岩土力学 ›› 2021, Vol. 42 ›› Issue (2): 501-510.doi: 10.16285/j.rsm.2020.0879

• 基础理论与实验研究 • 上一篇    下一篇

聚丙烯纤维加筋黄土抗侵蚀性能试验研究

安宁1，晏长根1，王亚冲2，兰恒星3, 4，包含1， 许江波1，石玉玲4，孙巍锋1   

  1. 1. 长安大学 公路学院，陕西 西安 710064；2. 北京建达道桥咨询有限公司，北京 100020； 3. 中国科学院地理科学与资源研究所 资源与环境信息系统国家重点实验室，北京 100101； 4. 长安大学 地质工程与测绘学院，陕西 西安 710054
  • 收稿日期:2020-06-24 修回日期:2020-11-02 出版日期:2021-02-10 发布日期:2021-02-09
  • 通讯作者: 晏长根，男，1975年生，博士，教授，博士生导师，主要从事岩土工程和工程地质方面的教学和研究工作。E-mail: yanchanggen@163.com E-mail:3081838424@qq.com
  • 作者简介:安宁，男，1996年生，硕士研究生，主要从事黄土边坡防护的研究。
  • 基金资助:
    国家自然科学基金（No. 41790443，No. 41927806）

Experimental study on anti-erosion performance of polypropylene fiber-reinforced loess

AN Ning1, YAN Chang-gen1, WANG Ya-chong2, LAN Heng-xing3, 4, BAO Han1, XU Jiang-bo1, SHI Yu-ling4, SUN Wei-feng1   

  1. 1. School of Highway, Chang’an University, Xi’an, Shaanxi 710064, China; 2. Beijing Jianda Road and Bridge Consulting Co., Ltd., Beijing 100020, China; 3. State Key Laboratory of Resources and Environmental Information System, Institute of Geographic Sciences and Natural Resources Research, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100101, China; 4. School of Geological Engineering and Geomatics, Chang’an University, Xi’an, Shaanxi 710054, China
  • Received:2020-06-24 Revised:2020-11-02 Online:2021-02-10 Published:2021-02-09
  • Supported by:
    This work was supported by the National Natural Science Foundation of China (41790443，41927806).

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摘要： 以聚丙烯纤维加筋黄土在黄土边坡坡面防护中的应用推广为研究背景，探讨了聚丙烯纤维加筋黄土的抗侵蚀性能及坡面防护效果。基于室内试验，研究了纤维长度和纤维掺量对加筋黄土抗剪强度、抗崩解性和渗透系数的影响规律，并基于试验获得的加筋黄土最佳配合比，开展降雨冲刷模型试验。结果表明：聚丙烯纤维的掺入可有效提高黄土的抗剪强度和抗崩解性，随着纤维掺量的增加和长度的增长，加筋黄土的黏聚力和崩解速率均呈现出先减小后增大的变化趋势，当纤维长度为15 mm、掺量为0.5%时，加筋土的抗剪强度和抗崩解性达到最优，相比于素黄土，加筋黄土的黏聚力提升了135.3%、崩解速率降低了91.7%；纤维的掺入提升了黄土的渗透系数，聚丙烯纤维加筋黄土的饱和渗透系数随着纤维掺量的增加而增大，随着纤维长度的增大而减小；聚丙烯纤维加筋黄土的坡面防护效果明显，当边坡坡比分别为1:1.5、1:1、1:0.75时，相比于无防护边坡，其冲刷速率分别降低了90%、90.4%和87.3%，累计冲刷量分别降低了85%、85.5%和83.6%。

关键词: 黄土边坡, 聚丙烯纤维, 纤维加筋土, 抗侵蚀性能, 抗冲刷性

Abstract: Based on the application and promotion of polypropylene (PP) fiber-reinforced loess in loess slope protection, the anti-erosion performance and slope protection effect of polypropylene fiber-reinforced loess were discussed. A series of laboratory experiments was conducted to study the effects of fiber length and fiber content on the shear strength, disintegration resistance, and permeability coefficient of reinforced loess. Based on the optimum mixture ratio of fiber-reinforced loess obtained by the test, the rainfall scouring model test was carried out. The results showed that the PP fiber could effectively improve the shear strength and disintegration resistance of loess. With the increase of fiber content and fiber length, the cohesion and disintegration rate of fiber-reinforced loess decreased first and then increased. When the fiber length was 15 mm and the fiber content was 0.5%, the shear strength and disintegration resistance of the fiber-reinforced loess were optimized. Compared with plain loess, the cohesion of fiber-reinforced loess increased by 135.3% and the disintegration rate decreased by 91.7%. The permeability coefficient of loess was improved by adding polypropylene fiber. The saturated permeability coefficient of PP fiber-reinforced loess increased with the increase of fiber content, but decreased with the increase of fiber length. The slope protection effect of PP fiber-reinforced loess was obvious. When the slope ratio was 1:1.5, 1:1 and 1:0.75, compared with the unprotected slope, the scour rate of protected slope was reduced by 90%, 90.4% and 87.3%, respectively, and the cumulative scour amount of protected slope was reduced by 85%, 85.5% and 83.6%, respectively.

Key words: loess slope, polypropylene fiber, fiber-reinforced soil, anti-erosion performance, scouring resistance

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