海堤背水坡加筋草皮抗冲蚀能力试验研究

在台风和寒潮等极端事件条件下海堤背水坡易受到越浪和溢流的侵蚀作用,海堤背水坡的保护越来越受到重视;同时人们对海岸工程也提出了更多的生态和景观要求。加筋草皮作为一种新兴的护坡方式,发挥了土工织物防冲固草和草根系固土的作用,既提高了植被护坡的抗水力侵蚀能力,也满足生态功能。为研究背水坡加筋草皮的护坡性能,基于室内水槽试验,探究了不同加筋草皮方式在背水坡遭受高速持续水流冲刷和越浪水体斜向冲刷两种作用下抗侵蚀性能。试验结果表明:不同方式的加筋草皮抗侵蚀有差异,抗侵蚀性能由强到弱为三维土工网垫与土工格栅联合加筋、三维土工网垫>土工格栅>天然草皮。相同流量下卷破波斜向冲刷作用下较持续水流正向冲刷破坏更为强烈。

纳米硅基固沙材料加固机理及抗冲蚀试验研究

为了减少荒漠化地区沙坡在降雨冲蚀作用下坡体坍塌、水土流失的发生,以西藏雅鲁藏布江河谷分布的沙质边坡为研究对象,提出采用自主研发的纳米硅基固沙材料(nano-silicon/polymer composites,NSPC)对沙坡坡面进行防护。针对NSPC固沙材料加固沙体作用效果尚不明确,基于红外光谱、黏度测试、接触试验以及模拟沙坡降雨冲蚀试验,探讨NSPC固沙材料加固沙体的作用机理,研究降雨作用下NSPC固沙材料加固沙体的抗冲蚀能力。试验结果表明:NSPC固沙材料与沙粒通过聚合、胶结作用相互交叉缠绕、联结形成立体网状结构,从而达到加固沙体的目的;NSPC固沙材料的流变性在初始1 h内属于宾汉流体,后期逐渐转变为牛顿流体;NSPC固沙材料表面张力为60.31 mN/m,与沙体接触角为48.6°,黏附力为0.040 N/m,因此具有较强的入渗能力;沙坡表面形成的加固层对雨水冲蚀具有较强的阻滞效果,并且加固层还具有一定的保水能力。本研究可为NSPC固沙材料在荒漠化地区固沙防护工程中的应用及推广提供试验支撑。

坡耕地施加PAM对土壤抗冲抗蚀能力影响试验研究

提出了采用人工模拟降雨试验数据直接计算临界抗剪切应力的方法。该方法以水流动力学原理为基础 ,通过观测到的初始坡面侵蚀发生位置、雨强、土壤入渗率及测定坡面的平均流速来计算土壤的临界抗剪切应力。通过不同试验条件 ,分析了坡度、地表 PAM处理对土壤临界抗剪切应力的影响。试验条件为 :雨强 10 0 mm/ h,3种坡度 :10°、2 0°、2 5°(17.63 %、3 6.4%、46.63 % ) ,4种 PAM覆盖度 :40 %、60 %、80 %、裸地。结果表明 ,随着坡度的增加 ,临界抗剪切应力减小 ;随着 PAM覆盖度的增加 。

瓜尔豆胶固化黄土的工程特性及抗冲蚀试验研究

为了减少暴雨冲刷条件下黄土边坡侵蚀的发生,提出采用瓜尔豆胶固化黄土对边坡坡面进行防护。基于直剪试验、渗透试验以及模拟暴雨边坡冲刷试验,研究了瓜尔豆胶固化黄土的工程特性及抗冲蚀能力,并对比素黄土与固化黄土的微观结构,探讨了瓜尔豆胶对黄土的加固机制。试验结果表明:瓜尔豆胶可有效增强黄土的抗剪强度和抗渗透性,固化黄土的黏聚力和内摩擦角呈现相同的变化趋势,即随瓜尔豆胶掺量增加而先增加后减小,随养护龄期增长而增加,饱和渗透系数随瓜尔豆胶掺量增加和养护龄期增长而减小;瓜尔豆胶掺量1.0%,养护龄期7 d的固化黄土相比于素黄土,黏聚力和内摩擦角提升了53.7%和5.6%,饱和渗透系数降低了78.3%;瓜尔豆胶固化黄土在暴雨冲刷条件下的坡面防护效果明显,相比于无防护边坡,坡面的累计冲刷量降低了64.4%,平均流速提升了55.2%;瓜尔豆胶对黄土的加固机制主要在于其水化反应产生的高黏度水凝胶能够填充孔隙和胶结黄土颗粒。本研究可为瓜尔豆胶固化黄土在边坡坡面防护工程中的应用及推广提供试验支撑。

高速明渠流条件下高性能加筋草皮抗侵蚀特性研究

现有针对高性能加筋草皮的抗侵蚀性能研究,大多建立在大规模试验基础上,重点研究允许冲刷流速和表面切应力。为了研究高速明渠水流条件下高性能加筋草皮侵蚀过程,对天然草皮和3种高性能加筋草皮共48个样品进行培植,并布置在高速明渠流的倾斜水槽中,通过不同坡度和流量分别进行间断和不间断冲刷试验,分析流速、流量和侵蚀量的关系。结果表明,间断和不间断冲刷的侵蚀速率有明显差异,说明初始冲刷引起了高性能加筋草皮的大部分侵蚀。样本侵蚀过程显示侵蚀速率随侵蚀量的增加而降低,证明明渠高速水流作用下加筋草皮存在"侵蚀上限"特征。此外,还讨论了流量和生态加筋网结构对侵蚀过程的影响,并尝试拟合了平均侵蚀速率与水流表面流速的关系。

汽轮机热喷涂的研究与应用

采用超音速火焰喷涂方法,通过工艺试验研究,得到一套最佳喷涂工艺,涂层为Co基碳化钨时,明显提高了汽轮机高温部件的耐冲蚀能力。