水利工程生态护坡基料流失量试验分析

2022-12-02潘乐

水利科技与经济 2022年11期

潘乐

(广东嘉城建设集团有限公司，广东梅州 514000)

1 概述

水利工程护坡中，最常用的护坡形式是TBS植被护坡。该护坡技术是用喷射机将拌合均匀的含肥料、土、草籽的基料混合物按设计厚度喷射到岩石坡面上，对岩石边坡面进行防护和绿化的技术，它是集岩土工程学、植物学、土壤学、肥料学和环境生态学等多学科于一体的综合工程技术。TBS植被护坡技术通过植被根系的力学加固和地上生物量的水文效应达到护坡和改善生态环境的目的[1-3]。

但基料保持在边坡上欠可靠性，其上植被的存在也欠持久性。这是因为基料贴于硬质坡面仅靠基料中黏结剂微弱的黏结力，在降水形成的坡面径流或雨水冲击下易流失，即便是基料可为植物提供良好的生长环境而形成植被，能减小雨水的冲刷力，但剩余水力作用下基料还是会流失，使得植被根基不复存在。图1为典型的基料被雨水冲刷带走后形成的裸露岩石。

图1 基料被雨水冲刷带走后形成的裸露岩石

为解决现有TBS植被护坡基料难保持的问题，考虑通过在硬质边坡和植被基料之间增加无砂混凝土作为过渡层，改善面与层、层与层之间的联系，从而增强TBS植被护坡基料与硬质坡面的联系，有效保持植被根系生长所需的基料，切实保障植被成型及生态的稳定性。

因无砂混凝土过渡层TBS植被护坡对基料的保持能力与护坡坡度、雨强、无砂混凝土过渡层厚度有关，因此研究这3个因素对护坡基料保持能力的影响具有重要意义。

2 材料与方法

采用室内模拟试验，设计不同坡度的铁架，坡度分别为1∶0.3、1∶0.5、1∶0.75、1∶1、1∶1.25。铁架坡面上放置木板，木板长宽厚尺寸为1.35 m×1.1 m×0.01 m，木板上铺设无砂混凝土，厚度分别为5、5.5、6、6.5、7 cm。无砂混凝土配合比为水泥∶骨料∶水=1∶5∶0.4，水泥采用42.5级普通硅酸盐水泥，骨料用碎石，粒径16～31.5 mm。铺设后洒水养护。待混凝土成型后，将混合好的含肥料、土、草籽的基料铺设到无砂混凝上，铺设厚度5 cm，置于室外，待草长到茂密后，在室内进行人工降雨试验。

对生态护坡测试件进行人工降雨模拟冲刷测试，设计雨强为40、45、50、55、60 mm，历时各1 h，观测水土流失情况。试验的因素和水平见表1。

表1 试验的因素和水平表

试验是典型的三因素五水平试验，如果用全面试验，要试验125次，所以考虑采用正交试验。

正交试验设计法是一种用较少的试验次数，运用规定的统计分析方法，找出影响因素的主次排列的科学方法[4-6]。采用正交试验可大大减少试验次数。正交试验分析的步骤见图2。

图2 正交试验分析的步骤

根据表1，选择L25(53)进行试验，正交试验设计见表2。

表2 正交试验设计表

续表2

为验证无砂混凝土过渡层对护坡植被基料的保证能力，设置没有铺设无砂混凝土过渡层的样本进行对比试验。具体做法是在铁架坡面的木板上放置糙面朝上的瓷板，模拟硬质坡面，在瓷板上铺设含肥料、土、草籽的基料。正交试验的25组试验中，每一组都在同等条件下，设置一个对比试验，相当于在表2最右边加上过渡层厚度为0的一列。

通过试验分析：①验证无砂混凝土过渡层对基料的保持性；②分析坡度、雨强、无砂混凝土过渡层厚度对基料流失量的影响，用推移质的量来表示。