荆江段河岸粘性土体抗冲特性试验

粘性土体具有较强的抗冲能力,其抗冲性强弱决定了河岸的侵蚀速率。为了估算河岸的侵蚀速率,确定粘性土体的起动条件、侵蚀系数及两者之间的数量关系非常重要,为此开展了荆江段河岸粘性土体起动条件与冲刷特性的水槽试验研究。根据试验结果获得了粘性土体的起动流速与土体液限/自然含水率之间关系以及起动切应力与干密度、起动切应力与液性指数之间的定量表达式,综合反映了粘性土起动条件与其物理性质指标之间的关系;结合冲刷特性试验结果,还获得了土体侵蚀系数随起动切应力的变化规律,并与已有其他试验结果进行了比较。结果表明:荆江河岸粘性土侵蚀系数均比相同条件下其他公式计算值偏大,这与该试验土体中粘粒含量相对较低、土体结构受到扰动等因素有关;根据试验结果,拟合得到了荆江河岸粘性土侵蚀系数与起动切应力之间定量关系式,其相关系数R2=0.90,故该关系式能为荆江段崩岸过程的计算提供参考依据。

干湿交替对长江荆江段典型断面岸滩土体力学性能的影响

河道水位水文年内的动态变化使得河岸土体处于干湿交替的状态。为研究干湿交替对粘性岸滩土体力学性能及河岸稳定性的影响,以长江荆江段8个典型崩岸断面岸滩的粘性土体为研究对象。采用历史资料分析、实地勘察取样、室内土工试验、BSTEM模型模拟相结合的方法,分析了上、下荆江河岸土体组成及力学特性,并且定量研究了干湿交替条件下粘性岸滩土体力学性能的变化;运用BSTEM模型对荆61和北门口断面在2013水文年内的崩岸过程进行了模拟,并分析了干、湿条件下土体抗剪强度指标对河岸稳定性的影响。结果表明:随着土体含水率的增加,粘聚力先增大后减小,而内摩擦角呈指数关系减小,并得出含水率与粘聚力和内摩擦角的定量关系式;2个断面计算崩塌宽度与实际一致,误差分别为1.69%和3.74%;干湿交替情况下安全系数值主要受土体粘聚力值的影响,并分别得到了2个典型断面粘聚力和内摩擦角与安全系数的一元线性关系。这样已知河岸土体含水率时,就可以通过关系式计算得出土体的粘聚力和内摩擦角,从而得出安全系数,判断河岸稳定性。

长江中下游河道崩岸机理中的河床边界条件

描述了长江中下游河床边界条件对于河道平面变形的影响,介绍了河岸抗冲性分类的研究成果,分析了河岸二元结构对于崩岸影响的2个特点:一是崩岸段河岸断面形态与近岸水流集中冲刷河床相关联;二是根据粘性土层的抗冲性揭示了崩岸过程从量变到质变的间歇性质。

含水率变化对荆江河岸黏性土体力学特性的影响

河岸土体的物理及力学特性是影响崩岸过程的主要因素之一。为研究土体含水率对荆江河岸土体力学特性的影响,于2017年对荆江8个典型崩岸断面进行调查取样,采用实测资料分析、室内土工试验和理论分析相结合的方法,全面地分析了荆江河岸土体组成及力学特性;并结合2016年实测数据定量研究了含水率对荆江河岸黏性土体抗剪强度指标的影响,以及含水率变化对河岸稳定性的影响。结果表明:荆江河岸为上部黏性土、下部非黏性土的二元结构;随含水率的增大,黏聚力先增大后减小,而内摩擦角持续减小;通常黏粒含量越大,其黏聚力峰值越大;含水率与抗剪强度指标存在定量关系;河岸在枯水期稳定性较高,在涨水期较为稳定,在洪水期和退水期稳定性较差。研究结果可供河岸崩岸治理工程技术人员参考。

鄂州航空港通渠河岸植物根系加固土体的机理

[目的]定量分析鄂州航空港通渠河岸草灌植物(狗牙根、香根草和紫橞槐)根系分布参数对土体的加固作用,为更好地评价植物根系固土效能提供理论依据。[方法]通过根钻取样法探究草灌根系分布参数在不同深度的变化规律;开展室内直剪试验和室外张力计测试分别研究了根系分布参数变化对抗剪强度指标和基质吸力的影响。[结果]①植物的根系分布总体上随着土体深度的增加而减少,灌木植物(紫橞槐)根系分布参数在深度为0-40 cm范围内是草本植物(香根草和狗牙根)的2.13~2.90倍。②灌木植物根-土复合体黏聚力明显大于草本植物,黏聚力与根长度密度(RLD)和根表面积密度(RSAD)满足多项式函数关系。③根系分布参数RLD和RSAD的黏聚力和基质吸力差异达到显著水平(p<0.05)。④灌木植物(紫橞槐)RLD和RSAD对土体基质吸力的增强作用存在最优含根密度。[结论]狗牙根、白三叶和紫橞槐根系均能显著发挥固土作用。由于根系分布、固土深度、固土方式等差异,三者的固土作用不同,可将三者结合种植,不仅有利于河岸边坡的稳定,也可提高土体的抗冲性。