岩土力学 ›› 2025, Vol. 46 ›› Issue (10): 3018-3032.doi: 10.16285/j.rsm.2024.1365CSTR: 32223.14.j.rsm.2024.1365
陶高梁1, 2, 3,周恒洁1,肖衡林1, 4,周宏豫1
TAO Gao-liang1, 2, 3, ZHOU Heng-jie1, XIAO Heng-lin1, 4, ZHOU Hong-yu1
摘要: 生态护坡兼备边坡安全效益和生态效益,是值得发展和推广的边坡防护型式。生态基材是生态护坡技术核心结构层,须同时具备力学性能和植生能力(力学-植生性能),已有生态基材力学-植生性能有待进一步提升,新型生态基材急需开发。纳米二氧化硅(nano-SiO2,简称NS)和玄武岩纤维(basalt fiber,简称BF)在提高边坡土体力学性能方面表现优异,但对植生效果和抗冲刷性能的研究相对有限。为了解决这些问题,使用2种水泥掺量、4种纳米掺量和3种纤维掺量改良黏土,并通过无侧限抗压强度试验、直剪试验、开裂试验、扫描电子显微镜分析以及植生与抗冲刷试验,探讨其力学和植生与抗冲刷性能。研究结果表明,同时添加NS和BF能有效提升其抗压强度和残余强度,当复合含量为5%水泥+0.9%BF+1.5%NS组合比例时相对提升最大,较普通水泥土提高了133.05%。同时,NS和BF能显著提高水泥土的黏聚力和抗剪强度。水化硅酸钙凝胶(calcium silicate hydrate,简称C-S-H)通过包裹BF,增强了水化产物与BF之间的机械联锁作用,改善了土壤强度、抗裂性和抗侵蚀能力,NS的火山灰反应和成核效应进一步增强了这种效果。此外,复合含量为3%水泥+0.3%BF+1.5%NS和5%水泥+0.9%BF+1.5%NS组合比例的生态基材水泥土的发芽率均大于80%,满足种植需求,植物生长表现良好。在冲刷试验中,抗侵蚀能力提升效果显著,上述两种生态基材在植被的协同作用下,侵蚀率分别仅为10.24%和3.60%。
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