›› 2011, Vol. 32 ›› Issue (2): 453-458.

• 基础理论与实验研究 • 上一篇    下一篇

三维土工网垫植草护坡防坡面径流冲刷的机制分析

肖成志1, 2,孙建诚1, 2,李雨润1, 2,刘晓朋1   

  1. 1.河北工业大学 土木工程学院,天津 300132;2.河北工业大学 河北省土木工程技术研究中心,天津 300132
  • 收稿日期:2009-02-15 出版日期:2011-02-10 发布日期:2011-02-16
  • 作者简介:肖成志,男,1976年生,博士,副教授,主要从事土工合成材料及其岩土力学基本理论与数值分析等方面的科研和教学工作。
  • 基金资助:

    国家自然基金项目(No. 50909032);河北省自然基金项目(No. E2009000054);河北省教育厅项目(No. 2007431)。

Mechanism analysis of ecological slope protection against runoff erosion by grass jetting on 3D geomat

XIAO Cheng-zhi 1, 2, SUN Jian-cheng 1, 2, LI Yu-run 1, 2, LIU Xiao-peng1   

  1. 1. School of Civil Engineering, Hebei University of Technology, Tianjin 300132, China; 2. Technology and Research Center of Civil Engineering of Hebei Province, Hebei University of Technology, Tianjin 300132, China
  • Received:2009-02-15 Online:2011-02-10 Published:2011-02-16

摘要:

基于水力学和河流动力学的基本原理,利用坡面糙率和拦污栅模型分别模拟三维土工网垫和坡面植被作用,建立了三维土工网垫和坡面植被引起的坡面沿程水头损失和径流局部水头损失计算式,并建立三维土工网垫植草护坡时坡面径流速度计算表达式,将颗粒启动速度引入分析坡面土颗粒流失初始的启动流速,进而通过坡脚流速和坡面土颗粒启动流速的对比分析和通过分析坡角、植株密度、网垫和植被类型对坡脚流速的影响来研究三维土工网垫植草护坡的防径流冲刷特性。结果表明,坡脚流速随坡角增大而增大;网垫类型对坡脚流速影响不明显,但同无护坡时相比网垫能显著降低坡脚流速;坡脚流速随植株和叶部倾角增加而变小,且随植株密度增大而减少,并在考虑不同边坡土质的颗粒启动速度与坡脚流速相等时计算得到护坡所需的植株最小密度。

关键词: 三维土工网垫植草, 生态护坡, 坡脚流速, 土颗粒启动流速, 水头损失, 径流

Abstract:

Combining with theories of hydraulics and river dynamics, numerical expressions of head loss resulting from different types of 3D geomat with roughness and local head loss of runoff resulting from grass are given respectively; and then formula calculating runoff velocity of slope surface for grass jetting on 3D geomat and toggling velocity of soil aggregate based on the theory of river dynamics are established. Furthermore, on the basis of calculation results, comparative analyses are made to examine effects of slope angles, types of 3D geomat, types of grass, and density of grass on runoff velocity of slope toe. The results show that the runoff velocity of slope toe increases with increase of slope angle; and types of 3D geomat do not affect significantly on runoff velocity, but can lower remarkably runoff velocity compared with non-slope protection; runoff velocity of slope toe decreases with increase of inclination angle for base and leaf of grass. In addition, the minimum density value of grass can be achieved by supposed to be equal of toggling velocity for soil and runoff velocity of slope toe. The results about mechanism of grass jetting on 3D geomat could be used to guide project practices.

Key words: grass jetting on 3D geomat, ecological slope protection, runoff velocity of slope toe, toggling velocity of soil aggregate, head loss, runoff

中图分类号: 

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[1] 王启茜, 周洪福, 符文熹, 叶 飞, . 水流拖曳力对斜坡浅层土稳定性的影响分析[J]. 岩土力学, 2019, 40(2): 759-766.
[2] 周翠英, 赵珊珊, 杨旭, 刘镇, . 生态酯类材料砂土改良及工程护坡应用[J]. 岩土力学, 2019, 40(12): 4828-4837.
[3] 田东方,郑 宏 ,刘德富,. 考虑径流影响的滑坡降雨入渗二维有限元模拟及应用[J]. , 2016, 37(4): 1179-1186.
[4] 丁 瑜 ,杨 奇 ,夏振尧 ,许文年 , . 生态护坡基材土-岩接触面原位剪切试验研究[J]. , 2015, 36(S2): 383-388.
[5] 田东方,刘德富,郑 宏,王世梅. 降雨条件下滑坡排水沟排水数值模拟[J]. , 2011, 32(4): 1255-1261.
[6] 刘俊新,刘育田,胡启军. 降雨入渗对路堤边坡稳定性研究[J]. , 2010, 31(3): 903-910.
[7] 田东方,刘德富,王世梅,陈 勇,肖诗荣. 土质边坡非饱和渗流场与应力场耦合数值分析[J]. , 2009, 30(3): 810-814.
[8] 童富果,田 斌,刘德富. 改进的斜坡降雨入渗与坡面径流耦合算法研究[J]. , 2008, 29(4): 1035-1040.
[9] 戚国庆 ,黄润秋,. 生态护坡对边坡岩土体基质吸力的影响研究[J]. , 2006, 27(S1): 715-719.
[10] 胡明鉴,汪 稔,孟庆山,刘观仕. 坡面松散砾石土侵蚀过程及其特征研究[J]. , 2005, 26(11): 1722-1726.
[11] 张培文,刘德富,郑 宏,黄达海,宋玉普. 降雨条件下坡面径流和入渗耦合的数值模拟[J]. , 2004, 25(1): 109-113.
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[1] 张文杰,陈云敏. 垃圾填埋场抽水试验及降水方案设计[J]. , 2010, 31(1): 211 -215 .
[2] 宫伟力,安里千,赵海燕,毛灵涛. 基于图像描述的煤岩裂隙CT图像多尺度特征[J]. , 2010, 31(2): 371 -376 .
[3] 万 智,董 辉,刘宝琛. 基于正交设计下SVM滑坡变形时序回归预测的超参数选择[J]. , 2010, 31(2): 503 -508 .
[4] 孙曦源,栾茂田,唐小微. 饱和软黏土地基中桶形基础水平承载力研究[J]. , 2010, 31(2): 667 -672 .
[5] 王明年,郭 军,罗禄森,喻 渝,杨建民,谭忠盛. 高速铁路大断面黄土隧道深浅埋分界深度研究[J]. , 2010, 31(4): 1157 -1162 .
[6] 胡勇刚,罗 强,张 良,黄 晶,陈亚美. 基于离心模型试验的水泥土搅拌法加固斜坡软弱土地基变形特性分析[J]. , 2010, 31(7): 2207 -2213 .
[7] 谭峰屹,姜志全,李仲秋,颜惠和. 附加质量法在昆明新机场填料压实密度检测中的应用研究[J]. , 2010, 31(7): 2214 -2218 .
[8] 柴 波,殷坤龙,肖拥军. 巴东新城区库岸斜坡软弱带特征[J]. , 2010, 31(8): 2501 -2506 .
[9] 王光进,杨春和,张 超,马洪岭,孔祥云,侯克鹏. 超高排土场的粒径分级及其边坡稳定性分析研究[J]. , 2011, 32(3): 905 -913 .
[10] 胡海军,蒋明镜,赵 涛,彭建兵,李 红. 制样方法对重塑黄土单轴抗拉强度影响的初探[J]. , 2009, 30(S2): 196 -199 .