示，三维土工网垫单元的最大拉应力为23.5kPa，远小于破坏应力值；锚杆单元的最大轴向拉力22. 5kN，亦远小于其抗拉能力。
　　从变形分析可以看出，表层土体单元的最大位移仅为0.46mm，满足固土要求。因此，从受力角度分析，采用三维土工网垫对岩质边坡进行固土处理，其效果明显，从使用安全角度考虑，亦满足要求。
　　4防护效果寨任二级公路生态防护工程于2002年完工，共有40处边坡进行了生态防护，总共85414m2，至今已有近3年的时间，所防护的边坡稳定，质量良好。工程总投资虽与砌护面墙方法防护的总投资基本相当，但防护地段植被茂盛，美化了路容，改善了行车条件，有效地保护了生态环境，社会效益良好。
　　5结语边坡防护一直是公路工程重点关注的问题，但传统防护方法存在长期防护效果不佳等诸多问题。
　　生态防护是近年发展起来的边坡防护新方法，能兼顾边坡防护与环境保护的要求。对于风化破碎岩质边坡的植物防护，近年来虽有工程实践，但方法各异，且尚属探索阶段，在植物防护边坡的作用机理及作用效果的定量分析方面，还有待进一步深化。