降雨条件下路基边坡植被防护室内冲刷试验研究201长沙理工大学

湖南省大学生研究性学习和创新性实验计划

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： 2011.06～2012.12 指导教师: 张永杰 讲师；王桂尧 教授 联系电话: 13548578246 填表日期： 2012.12.16

湖 南 省 教 育 厅

2012年 制

一、基本情况

项目名称 立项时间 序项 目 主 要 研 究 人 员 5 2 3 4 陈 乐 王 前 郑东书 200825020123 岩土工程 200825020218 岩土工程 200825020226 岩土工程 号 1 强降雨条件下路基边坡植被防护室内冲刷试验研究 2011.06 姓 名 王 玲 学号 完成时间 专业班级 2012.12 所在院（系） 土木与建筑学院 土木与建筑学院 土木与建筑学院 土木与建筑学院 项目中的 分 工 方案、试验与报告 试验、记录与数据分析 方案、试验与现场监测 试验、现场监测与报告 200825020103 岩土工程 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1

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： 76冲刷量（g/min.m2）5432160 土工格室—高羊茅 土工格室—百喜草 三维网格—高羊茅 三维网格—百喜草 铁丝网—高羊茅 铁丝网—百喜草708090100110降雨强度（ml/10s.m2） 图1 坡比1：0.75时降雨强度与冲刷量关系 （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2

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。 876543215060708090100110冲刷量（g/min.m2） 土工格室—高羊茅 土工格室—百喜草 三维网格—高羊茅 三维网格—百喜草 铁丝网—高羊茅 铁丝网—百喜草降雨强度（ml/10s.m2） 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43

月中旬才开始生长，主要因为4月中旬之前气候较低。 300250观测植被平均株高（mm)20015010050020406080100 观测区1高羊茅 观测区2高羊茅 观测区3高羊茅 观测区1白三叶 观测区2白三叶 观测区3白三叶120140160植草至观测时间间隔（天） 图3 不同观测时间下株高变化曲线 140120观测植被平均根长（mm)10080604020020406080100 观测区1高羊茅 观测区2高羊茅 观测区3高羊茅 观测区1白三叶 观测区2白三叶 观测区3白三叶120140160植草至观测时间间隔（天） 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4

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