CN114716780B - 用于红层边坡防护的抗冲刷剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于红层边坡防护的抗冲刷剂，包括喷射液A和喷射液B，喷射液A和喷射液B的质量比为1：(1‑3)，其中喷射液A包括质量比为1：(2‑3)的螯合剂和聚丙烯酰胺，喷射剂B质量比为1：(2‑3)的辅助螯合剂和聚丙烯酰胺。本申请还公开了该用于红层边坡防护的抗冲刷剂的制备方法。本发明所提供的用于红层边坡防护的抗冲刷剂，能够有效提高红层边坡坡面在受到雨水作用时的稳定性和抗冲刷性。本申请所提供的用于红层边坡的抗冲刷剂的制备方法，在常温下即可进行，无需专用设备，简单易性，尤其适用于公路红层边坡防护，适于大面积推广使用。

Description

用于红层边坡防护的抗冲刷剂及其制备方法

技术领域

本发明属于边坡修复技术领域，具体涉及一种用于红层边坡防护的抗冲刷剂及其制备方法。

背景技术

随着我国交通的不断发展，近年来越来越多的道路基础设施向红层的分布地区建设，公路红层边坡防护也越来越受到社会的重视，大量的红层地区高等级公路建设实践表明，红层边坡的稳定性差病害多，抗水渗透能力和抗风化能力极差，造成边坡工程不断出现坍塌、剥落和滑坡。

红层是由砂岩、泥岩、砂砾岩和红砾岩交互而成的一种特殊岩土。天然状态时力学性质较好，但是受到降雨、刮风等外界因素干扰后会发生软化、崩解，抗剪强度等工程性质会大幅度降低，从而引起边坡浅层破坏。虽然红层浅层的破坏所带来的土石量小，但是由于它通常分布于峡谷和山区，本身性质和结构特征独特，它所带来的病害十分严重。红层边坡坡面土层受到雨水冲刷、风化剥落，使得土层表面水得到有利条件更容易进入红层边坡内部，从而引起红层边坡坡体的深层破坏。因此，提高红层边坡坡面的抗冲刷能力以及针对红层边坡坡面破坏的抗冲刷剂研发变得尤为重要。

近年来，国内外学者针对红层边坡坡面加固防护技术已有大量的研究，但是在红层边坡坡面抗冲刷方面研究相对匮乏。目前，传统抗冲刷剂主要有水泥、粉煤灰、石灰和木质素这几种类型，但是它们的缺陷也同样明显：水泥抗冲刷剂往往容易发生收缩，有很大的开裂风险，对塑性指数高的土质抗冲刷作用小；粉煤灰抗冲刷剂和消石灰抗冲刷剂的减水性较弱且对湿土的抗冲刷效果不佳，吸水能力较弱，对其含水率的降低作用小，且不经济实用，使用量多、施工时间要求严格，在与土壤拌和过程中不好把握拌合量，容易出现不均匀现象，运送过程也存在难度；石灰抗冲刷剂作用下的边坡土体，前期强度低，作用效果慢，对有机土、盐渍土等土质作用小；木质素抗冲刷剂由于木质素本身结构的复杂性以及其化学物理性质单一，在使用过程中具有很大的局限性和不均一性的缺陷。由于近年来大力发展基础建设，使得砂石资源越来越匮乏，所以使用传统抗冲刷剂经济效益低，且对生态环境有一定的破坏，边坡工程中已越来越不倾向于使用传统抗冲刷剂；且将抗冲刷剂应用到边坡坡面防护中，对于坡面抗冲刷研究来说是一个新的切入点。将抗冲刷剂应用到红层边坡坡面防护领域中仍处于初级阶段，尚需深入研究：

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的主要目的在于提供一种用于红层边坡防护的抗冲刷剂，旨在解决现有抗冲刷剂冲刷效果不佳、施工不便、使用量多，不适用于红层边坡等的问题。本发明还公开了该抗冲刷剂的制备方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

第一方面：一种用于红层边坡防护的抗冲刷剂，包括喷射液A和喷射液B，所述喷射液A和所述喷射液B的质量比为1：(1-3)，其中所述喷射液A包括质量比为1：(2-3)的螯合剂和聚丙烯酰胺，所述喷射剂B质量比为1：(2-3)的辅助螯合剂和聚丙烯酰胺。

优选地，其中所述聚丙烯酰胺为阴离子聚丙烯酰胺，且所述阴离子聚丙烯酰胺的分子量为1800万，pH为7-14。

优选地，其中所述螯合剂为硫酸亚铁铵。

优选地，其中所述辅助螯合剂为过硫酸铵。

优选地，其中所述聚丙烯酰胺的质量-体积浓度为100g/l，所述硫酸亚铁铵的质量-体积浓度为10g/l，所述过硫酸铵的质量-体积为4.8g/l。

优选地，其中所述喷射液A包括质量比为1：2.2的螯合剂和聚丙烯酰胺，所述喷射剂B质量比为1：2.2的辅助螯合剂和聚丙烯酰胺。

第二方面，一种根据上述用于红层边坡防护的抗冲刷剂的制备方法，包括如下步骤：

1)在搅拌的条件下，将配方量的聚丙烯酰胺加入水中，直至完全溶解，形成无色透明的聚丙烯酰胺胶体溶液；

2)在搅拌的条件下，将配方量的螯合剂加入水中，直至完全溶解，形成螯合剂溶液；

3)在搅拌的条件下，将配方量的辅助螯合剂加入水中，直至完全溶解，形成辅助螯合剂溶液；

4)将步骤2)制备所得的螯合剂溶液与步骤1)制备所得的聚丙烯酰胺胶体溶液按照配方要求混合，搅拌使其混合均匀，装罐密封即得喷射液A；

5)将步骤3)制备所得的辅助螯合剂溶液与步骤1)制备所得的聚丙烯酰胺胶体溶液混合，搅拌使其混合均匀，装罐密封即得喷射液B。

与现有技术相比，本发明至少具有以下优点：

1)本申请所提供的用于红层边坡的抗冲刷剂，通过聚丙烯酰胺高分子末端大量的活性羧基和羟基与边坡土体土颗粒的表面基团络合；在使用过程中，通过加入螯合剂和辅助螯合剂，使得聚丙烯酰胺发生聚合反应或缩聚反应，把边坡中的松散土颗粒胶结在一起，降低土颗粒间隙率；反应后由聚丙烯酰胺为主要成分的抗冲刷剂，其高分子极性远远小于水的极性，所以能够使土体中的水排出，最后形成一个十分密实的整体，进而有效提高红层边坡坡面在受到雨水作用时的稳定性和抗冲刷性。且该抗冲刷剂具有施工方便、改良效果快等优点，特别是具有很好的生态环保性，使用后CO₂温室气体产生少，有利于保护土地土质和工程区域内的植物、农作物，有很大的经济效应。

2)本申请所提供的用于红层边坡的抗冲刷剂的制备方法，在常温下即可进行，无需专用设备，简单易性，尤其适用于公路红层边坡防护，适于大面积推广使用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1为本发明所提供的抗冲刷剂使用于红层边坡与素红层边坡在模拟降雨后的冲刷现象图；

图2为本发明所提供的抗冲刷剂使用于红层边坡与素红层边坡的土料损失量图；

图3为本发明所提供的抗冲刷剂使用于红层边坡与素红层边坡在不同降雨强度下的土颗粒损失量图。

图4为本发明所提供的抗冲刷剂使用于红层边坡与素红层边坡在不同坡度时的土颗粒损失量图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。

当以范围、优选范围、或者优选的数值上限以及下限的形式表述某个量、浓度或其它值或参数的时候，应当理解相当于具体揭示了通过将任意一对范围上限或优选数值与任意范围下限或优选数值结合起来的任何范围，而不考虑该范围是否具体揭示。除非另外指出，本文所列出的数值范围值在包括范围的端点，和该范围之内的所有整数和分数。

除非另外说明，本文中所有的百分比、份数、比值等均是按重量计。

本文的材料、方法和实施例均是示例性的，并且除非特别说明，不应理解为限制性的。

本发明所提供的一种用于红层边坡防护的抗冲刷剂，包括喷射液A和喷射液B，所述喷射液A和所述喷射液B的质量比为1：(1-3)，其中所述喷射液A包括质量比为1：(2-3)的螯合剂和聚丙烯酰胺，所述喷射剂B质量比为1：(2-3)的辅助螯合剂和聚丙烯酰胺。

其中本发明中的喷射剂A和喷射剂B中均含有聚丙烯酰胺。其中聚丙烯酰胺为阴离子聚丙烯酰胺，且该阴离子聚丙烯酰胺的分子量为1800万，pH为7-14，其质量-体积浓度为100g/l；因为红层土体中含有大量的阳离子，所以当阴离子聚丙烯酰胺作为抗冲刷剂的主要成分时，会起到维持良好的土体内部结构、增强土体浅层土颗粒间的凝聚力、防止土体表面结皮、减少土体内水的蒸发、减少坡面表皮径流以及防止水土流失等作用。且阴离子聚丙烯酰胺溶于水后带有大量的负电荷，本来会跟土体颗粒带有的阴离子产生排斥，但由于红层土体内部阳离子的存在，形成了阳离子桥，进而增加边坡的稳定性；

同时其中选用分子量为1800万的阴离子聚丙烯酰胺，阴离子聚丙烯酰胺形成的水溶液粘度还与其分子量的大小有关；分子量越大，所形成溶液的粘度也越高；且分子量大的聚丙烯酰胺，一般不会进入到边坡土体的内部，而是在土体表面形成一张“网”。分子量大的聚丙烯酰胺其分子链也较长，在与土颗粒作用时它们之间离子桥的作用更强、形成的保护网强度也更大。但是分子量越大的聚丙烯酰胺会使其分子不易进入土体内部，只停留在土体浅层，大大减弱其作用效果；本申请通过采用分子量为1800万的聚丙烯酰胺，使得该聚丙烯酰胺能够与边坡土体土颗粒的表面基团络合，还能够渗入至边坡土体表面0.3-0.5cm处与土体颗粒的表面基团络合，进而提高该边坡土体的稳定性和抗冲刷性。

本发明所提供的用于红层边坡防护的抗冲刷剂，其包括螯合剂，该螯合剂能够与一些不稳定的离子形成稳定的螯合剂。所述螯合剂为硫酸亚铁铵；硫酸亚铁铵是一种复盐，其同时具有亚铁盐、铵盐和硫酸盐的性质，硫酸亚铁铵溶于水后易电离出Fe²⁺、NH₄ ⁺、SO^2-,螯合剂具有对聚丙烯酰胺胶体溶液的螯合能力并对聚丙烯酰胺胶体溶液进行整合，增大其分子量，提高该抗冲刷剂的抗冲刷性能。

本发明所提供的用于红层边坡防护的抗冲刷剂，其还包括辅助螯合剂，进一步为过硫酸铵，过硫酸铵是一种性质较稳定的盐，一般呈白色单斜晶体或粉末状，不易受潮，完全干燥时常温可长期保存，120℃时完全分解产生氧气。辅助螯合剂具有较高的稳定性和环境友好型，受到加热时，产生氧气。遇水时会分解，发生水解反应，水溶液呈酸性；辅助螯合剂具有强氧化性，主要是通过产生硫酸根自由基发生氧化反应，常温条件下氧化破胶的能力较差。该辅助螯合剂的作用为使螯合剂在对聚丙烯酰胺的螯合过程中产生高价离子，进而使得聚丙烯酰胺胶体溶液、螯合剂和辅助螯合剂通过共价力和离子力形成整体粘结在一起，生成不溶于水的三维整合物。

本申请所提供的用于红层边坡防护的抗冲刷剂的作用机理为：

在聚丙烯酰胺胶体、螯合剂和辅助螯合剂为原材料研发的抗冲刷剂中，其中聚丙烯酰胺对提高红层边坡坡面抗冲刷性上起主要作用。聚丙烯酰胺溶于水后在水中形成连续的聚丙烯酰胺胶体溶液，同时在聚丙烯酰胺胶体溶液中产生大量的离子，与土壤中本身含有的阳离子形成双电层结构。由于选用的聚丙烯酰胺分子量较大,所以不会向边坡坡体的深层部分渗入,而是在土颗粒的表面形成一层隔膜。这样，聚丙烯酰胺胶体溶液通过共价力和离子力将松散的土体颗粒胶结在一起，土体颗粒团外部因为有隔膜的存在而提高坡体受到雨水作用时的稳定性和抗冲刷性。

由于聚丙烯酰胺是一种水溶性的化合物，如果单独将它作为抗冲刷剂的原料喷洒在红层边坡上时，一旦出现降雨情况，聚丙烯酰胺就会很快被雨水冲走，失去提高边坡抗冲刷性的作用，而螯合剂的加入不仅能防止聚丙烯酰胺被雨水带走，还能提高抗冲刷剂的分子量，使抗冲刷剂效果更加优良。螯合剂因为辅助螯合剂的加入，在抗冲刷剂中产生更多的高价离子，加强对聚丙烯酰胺的螯合作用，提高抗冲刷剂的作用效果。通过聚丙烯酰胺、螯合剂和辅助螯合剂的相互作用，松散土体颗粒强大的内部胶结能力和在土粒团外形成的一层薄膜使得红层边坡坡面的抗冲刷性得到了提升，进而提高了红层边坡的强度和稳定性。

辅助螯合剂的作用是使螯合剂产生高价离子，从而对聚丙烯酰胺胶体产生更强的螯合作用。

过硫酸根离子和二价铁离子化学反应如下：

螯合剂中的二价铁离子被辅助螯合剂氧化到三价铁离子的高价态之后，具有更多的空轨道，能够与更多的电子配位(如氮、氧原子的孤对电子)，即可以和胶体中更多的酰胺基团螯合，得到更加交错复杂的三维网状结构，形成更稳定的聚合态，防止胶体被雨水冲刷而再次溶解。

过硫酸铵易溶于水，发生水解，化学方程式为：

溶液中的离子方程式：

所以过硫酸铵溶液中除了大量的铵根离子和过二硫酸根离子外，还存在少量的硫酸氢根离子和硫酸根离子，溶液水解显酸性，加入硝酸可以抑制反应正向进行，增加反应的效率，提高抗冲刷能力。

本发明还提供了该用于红层边坡防护的抗冲刷剂的制备方法，包括如下步骤：

1)在搅拌的条件下，将配方量的聚丙烯酰胺加入水中，直至完全溶解，形成无色透明的聚丙烯酰胺胶体溶液；

2)在搅拌的条件下，将配方量的螯合剂加入水中，直至完全溶解，形成螯合剂溶液；

3)在搅拌的条件下，将配方量的辅助螯合剂加入水中，直至完全溶解，形成辅助螯合剂溶液；

4)将步骤2)制备所得的螯合剂溶液与步骤1)制备所得的聚丙烯酰胺胶体溶液按照配方要求混合，搅拌使其混合均匀，装罐密封即得喷射液A；

5)将步骤3)制备所得的辅助螯合剂溶液与步骤1)制备所得的聚丙烯酰胺胶体溶液混合，搅拌使其混合均匀，装罐密封即得喷射液B。

【实施例】用于红层边坡防护的抗冲刷剂的制备

实施例1

本发明所提供的用于红层边坡防护的抗冲刷剂，包括喷射液A和喷射液B，所述喷射液A和所述喷射液B通过如下制备方法制备：

1)在搅拌的条件下，将1000g的聚丙烯酰胺加入10kg水中，直至完全溶解，形成无色透明的聚丙烯酰胺胶体溶液；

2)在搅拌的条件下，将22g的螯合剂加入2200g水中，直至完全溶解，形成螯合剂溶液；

3)在搅拌的条件下，将10.58g的辅助螯合剂加入2200g水中，直至完全溶解，形成辅助螯合剂溶液；

4)将步骤2)制备所得的螯合剂溶液与步骤1)制备所得的聚丙烯酰胺胶体溶液按照质量比为1:2混合，搅拌使其混合均匀，装罐密封即得喷射液A；

5)将步骤3)制备所得的辅助螯合剂溶液与步骤1)制备所得的聚丙烯酰胺胶体溶液按照质量比1:2混合，搅拌使其混合均匀，装罐密封即得喷射液B。

实施例2

本发明所提供的用于红层边坡防护的抗冲刷剂，包括喷射液A和喷射液B，所述喷射液A和所述喷射液B通过如下制备方法制备：

1)在搅拌的条件下，将1000g的聚丙烯酰胺加入10kg水中，直至完全溶解，形成无色透明的聚丙烯酰胺胶体溶液；

2)在搅拌的条件下，将22g的螯合剂加入2200g水中，直至完全溶解，形成螯合剂溶液；

3)在搅拌的条件下，将10.58g的辅助螯合剂加入2200g水中，直至完全溶解，形成辅助螯合剂溶液；

4)将步骤2)制备所得的螯合剂溶液与步骤1)制备所得的聚丙烯酰胺胶体溶液按照质量比为1:2.2混合，搅拌使其混合均匀，装罐密封即得喷射液A；

5)将步骤3)制备所得的辅助螯合剂溶液与步骤1)制备所得的聚丙烯酰胺胶体溶液按照质量比1:2.2混合，搅拌使其混合均匀，装罐密封即得喷射液B。

实施例3

本发明所提供的用于红层边坡防护的抗冲刷剂，包括喷射液A和喷射液B，所述喷射液A和所述喷射液B通过如下制备方法制备：

1)在搅拌的条件下，将1000g的聚丙烯酰胺加入10kg水中，直至完全溶解，形成无色透明的聚丙烯酰胺胶体溶液；

2)在搅拌的条件下，将22g的螯合剂加入2200g水中，直至完全溶解，形成螯合剂溶液；

3)在搅拌的条件下，将10.58g的辅助螯合剂加入2200g水中，直至完全溶解，形成辅助螯合剂溶液；

4)将步骤2)制备所得的螯合剂溶液与步骤1)制备所得的聚丙烯酰胺胶体溶液按照质量比为1:3混合，搅拌使其混合均匀，装罐密封即得喷射液A；

5)将步骤3)制备所得的辅助螯合剂溶液与步骤1)制备所得的聚丙烯酰胺胶体溶液按照质量比1:3混合，搅拌使其混合均匀，装罐密封即得喷射液B。

本发明所提供的用于红层边坡防护的抗冲刷剂，在对红层边坡坡面进行喷洒时，将喷射液A和喷射液B按照质量比1:1喷射到同一地点，使这两种喷射液在落地时相互混合，形成凝胶，形成凝胶的时间大约为24h，使边坡获得抗冲刷能力。喷射时要均匀、充分，不漏喷。直到坡面有液体流下为止，必要时可喷两遍。因为这两种喷射液形成后应立即开始喷射，因此适合现配现用。

【试验例】用于红层边坡防护的抗冲刷剂的性能检测

本试验例以实施例中的实施例2所示的用于红层边坡防护的抗冲刷剂为例进行详细说明。

1、耐冲刷性能的检测

(1)试验装置

边坡模型：采用厚度为0.7cm的雪弗板制作成尺寸为30cm*30cm*30cm的边坡模型；

流量计：选用LZB3WB/4WB玻璃转子流量计，量程为1-10ml/min；

喷水器：喷水器由水管和可调节喷头组成，通过流量计控制水龙头总出水量，可调节喷头控制模拟降雨的强度，正常水压时喷头喷雾直径为60cm左右，流量为0-8L/h。

模拟出水装置：其由水管、喷水器和流量计等组成，该喷水器通过水管与户外水龙头连通。

(2)试验方法：

边坡模型填土方法

将四川仁沐新高速公路红层试验土体压碎击实，使之成为大小均匀的松散颗粒，风干后再按最佳含水率进行配置，压实度大于90％。按照边坡模型的尺寸以及试验所需的坡度进行计算，估算出所需要红层土的体积，进行称重。将土料分三次均匀装入边坡模型，每装填好一次，静置30min，再进行下一次装入；填土全部装填完后，均匀撒上少量的水，盖上塑料布以防水，在自然条件下进行养护，静置12个小时，获得边坡试验模型。

模拟降雨冲刷试验方法

模拟降雨边坡冲刷试验是根据模拟降雨导致边坡泥土质量发生变化，即计算出冲刷前后边坡土料质量差来研究分析抗冲刷剂效果。模拟降雨边坡冲刷试验时间为40min；打开模拟出水装置进行模拟降雨，在边坡受到降雨，形成产流发生冲刷作用的前20min，每隔5min在边坡试验模型下端收集一次冲刷土样，共采集4次，且将每次采集到的冲刷土样分别置于不同的塑料桶中。之后的20min，每隔10min采集一次冲刷土样，且每次采集到的冲刷土样收集至不同的塑料桶中。模拟降雨作用结束后，将塑料桶内收集的冲刷土样沉淀1h后对冲刷土样进行脱水风干、烘干，然后称重。即为红层边坡受到模拟降雨作用前后的质量差，得出模拟红层边坡发生冲刷作用后不同时刻的冲刷量和总的冲刷量，以便分析不同时刻和不同情况下抗冲刷剂的效果。

2、抗冲刷剂的抗冲刷性能测试

采用边坡坡度为45°的边坡试验模型两组，一组为素红层边坡(不喷洒本申请的抗冲刷剂)，一组为改良红层边坡(喷洒本申请的抗冲刷剂)，控制降雨强度在100L/h，采用上述模拟降雨冲刷试验方法进行抗冲刷性能的测试；结果如1所示，由图1可以看出，与素红层边坡相比，改良红层边坡的坡面后产生的冲刷现象明显较轻。素红层边坡发生的破坏以冲沟水流侵蚀为主，而改良红层边坡以小型块状剥落为主。喷洒抗冲刷剂后获得的改良红层边坡的土体中有部分土体并没有受到水的浸入，从而不会造成坡体粘结强度大幅减弱，相较于素红层边坡，改良红层边坡具有更好的抗渗性和抗冲刷性。

同时对素红层边坡和改良红层边坡在模拟降雨冲刷试验过程中不同时刻的边坡径流产生的泥沙总量如图2所示：由图中可知，由于喷洒抗冲刷剂提高了红层边坡土体的粘结强度，使得土体颗粒在受到雨水冲刷时不易被水流冲击而夹带走，即抗冲刷剂的加入能够有效提高红层边坡的抗冲刷性和稳定性。

3、抗冲刷剂在不同降雨强度下的改良效果

通过改变模拟降雨冲刷试验方法中降雨强度大小，对比素红层边坡以及改良红层边坡的坡面抗冲刷特性随降雨强度大小变化的规律。当红层边坡的坡度和抗冲刷剂浓度一定时，随着降雨强度的变化，边坡土体受到的冲击力大小以及土体颗粒间的摩擦力发生改变，土体颗粒脱离边坡母体的速度也会随之变化，对红层边坡的稳定性产生影响。

本次试验采用坡度都设置为45°，压实度为90％，设置五个不同降雨强度参照组(50L/h、75L/h、100L/h、125L/h、150L/h、)进行对比试验。

如图3所示，不同降雨强度下，改良红层边坡的坡面径流产生的土颗粒总量为：431.79g(50L/h)、529.21g(75L/h)、654.72g(100L/h)、824.41g(125L/h)、955.02g(150L/h)；素红层边坡的坡面径流产生的土颗粒总量为：921.34g(50L/h)、1124.76g(75L/h)、1382.24g(100L/h)、1832.71g(125L/h)、2118.21g(150L/h)。素红层边坡的土颗粒之间的胶结作用较小，随着降雨强度的增大，脱离母体的土颗粒也就比改良红层边坡多。说明抗冲刷剂的加入，加强了土体颗粒间的粘结效果，增大了红层边坡的抗冲刷的稳定性。

4、抗冲刷剂用于不同坡度的改良效果

通过改变红层边坡的坡度，来研究改良红层边坡的坡面抗冲刷特性随边坡坡度的变化规律以及确定改良红层边坡的临界坡度。当坡面降雨强度和抗冲刷剂浓度一定时，随着坡度大小的变化，红层边坡的坡降也会随之变化，所以坡面水流速度也会变大，并且坡面提供的摩擦力大小、边坡母体的土颗粒脱离速度和坡面层流中的松散土颗粒翻滚情况也会随之变化。

本试验通过设置五个对照组进行对比试验，来研究不同坡度对抗冲刷剂对红层边坡作用效果的影响。试验设置五个不同坡度的模拟边坡试验组(30°、40°、45°、50°、60°)，降雨强度为130L/h，压实度为90％。

根据试验过程中对泥沙的收集，以土颗粒总量为纵坐标、坡体角度为横坐标，红层边坡发生冲刷作用产生的土颗粒总量随坡度变化的曲线如图4所示，对图中的冲刷作用产生的土颗粒总量变化曲线进行非线性拟合，可得到土颗粒总量随边坡坡度变化的关系式为：

M＝-0.658i²+64.862i-842.44(R²＝0.9658)

式中：M—冲刷作用产生的土颗粒总量,g；

i—坡度，°。

从改良红层边坡冲刷作用产生的土颗粒总量变化曲线图可以看出，当边坡坡度小于45°时，边坡坡度越大，冲刷作用产生的土颗粒总量越大；当边坡坡度小于45°时，边坡坡度越大，冲刷作用产生的土颗粒总量越小。产生的土颗粒总量大小比较为：45°(905g)>50°(861g)>60°(834g)>40°(714g)>30°(519g)。由此可得红层边坡在抗冲刷剂作用下的临界坡度为45°。抗冲刷剂作用在45°红层边坡时的抗冲刷效果最差，且作用在45°以下的边坡比作用在45°以上的边坡抗冲刷效果好，该结果为公路设计合适的坡度提供了一定的参考价值。

本发明所提供的用于红层边坡防护的抗冲刷剂，能够有效提高红层边坡的抗冲刷性和稳定性；且当红层边坡的坡度为45°，再次配合使用该抗冲刷剂具有更佳优异的抗冲刷性和稳定性，为红层边坡的稳固性和使用寿命提供了技术支持。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (4)

1.一种用于红层边坡防护的抗冲刷剂，其特征在于，包括喷射液A和喷射液B，所述喷射液A和所述喷射液B的质量比为1：(1-3)，其中所述喷射液A包括质量比为1：(2-3)的螯合剂和聚丙烯酰胺，所述喷射剂B质量比为1：(2-3)的辅助螯合剂和聚丙烯酰胺；所述聚丙烯酰胺为阴离子聚丙烯酰胺，且所述阴离子聚丙烯酰胺的分子量为1800万，pH为7-14；所述螯合剂为硫酸亚铁铵；所述辅助螯合剂为过硫酸铵。

2.根据权利要求1所述的用于红层边坡防护的抗冲刷剂，其特征在于，所述聚丙烯酰胺的质量-体积浓度为100g/l，所述硫酸亚铁铵的质量-体积浓度为10g/l，所述过硫酸铵的质量-体积为4.8g/l。

3.根据权利要求1所述的用于红层边坡防护的抗冲刷剂，其特征在于，所述喷射液A包括质量比为1：2.2的螯合剂和聚丙烯酰胺，所述喷射剂B质量比为1：2.2的辅助螯合剂和聚丙烯酰胺。

4.一种根据权利要求1-3中任一项所述的用于红层边坡防护的抗冲刷剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)在搅拌的条件下，将配方量的聚丙烯酰胺加入水中，直至完全溶解，形成无色透明的聚丙烯酰胺胶体溶液；

2)在搅拌的条件下，将配方量的螯合剂加入水中，直至完全溶解，形成螯合剂溶液；

3)在搅拌的条件下，将配方量的辅助螯合剂加入水中，直至完全溶解，形成辅助螯合剂溶液；

4)将步骤2)制备所得的螯合剂溶液与步骤1)制备所得的聚丙烯酰胺胶体溶液按照配方要求混合，搅拌使其混合均匀，装罐密封即得喷射液A；

5)将步骤3)制备所得的辅助螯合剂溶液与步骤1)制备所得的聚丙烯酰胺胶体溶液混合，搅拌使其混合均匀，装罐密封即得喷射液B。