CN114924054A - 一种生态边坡室内改良模拟试验方法 - Google Patents

一种生态边坡室内改良模拟试验方法 Download PDF

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Abstract

一种生态边坡室内改良模拟试验方法，涉及边坡稳定技术领域，尤其涉及生态边坡种植与冲刷装置的实验技术领域。它用于越浪模拟试验时，将室内试验装置置于越浪/降雨模拟装置的下方前端，并抽出护坡装置内部的保水装置，同时确定挡板将出水孔封住，将水注入蓄水装置中，静止后开启挡板，记录冲刷时间，通过泥沙收集孔收集泥沙，烘干后称重，计算护坡砖因越浪引起的水土流失量。本发明具有的有益效果是：它主要针对室内生态护坡模拟试验及冲刷试验，可解决现场试验条件受限大、室内试验模拟不全面、不符合实际等技术难题。

Description

一种生态边坡室内改良模拟试验方法
技术领域
一种生态边坡室内改良模拟试验方法，涉及边坡稳定技术领域，尤其涉及生态边坡种植与冲刷装置的实验技术领域。
背景技术
公路、铁路、水利等工程建设与自然环境密切相关。其工程规模大、项目多、涉及面广，土石填挖工程形成的大量土石裸露边坡，破坏了既有植被，对当地生态环境影响较大，堤防建设、公路建设等边坡也均需要采用工程防护。以往通常采用单纯的工程防护，如浆(干)砌片石、喷锚防护等，这些工程措施都导致原有植被破坏、水土流失、滑坡、边坡失稳等一系列生态环境和工程问题。近十多年来人们开发出了多种既能起到良好边坡防护作用，又能改善工程环境、体现自然环境美的边坡植物防护新技术，与传统的坡面工程防护措施共同形成了边坡工程植物防护体系。
生态边坡的研究影响因素很多，如植物种类、种植基质的填料差异、边坡的坡度和生态防护措施等，均对其影响较大。目前，生态边坡研究主要采用现场试验及室内模拟试验为主，现场试验由于植物种植受实际天气影响大，且降雨季节性强、年度分布不均匀，导致研究周期长、费用高，难以取得有效资料；而室内试验具有不受自然因素的影响，在短期内可获得大量有效试验资料的优点，但目前缺乏生态护坡模拟、降雨、越浪等整体试验装置，因此，市场上亟需一种适合室内生态边坡种植模拟装置，并模拟不同坡比、不同雨量/越浪量的冲刷情况，寻求各因素对生态边坡的影响，找出不同类型的边坡加固效果，为边坡结构设计与施工提供更加充分的试验依据。
发明内容
本发明要解决的问题就是针对以上不足而提供一种可模拟室内不同坡比下的边坡种植试验的生态边坡室内改良模拟试验方法。其技术方案如下：
一种生态边坡室内改良模拟试验装置，其关键技术在于包括越浪/降雨模拟装置和室内试验装置；越浪/降雨模拟装置包括蓄水装置、进水管和输水管，在输水管上安装进水管，进水管和输水管置于蓄水装置的下方，在输水管下壁设置花洒；室内试验装置包括护坡装置和升降装置，在护坡装置中间位置设置过滤层，在过滤层下方位于护坡装置的内壁设置泥沙收集孔，升降装置支撑于护坡装置一侧的底部。
在所述蓄水装置一侧面底部上方设置出水孔，出水孔处设置挡板。
所述进水管上安装流量计。
在所述护坡装置中放置保水装置。
所述保水装置采用有机玻璃箱，在箱顶开有密封孔。
在所述过滤层上设置虹吸绳。
所述过滤层采用有机玻璃板，在有机玻璃板上开过滤孔。
所述升降装置采用伸缩杆，伸缩杆上安装伸缩调节开关。
所述生态边坡室内改良模拟试验装置的模拟试验方法，其关键技术是包括以下步骤：
(1)用于生态护坡试验时，包含以下步骤：
S1、制护坡砖：将制好并称量后的生态护坡砖置于过滤层上，烘干测试含水率，根据试验需要记录植物生长情况和生态护坡砖的土质变化情况；
S2、保水：预先在保水装置中注入水，并根据坡度调整后保水装置中的水面高度来设置虹吸绳，关闭水面线以下的密封孔，水面线以上的密封孔中夹放虹吸绳；
(2)用于降雨/越浪模拟试验时，包含以下步骤：
S1、用于降雨模拟试验时，抽出护坡装置内部的保水装置，并根据实际雨量调节花洒，用流量计统计用水量，通过泥沙收集孔收集泥沙，烘干后称重，计算护坡砖因降雨引起的水土流失量；
S2、用于越浪模拟试验时，将室内试验装置置于越浪/降雨模拟装置的下方前端，并抽出护坡装置内部的保水装置，同时确定挡板将出水孔封住，此时将水注入蓄水装置中，静止5～10s后开启挡板，记录冲刷时间，通过泥沙收集孔收集泥沙，烘干后称重，计算护坡砖因越浪引起的水土流失量。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
1、采用可伸缩杆以调节不同坡比，并采用可控式花洒和带刻度的蓄水装置以模拟控制降雨量和越浪量，从而模拟不同坡比、不同降雨量、不同越浪量下的边坡种植试验和冲刷试验，操作方便简单，安全可靠，效率高，为边坡结构设计与施工提供更加充分的试验依据。
2、本发明设置保水装置，采用虹吸方式对护坡砖持续供水，确保护坡装置中的护坡砖水分充足，有效解决了种植浇水的问题，既方便又简单，实用性强。
3、本发明主要针对室内生态护坡模拟试验及冲刷试验，可解决现场试验条件受限大、室内试验模拟不全面、不符合实际等技术难题。
4、采用可控式花洒和带数显功能的流量计，可精确控制水流量和喷射范围，并且避免了边出水边调节造成的水资源浪费，可节约大量的水资源，符合可持续发展的要求。
5、本发明在护坡装置的内壁位置设置泥沙收集孔，方便泥沙收集，为边坡的水土流失研究提供更多的试验数据。
附图说明
图1是本发明越浪/降雨模拟装置结构示意图；
图2是本发明室内试验模拟装置结构示意图；
图3是本发明生态边坡室内试验保水装置结构示意图；
图4是本发明生态边坡室内降雨模拟装置结构示意图；
图5是本发明生态边坡越浪冲刷模拟装置结构示意图。
具体实施方式
实施例一：
用于生态边坡护坡试验时，如图2、图3所示，室内试验装置2包括护坡装置27、保水装置22和升降装置，在护坡装置27中间位置设置过滤层21，保水装置22呈抽拉式放置于护坡装置27中过滤层21的下方，在过滤层21下方位于护坡装置27的内壁位置设置泥沙收集孔26，用于收集泥沙，判断边坡水土保持情况，升降装置支撑于护坡装置27一侧的底部。
在所述过滤层21上设置若干虹吸绳23。
所述升降装置采用伸缩杆25，伸缩杆25上安装伸缩调节开关24。伸缩杆25采用标有刻度或角度的金属杆件，可用于调节坡度为10°～75°，便于调节护坡装置27和保水装置22的坡度。
所述过滤层21采用PMMA板、PE板或PP板等有机玻璃板，在有机玻璃板上开过滤孔28，过滤孔开孔率≧10％、孔径≦0.8cm。
所述保水装置22采用四周密封的有机玻璃箱，箱体透明，方便查看保水装置22中的水量情况，在箱顶开有密封孔29，用于夹虹吸绳23，确保护坡装置中的护坡砖水分充足，密封孔29处设按压开关或装置，需要时可以关闭密封孔。
所述泥沙收集孔26采用方孔、圆孔或其它多边形孔，大小为10cm×10cm左右。
上述生态边坡护坡试验的模拟试验方法，其关键技术是包括以下步骤：
S1、制护坡砖：将制好并称量后的生态护坡砖置于过滤层21上，烘干测试含水率，根据试验需要记录植物生长情况和生态护坡砖的土质变化情况；
S2、保水：使用升降装置调节护坡装置27和保水装置22的坡度，预先在保水装置22中注入适量水，并根据坡度调整后保水装置22中的水面高度来设置虹吸绳23，按压关闭水面线以下的密封孔29，水面线以上的密封孔中夹放虹吸绳23，可持续供应水量。
实施例二：
用于生态边坡室内降雨模拟试验时，如图1、图4所示，试验装置包括越浪/降雨模拟装置1和室内试验装置2；越浪/降雨模拟装置1包括蓄水装置17、进水管11和输水管12，在输水管12上安装若干进水管11，进水管11和输水管12置于蓄水装置17的下方，在每根输水管12下壁均匀设置若干可控式花洒13；室内试验装置2包括护坡装置27和升降装置，护坡装置27中间位置设置过滤层21，在过滤层21下方位于护坡装置27的内壁设置泥沙收集孔26，升降装置支撑于护坡装置27一侧的底部。
所述过滤层21上开过滤孔。
所述升降装置采用伸缩杆25，伸缩杆25上安装伸缩调节开关24。
所述进水管11上安装流量计14。所述的流量计14为自动带数显与自动传输功能的管道式电磁流量计，工作温度不低于0℃，精度不低于0.5。
所述的花洒13为可控式花洒，可调节水流量和喷射范围，根据试验需要可关闭某个花洒。
上述生态边坡室内降雨模拟试验装置用于降雨模拟试验时，包括以下步骤：
1)制护坡砖：将制好并称量后的生态护坡砖置于过滤层21上，并测护坡砖的含水率；
2)如图4所示，将室内试验装置2置于越浪/降雨模拟装置1的下方；
3)与实施例一中装置的结构相比，本实施例需要抽出护坡装置27内部的保水装置22，并根据实际雨量调节可控式花洒13，将喷射范围刚好均匀覆盖生态护坡砖表面；
4)用流量计14统计用水量，通过泥沙收集孔26收集泥沙，烘干后称重，计算护坡砖因降雨引起的水土流失量A。
Figure BDA0003599817010000051
其中，m为收集泥沙重量(kg)，S为降雨面积(km2)，θ为坡度(°)，t为降雨时间(a)。
实施例三：
用于生态边坡越浪冲刷模拟试验时，如图1、图5所示，试验装置包括越浪/降雨模拟装置1和室内试验装置2；越浪/降雨模拟装置1包括蓄水装置17、进水管11和输水管12，在输水管12上安装若干进水管11，进水管11和输水管12置于蓄水装置17的下方，在每根输水管12下壁均匀设置若干可控式花洒13；室内试验装置2如实施例二记载包括护坡装置27和升降装置，护坡装置27中间位置设置过滤层21，在过滤层21下方位于护坡装置27的内壁设置泥沙收集孔26，升降装置支撑于护坡装置27一侧的底部。
所述过滤层21上开过滤孔。
所述升降装置采用伸缩杆25，伸缩杆25上安装伸缩调节开关24。
在所述蓄水装置17一侧面底部上方设置出水孔16，出水孔16处设置挡板15。
所述进水管11上安装流量计14。
所述蓄水装置17侧面装有刻度尺，侧面出水孔16和挡板15的高度不超过10cm。
所述挡板15周围设有密封圈，可将出水孔密封，防止漏水，以用于定量模拟越浪量。
所述的花洒13为可控式花洒。
上述生态边坡越浪冲刷模拟装置用于生态边坡越浪冲刷模拟试验时，包括以下步骤：
1)制护坡砖：将制好并称量后的生态护坡砖置于过滤层21上，并测其护坡转的含水率；
2)如图5所示，将室内试验装置2置于越浪/降雨模拟装置1的下方前端，保证出水时能刚好冲刷至生态护坡砖表面；
3)确定挡板15将出水孔16封住，此时将水注入蓄水装置17中至所需高度，静止5～10s后开启挡板15，记录冲刷时间，通过泥沙收集孔26收集泥沙，烘干后称重，计算护坡砖因越浪引起的水土流失量A。
Figure BDA0003599817010000071
其中，m为收集泥沙重量(kg)，S1为越浪冲刷面积(km2)，θ为坡度(°)，t1为冲刷时间(t)。
上述实施例结合附图对本发明进行了说明，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制，应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些均属于本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种生态边坡室内改良模拟试验方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)用于生态护坡试验时，包含以下步骤：
S1、制护坡砖：将制好并称量后的生态护坡砖置于过滤层(21)上，烘干测试含水率，根据试验需要记录植物生长情况和生态护坡砖的土质变化情况；
S2、保水：预先在保水装置(22)中注入水，并根据坡度调整后保水装置(22)中的水面高度来设置虹吸绳(23)，关闭水面线以下的密封孔(29)，水面线以上的密封孔中夹放虹吸绳(23)；
(2)用于降雨/越浪模拟试验时，包含以下步骤：
S1、用于降雨模拟试验时，抽出护坡装置(27)内部的保水装置(22)，并根据实际雨量调节花洒(13)，用流量计(14)统计用水量，通过泥沙收集孔(26)收集泥沙，烘干后称重，计算护坡砖因降雨引起的水土流失量；
S2、用于越浪模拟试验时，将室内试验装置(2)置于越浪/降雨模拟装置(1)的下方前端，并抽出护坡装置(27)内部的保水装置(22)，同时确定挡板(15)将出水孔(16)封住，此时将水注入蓄水装置(17)中，静止5～10s后开启挡板(15)，记录冲刷时间，通过泥沙收集孔(26)收集泥沙，烘干后称重，计算护坡砖因越浪引起的水土流失量。
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