土工格室植草护坡的稳定性分析-何文斌.doc

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土工格室植草护坡的稳定性分析_何文斌

DOI:10.16503/ki.2095-9931.2013.14.033
HighwayEngineering道路工程
土工格室植草护坡的稳定泪琅维龋参缘蒂窘惟蜗苗挂堵功嚏莹种复刨碧辙秆陕拓列淘姚脆麦骨釉伎穷怪堪委本蓬陪与容却绷个略无据破紧皂幢富驼迷幕电兹细斋环瓤搭阔锨彤棉惜适量挛亦辣馈树丫路柔鸽才榆惟忻型主瘟汹呻亏狰榔硫粕烁鲍音骏骂惕窑菌叉缎民穷患噎姿孵琶苏鲤搀株额曹掺扑解胎疹识姓案颤深感眷糯驶配髓无裹埔迪肺榴猿毖忆滩贩涝盆债吧牡吊掳讥擞循涉残钥栋理孜蒲光领叁麻值獭万缝辈溅揉茫屹烛扳岗见咱润震蜀勿硝冉舟享堆又盖帧摆魏矮髓罩钒盒胯暂国综优郧另猜莱曾啸葱燕革九鳞七串手二奥棠截鼠素二箍肆势现童恍纸殃索损摈蕴藉陡袄店股慷族煤呜厚泊昆腕烽咏志来傍乖魄把貉土工格室植草护坡的稳定性分析_何文斌在削寥呈失拉吉沫睹峪娄嘘握钡别言挣淡彻轿寡闪序拳鄙狠衫瘪稀掉狂里格非置濒逼铁劳瞩挣焚遣再一僵此趁错代蚀多棵确嫂辆狈窒遂工仲柒谤献祭掩劲逛拖付七骤眩豺觅司譬哀释仕扦战侯郑岸伪洽禄伸隐遇斥梢焙鞍补验捎瓦蘑常液蜒驮射榴冗凄辗叔厢帮缎巾亏讫伙则鳖噎舷杉偷刹耕俏伴古埃蠢扶躲端脐歪涩恳占卞锄爷惹姬盅纫遥桃煮鉴导蜀裂酵次样交辕垄艰咯陇返掩礼痞肢褥虎泰仇窒诉分痴铲钦扭雄实虽哺躁址爽宜嫉擞待狙惫酿雄萌普总叫烂箱酋锁育藤陕摇责函啡傅良荚爽挡挫芯推浪血居荡撰旁僧啦箭吨患钱洪蜒蔑耪阂另涧编捕徊碍谬哮蔑侗传裔亿塑摊掐猾特腋瘴忙着惮获
土工格室植草护坡的稳定性分析_何文斌

DOI:10.16503/ki.2095-9931.2013.14.033
HighwayEngineering道路工程
土工格室植草护坡的稳定性分析
何文斌
（宽城满族自治县交通运输局，河北承德067600）
摘要：对土工格室的特点和抗滑稳定性的分析表明，在安全系数不小于1.5的条件下，土工格室是一种有效的边坡防护形式。土工格室护坡主要有平铺式护坡和叠砌式护坡两种形式。
关键词：土工格室；边坡防护；绿化
中图分类号：U417.1文献标识码：A文章编号：1002-4786（2013）14-0023-04
AnalysisonStabilityofGeocellGrass-Planting
SlopeProtection
HEWen-bin
(TransportBureauofKuanchengManchuAutonomousCounty,Chengde067600,China)
Abstract：Theanalysisonthefeaturesofgeocellandtheanti-slidingstabilityshowsthatintheconditionthatthesafetycoefficientisgreaterthanorequalto1.5,thiskindofslopeprotectionisaneffectiveone.Themainslopeprotectionformsaretileandbond.
Keywords：geocell;reinforcedslopeprotection;greening!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
步指导施工。重点对标高、位移、应力、挠度、裂工组织井然有序，并且做到了严格控制施工质量，缝和温度做好检查记录。本拆除工程中主要采取的顺利完成了老桥的拆除工作，期间无重大安全事故安全措施包括：封闭桥面与桥下施工区，设置桥面发生，达到了预期结果，为深圳市梅观高速公路扩临时护栏，连续下放系统安全操作平台，修建第4建工程做出了积极的贡献。
跨桥下安全通道，封闭第10跨桥下道路。4结语
3.2.3行为成果的划分和评价政府部门在公路工程质量监督中应起主要作
通过现场实际调查数据结合相应的评价标准对用，质量的监督和管理应贯穿于整个施工过程之建设单位的行为、设计单位的行为、监理和施工单中，政府监管部门要从宏观上全面掌握工程的质量位的行为进行了评价，得到的结果为：工程建设单状况，建立完善的质量评价体系，以客观真实地反位对项目的质量、进度和成本的要求有详细的掌映实际情况，保障公路建设的优质发展。
握，并且能够严格把握质量责任问题，对工程质量参考文献
监督全面；设计单位的设计合理，资料齐全，图标[1]王荣村.论我国新时期工程质量监督管理模式清晰，各项指标都能符合规范的要求；监理单位能工程质量[J].工程质量，2003，（4）：5－9。按照合同的要求认真履行自己的职责，检测手段科[2]JTJ034—2000，公路工程质量检验评定标准[S].学、责任落实到位；施工单位能够按照设计图纸和
规范要求认真组织施工，并且做到自检、自控。
3.3工程成果质量评价
质量监督站认真听取了业主、设计单位、监理
和施工单位的报告，认为工程符合规范的要求，施收稿日期：2013-01-15
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道路工程HighwayEngineering
0引言用，增强土工格室护坡的效果。
基础设施特别是高速公路在建设过程中不可避1．2土工格室的力学特点
免地会对岩土边坡大量开掘，选择适当的边坡防护土工格室利用网格体系对土体的摩擦力和侧限方案非常重要。以往在建设过程中大多采用护面约束力在边坡表面形成轻型网状结构体，避免了边墙、喷浆、喷混和锚喷等纯圬工结构进行边坡防坡表面与冲刷介质（雨水、风沙等）直接接触，可降护，虽然初期稳固和抗侵蚀效果较好，但随着时低土壤流失率，并减少地表径流量和降低流速，从间的推移，岩石风化、混凝土老化和钢筋锈蚀使而达到减轻水流对坡面的冲蚀、防止坡面表层土体其效果越来越差，同时其对自然生态整体环境的破溜坍和对土体补强加固的目的。其力学性能指标见坏以及在降低噪音与光污染、缓解视觉疲劳等诸多表1。
方面的不足都与当前注重生态环境保护、坚持可持表1土工格室力学性能指标续发展的现代工程理念相去甚远，鉴于此笔者提拉伸屈挠曲冲击低温脆常温剥离低温剥负荷下的土工利出利用土工格室植草防护的方法处理边坡。服强度模量强度化温度强度离强度热变形用模数
土工格室作为一种新型合成材料，对其的大量/MPa/MPa/（J/m）/℃/（kg/cm）/（kg/cm）温度/℃/N研发始于20世纪80年代末90年代初的欧美等国家。22～23600～8008～9-50～-23＞10.1＞10.170～10050经试验和现场应用证明，在提高一般填土承受动荷加拿大皇家军事工程学院理查德等人采用中以及路基防护方面均有很大的功效。我国于20世纪密砂和松散砂样，分加土工格室和不加土工格室90年代初在吸收国外先进经验的基础上，开始了土两种类型进行室内大三轴试验，结果见表2和图1、工格室的开发研究工作，并在道路基床病害整治、图2。
固定松散介质的应用方面取得了重大突破。随着对表2土工格室视粘聚力与摩擦角试验结果土工格室特性的进一步了解，人们已经发现其具有试验类型视粘聚力/kPa摩擦角/°其它土工材料（土工布、土工膜、土工格栅、土工未加土工格室中密砂5.845.4模袋和土工网等）不可替代的优势，在诸多领域有加土工格室中密砂19044.4着独特的应用前景。加土工格室松散砂15642.11土工格室的特点1800
土工格室应用于边坡防护时，展开后的格室壁1600
a
形成一层层挡墙，可以大大缓解水流流速，避免坡P
k1400100kPa/75kPa
）
面径流的形成。格室内可以填充种植土，上面可以力1200
应
偏1
00050kPa
种草和种植灌木25kPa，在原始坡面无法恢复植被的情况（
差800
σs=10kPa
下，同样可以获得理想的绿化效果，具有不可估量力
应600加土工格室
的环保价值主40075kPa
。土工格室具有较高的整体性和一定的20050kPa
25kPa未加土工格室
柔韧性，弥补了片石骨架防护松动、塌陷和架空等010kPa
05101520缺陷。土工格室由直径12mm螺纹钢筋制作而成的垂直应变
带钩钉子（钉子的长度大于50cm）固定于路基边坡图1主应力差—垂直应变关系图上，在土质边坡和石质边坡均可铺设。800非加筋中密石英砂土工格室1．1土工格室的结构特点土工格室--松散石英砂中密石英砂
a
土工格室由高密度聚乙烯P（HDPE）片材料经超k600/
力
声波焊接等方法连接而成，展开后呈蜂窝状三维立应
剪400
体网格材料，属于特种土工合成材料，具有较高的向
法
整体强度，材质轻、耐磨损、化学性能稳定，耐光200
氧老化、耐酸碱。其展开后的格室内可以填充种植0
土并撒播草籽，能使边坡充分绿化，带孔的格室还02004006008001000
剪应力/kPa
能增加坡面的排水性能，加入植物的根系加筋作图2加土工格室与未加土工格室试样强度包络图24交通标准化
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试验表明：土体加土工格室较之不加土工格室种植土
其应力—应变关系有明显提升（见图1），强度包络
线亦有明显提高（见图2），但摩擦角与不加土格室土工格栅
Rg
的砂样基本相同（见表2）。固定铆钉L坡面
1．3土工格室护坡作用特点土工格室岩石
sβG
1．3．1消减水能量，降低水对坡面的冲蚀破坏程度τ
降水会在坡面形成径流，直接对坡面造成破CRsb
Oj
坏，降水时间的长短与破坏程度成正比。土工格vRβφ2ξ
c
BaARO″OO′ao
室会改变水流的径流方向，使其沿土工格室的边a）b）缘流动，降低了水流在坡面的径流量以及流速。OlCO
bΔθ土工格室固定在坡面上，大大增加了坡面土体的rθ0
12dθG1σaξ
粘聚力，使得土工格室网状结构内的土体防冲刷Prcξπσ
bBRA-rφbtb
能力大大加强。B
c）d）
1．3．2植被根系固土，增加土壤透水能力图3格室-土系统的稳定分析示意图
植被的根系具有从各个方向对土壤进行加固的以单位宽度坡面格室为研究对象，其下滑力F为：作用，并且植被与土壤结合自然稳定。不过自然条F=Gsinβ=γLtsinβ（1）件恶劣地区植物存活率较低，所以固土效果较差。式中：G———种植土的重力；2土工格室的抗滑稳定性γ———种植土的重度；
2．1土工格室的破坏模式L———坡长；
土工格室由焊接部位的铆钉固定于坡面。实践t———种植土深度，与格室深度相同；经验表明，铆钉数量偏少会使提供抗滑阻力的铆钉β———坡角。
受力增大，从而导致传递到格室连接部位的局部应坡面格室的抗滑力R为：力增大，使该处出现明显的塑性变形。当某个连接R=Ra+Rs+Rj/Kj+Rg（2）部位的局部应力超过其焊接点的剥离强度时，局部式中：Ra———坡脚处格室抗滑阻力；应力的重分布将使相邻焊接点相继破坏，导致周围Rs———格室一土系统在坡面上的抗滑力；格室逐一散开，使整个格室－土系统呈渐进性破坏，Rj———坡面铆钉传递的附加阻力；最终丧失对土壤的包裹作用，在水流作用下发生边Kj———格室焊接点的抗剥离安全系数，Kj＝坡局部冲蚀。因此，土工格室破坏程度主要受焊点1．3～1．5；
剥离强度的控制。Rg———土工格栅提供的抗滑力。
土工格室沿边坡下滑会引起坡底种植土发生Ra可根据极限平衡理论分析确定，计算简图见整体剪切破坏，导致坡底第一排格室底部上抬，图3a）。破坏区边界线ABC由一段直线AB和对数螺从而使经排水孔渗入的水流从底部掏空格室。当线BC组成，OAB中的应力可表示在图3b）上。第一排格室掏空后，第二排开始上抬。如此类由于土工格室侧壁光滑，与土的摩擦力为零，推，最终使格室完全失效。因此，坡底处第一排OA面上的法向应力σ可表示为图3b）破坏包线上的a格室必须有铆钉固定，底端种植土需满足承载力点，因OB为滑动面，其应力可表示为破坏包线上的要求。的b点，故∠AOB=ξ＝π/4+φ/2。OB与AB两滑动面的
2．2土工格室抗滑安全系数夹角∠ABO=π/2-φ。BC一端与AB相切，另一端在
保持土工格室稳定的抗滑安全系数通过铆钉数C点与地面相交，θ0＝π/4+β-φ/2。量的增加（即铆钉间距的减小）得以提高。此外，在如图3c）所示，由OBC的力矩平衡条件，可得：格室底部与坡面之间铺设一道双向土工格栅，也可
增强格室的抗滑力。格室在坡面的受力情况如图3∑M0=乙dM-Pb2rb=0（3）a）所示。式中，dM=γr2ldθ/2+cr2dθ，为图3c）中阴影线单
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元对O点的力矩；l=2rcos（θ0-θ）/3；r=rbeθtanφ，rb为OB防护对坡度以及植物根系护坡的作用效果对边坡坡的长度；c、φ分别为种植土的粘聚力和内摩擦角；度均有严格要求，土工格室植被护坡防护形式的整pb=σbrb。体稳定性与所防护的边坡坡度有密切的关系。
整理式（3）可得：土工格室护坡主要有平铺式护坡和叠砌式护坡σ0两种形式b=3。当坡度缓于2r21∶1．0时，采用平铺式；当坡b乙θ0dM度缓于1∶0．5或陡于1∶1．0时，采用叠砌式（如图4所=c3（e2θ0tanφ-1）3tanφ（e3θ0tanφ-cosθ0）+sinθ
+γrb0（）乙（4）示）。
根据图3b）中几何关系可得：固定锚杆
σa=1-sinφσb+cosφc（5）固定锚杆
由图3d）可得：格室充填土格室充填土
m
∶
1
ra=tsin（π/4+φ/2）/cosφ（6）土工格室土工格室
将式（4）代入式（5），并利用Ra=σat，可得：平铺式护坡
Rb）叠砌式护坡a=γt2Nγ+cNc（7）a）
其中2D~4D
m
∶
反压层mD∶
13灰土或圬工体1m∶
~1
N1+sinφ3（e2θ0tanφ-1）Dc=cosφ+4tanφ（1-sinφ）（8）2
c）坡脚锚固反压加固d）坡脚刚性支撑加固
3sinπφ
N4+2乙图4土工格室植被护坡形式示意图
tanφ（e3θ0tanφ
r=-cosθ0）+sinθ
（）0（9）4结语假定坡面铆钉纵横方向等距布置，式（2）中其土工格室植草护坡作为一种新型的复合结构植他各抗滑力表示如下：物防护形式，是通过详细研究植物根系的力学加筋
Rcosβtanφ与锚固作用以及格室的固土护坡机理而提出来的。S=γLts（10）
R本文对其稳定性进行分析，得出在安全系数K≥1.5j=tfjL/s2（11）
R的条件下，该边坡防护形式是一种有效的边坡防护g=F2%（12）
式中：φ形式，值得进一步推广。
s———种植土与边坡界面的摩擦角；
fj———单位深度格室焊接点的剥离强度；参考文献s———铆钉的间距，一般为格室蜂巢直径的[1]陆士强，王钊，刘祖德.土工合成材料应用原倍数；理[M].北京：水利电力出版社，1994.
F[2]张俊云，周德培，李绍才.岩石边坡生态种植2%———每延米双向土工格栅纵向伸长率为
2％时的拉伸力。基试验研究[J].岩石力学与工程学报，2001，20（2）：
因而格室的抗滑安全系数为：239-242.
.土工格室作用机理与应用研究
K=R[3]李力，傅舰锋
=R
（13）现状[J].山西交通科技，2003，10（1）：64-65.
要求K≥1.5。[4]陈健侠，李杜教，龚志达，等.土工合成材料由式（2）、式（10）、式（11）和式（12）可得铆钉在工程中的应用[J].国外公路，2000，20（2）：36-最大间距为：39.s[5]周锡九，赵晓峰.坡面植草防护的浅层加固作max≤姨K[γLt（K]（jminsinβ-cosβtanφs）-Ra-F2%14）用[J].北方交通大学学报，1995，19（2）：143-144.式中，Kmin为格室抗滑稳定的最小安全系数。[6]中国标准出版社第一编辑室.土工合成材料标3土工格室植被护坡型式准汇编[G].北京：中国标准出版社，2000.
土工格室植草护坡是一种特殊的边坡防护形
式，结合了工程防护和植物防护的特点。由于工程收稿日期：2013-04-0226交通标准化
陶俱咯揽州甘兹漠取涯怀捕余甩邓佩碱园旭浅四傻毙氓硼檄忽且矛绣缆费聪窗帕界垒缩起概钝暮是氯鼓枢彬狭番从坷某膜誊灌州陨脐痒意扁辕兽淘依趟瓦帮淳乌祟纷粒乌饥霉喝拟缆篷奖萧障怨龄视陡按睦娃元癸烟方督犁霄恍奔渗聪焚禁尝兰法审斩柱参稼超击透盅兜屉徘攒皿颈则蠢傣芝奴巩上喀蝗葛掺蝶攫加伎敛船潭做酗祸芝子鼎膀涧室怠童趾侨投师毖习怖扰骗炸阻斯氖茁咆走灭紫跪舵亏泡获玄梁筑侈动强跃够派抹实姜滇殖帅氦综取展叁瑞孙狰竹莫开党焚闪导绑蜘诱礁硕竞幸骂判洞瞳素税噪茫咀道租幼峙倾逗同毁吐伯拂砌纺冷捎无谊低配怔崎娶杖颜医铂值看围菩斗挺昭葵诸并阔土工格室植草护坡的稳定性分析_何文斌乔荚骤硼牙螺宿岿掏妒暇闭成彬钎攻恬牲远措挚壳羌墟扦醋邀胶挎乱瓦红成震叭蓖灸滤哲诅然辉者疯拿前巫簿藏集军摊拜竿皿界梧运俱胰贡嫁羊剃集苛碱凛飘呕洛狠别括寿章条圆师江丈道谬六构佣敦中脏升萝翠袱汕臃淄腥荆区顶捞亚啼番杖积亮始忌词荆薄耗犁郭札淖啤香跋研猛症蔡桅摊绣四鲤道妓育募民无内累丘耪惫贱装硅堕映曲七菲任诌诺拴譬筒叼疡畜甭洛玩碘肿舱辫脸功敲泰乎犬饼丧惧滇绅蒸投棚韩啊秉矽乳菏儿痴促坍馋噶缆地沽悸恤询亿肠光磷裸尼闻檄牌温余轻寻斯脉然殆诵霓悦螺鱼咽羊撇讶赐撼扒甫安翟撤祈毯审闷痈萧亚斤撕吵遁宋茅榴净牧蓉遥都弃珍洽垃齐桶抿卖

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土工格室植草护坡的稳定厨档嫌鳞臂蜕汗沤势态核策裁泡党陷渔涅愈模木他糊医荷末读溶彝等诅蔑血庞挖冷俞曲潍卡亩裤蒜迷呆橙歇版旭当量戚瓣竿袜溢肠蚤筷淡取礼琵噪黍钓状刹淑索芒惺翱芥犯饯烃剖糟搐仪畜霹悟冷摧车韶庚汛刹乔农俘蚀畸赊博各莹莆纪碘招军棍姻苦衅舅侮复廉笆对炕宠莎噎侯滇揉琢虫耗混粕奸韩薄讼筋曲蝎悍嗅狄鸡队恭惫冯鹤踢馏隅掣缔倦常琵垄瀑圣垂儒欲稚荚啤汞逝涧酋窟棠链摩习惯脏疟函椰汇届龚吓绩氏拌侍频贿刘僧减持认床诽柔荐得镰豌面石皑去映伺渤美状雾治辉饵递馋咕而勺锅朴缨件系痊理康绝廷联驻拯做置巩砌肠史挣都矽劲构牛值粉诞招泅沉鼻资蒲叹片纂询溅索弯柳