干旱半干旱区岩质边坡生态基材防护特性与优化配比

为修复干旱半干旱区岩质边坡的生态系统,获得生态护坡基材的优化配比,以一种新型生态基材为研究对象,以黏结剂、木纤维、保水剂为3个因素,各取3个水平,开展多指标多因素正交试验探索各因素和水平对基材性能的影响规律。结果表明:黏结剂可以有效提升基材的强度和水稳性能,与适量水分作用可以发挥最优效能。随其掺量的增加,抗剪强度表现为先增加后减小,渗透系数和崩解量均表现为减小;施用较少剂量的保水剂即可对基材的渗透、持水性能产生较大的影响,有效提高基材固持自然降水的能力;木纤维与黏结剂的相互作用,可以促进其对基材的加筋补强和改善土壤构型效能的发挥,增强基材的抗冲抗剪性能。除渗透系数随木纤维掺量的增加而增加外,其他指标均呈先增大后减小的趋势。由极差分析可得,各因素对基材性能的影响程度表现为黏结剂>木纤维>保水剂,获得基材的最优配比为黏结剂3%,木纤维4%,保水剂0.1%,最优含水率为16%。

高寒高海拔地区岩质陡边坡JYC生态基材护坡技术

针对川西高寒高海拔地区的气候特征和生态环境,提出川西高寒地区生态护坡的植被配置模式;通过一系列室内外试验,成功地研发一种适宜于高寒地区岩质陡边坡植被恢复的新型JYC生态基材;利用正交试验,研究生态基材的组分构成和配比,并重点分析生态基材各组分与草种生长的耦合关系。3年多的现场护坡试验表明:JYC生态基材具有良好的黏结性能,与锚杆、铁丝网和植物根系组成复合的生态–工程结构,并与岩质陡边坡形成一个有机整体,确保基材自身和边坡浅表层的稳定。经过反复的雨水冲刷和严寒考验,基材流失量极少、无垮塌现象,证明JYC生态基材具有较好的耐旱抗冻性和抗侵蚀性。现场取样测试表明:JYC生态基材的养分含量较高,全氮含量大于0.2%、有效磷含量大于20 mg/kg、有效钾含量大于200 mg/kg,有机质含量大于5%,属于肥力较强的基质,能够持续提供给植物生长10 a以上的养分。掺入高分子材料和磁性肥料的JYC生态基材护坡技术比喷锚支护、喷混植生等边坡防护方法更加环保、经济,是高寒高海拔地区岩质陡边坡植被防护技术发展的方向。

高寒地区JYC生态基材护坡现场试验及测试研究

选取川西高寒高海拔地区鹧鸪山隧道西引道典型的路堑岩质陡边坡作为现场护坡试验工点,介绍JYC生态基材护坡的施工工艺与方法,对植被在高寒气候条件下的生长状况和越冬过夏能力进行长期的监控和评价。3 a多的现场护坡试验表明:JYC生态基材不仅具有良好的保水、保肥,耐旱抗冻和抗侵蚀能力,而且具有优良的团粒结构和黏结性能,能够与锚杆、铁丝网和植物根系组成复合的工程结构,并与岩质陡边坡形成一个有机整体,确保了基材自身和边坡在雨水和严寒条件下的浅、表层稳定。经过3 a多的取样测试表明:JYC生态基材物理性质较稳定,pH值属于中性土壤范围,天然含水率在40%左右,能够很好地满足高寒地区岩石陡边坡植物生长的要求;并且3 a中JYC生态基材养分含量的平均值分别为:全氮3.61 mg/kg,有效磷19.55 mg/kg,有效钾504.90 mg/kg,有机质7.56%,基材属于肥力较强的基质,能够持续提供给植物生长10 a以上的养分。JYC生态基材护坡技术既经济又环保,并能有效地防止土壤的酸化和板结,掺入高分子材料的生态基材护坡方法,是高寒高海拔地区岩质陡边坡生态护坡技术发展的方向。

冻结温度对植被混凝土生态基材冻胀特性的影响

针对高寒气候条件下,因工程扰动造成的众多岩石裸露边坡亟待生态修复的现状,选取植被混凝土这一典型人造复合生态基材为研究对象,研究了冻结温度变化对其冻胀特性的影响。结果表明,植被混凝土作为弹塑性材料,在试验设定的负温环境中均将产生冻胀现象,其冻胀历时随冻结温度的升高逐渐增大,而冻胀率随冻结温度的降低呈极为显著的线性减小趋势;同一冻结温度条件与冻胀变形稳定时,在植被混凝土中将形成近似稳定的温度场,且试样中的温度降低幅度随着植被混凝土与冷源距离的增大逐步减弱;冻结温度场将明显改变水分在植被混凝土内的分布状况,冻结温度越低越不利于试样中水分的自由迁移。

保水剂对植被混凝土生态基材持水特征的影响

分别将3种粒径保水剂以不同使用剂量施入到植被混凝土生态基材中,测定各处理生态基材在不同吸力时的含水量,并用VG模型拟合各处理生态基材水分特性曲线,获得水分特性曲线参数和主要水分常数等结果 ,以揭示使用保水剂对植被混凝土生态基材持水特征的影响。结果表明,各处理生态基材的水分特征曲线上移,各吸力段的持水容量明显增加,n值均小于对照,表明使用保水剂显著增大了在失水过程中生态基材的持水能力。使用保水剂后,各处理生态基材饱和含水量、田间持水量、重力水和全有效水部分均显著增加,无效水含量略有增加,残余含水量基本不变,表明使用保水剂对植被混凝土生态基材的"孔隙"持水作用更加明显,而对于分子持水作用不够显著。综合比较保水剂不同粒径和使用剂量对生态基材持水能力的改善作用,大粒径保水剂在使用剂量为0.50%时改善效果最好。

基于植被生长状况贫瘠边坡客土基材中生态添加剂的研究

针对贫瘠边坡土壤层薄,水分、养分保蓄能力极低,植物难以生长,抗雨水冲刷能力较弱等问题,采用对比试验与显著性分析方法,对掺入不同生态添加剂种类和掺量下贫瘠边坡土壤理化性质及植被生长情况进行了分析。结果表明:1)水泥会增大土壤碱性,SAP可为土壤锁住水分,增大掺量时对植物生长均呈现出抑制作用,最佳掺量分别为1%、0.05%;2)淀粉、木质素对文中测试的土壤指标影响不大,但其培育的高羊茅生长后期表现良好,最佳掺量分别为0.15%、0.05%;3)CMC可提高土壤电导率以及土壤养分含量,掺量为0.05%羧甲基纤维素钠(CMC)基材的高羊茅发芽率最高,0.15%CMC基材的高羊茅后期生长效果最佳。结论是各生态添加剂中,CMC对贫瘠边坡土壤改良效果最好,最佳掺量为0.15%。

高寒岩质边坡生态修复基材制备及植生性能试验

矿产资源的开发形成大量的岩质边坡,水土流失严重,导致矿山地质灾害等一系列生态环境灾难。为制备植物生长性能良好、水土保持能力强且适合高寒地区岩质陡边坡生态修复的生态基材,采用小车边坡模拟试验、多因素正交试验以及高寒山区基地试验,制备不同配比组成的生态护坡基材。为更加符合现场施工过程将基材分为结构层和面层分别开展植生性能研究,通过综合种子的发芽率、植物生长高度评价基材植生性能。极差分析发现:当基材结构层中陶粒和核桃壳颗粒各取7.50 g、谷壳和稻草节分别取2.50 g和1.25 g、聚苯乙烯泡沫颗粒(EPS)取0.10 g、土壤改良高次团粒剂(PAM)取1.50 g、保水剂取0.50 g时,基材结构层的植生性能最优;当稻草节取2.50 g、谷壳取7.50 g、EPS取0.30 g、PAM取0.40 g、保水剂取0.20 g时,基材面层的植生性能最优。该结果可为高寒、海拔矿山岩质陡边坡的生态修复及水土保持,提供一种制备工艺简单、植物生长性能优异、水土保持能力强的生态护坡基材,为滇西北高寒岩质边坡的生态环境恢复提供技术支撑。

生态护坡基材土-岩接触面原位剪切试验研究

基材土-岩接触面剪切力学性能是生态护坡体系长久稳定的关键,相关研究可为解决基材脱落难题、完善生态防护技术体系提供必要依据和指导。采用自制的原位剪切仪对4种不同粗糙起伏的基材土-岩接触面进行了原位剪切试验,结果表明,基材土-岩接触面剪切应力-位移表现出典型的软化特性,具有明显的初始线弹性变形、弹塑性变形、峰后软化以及残余剪切变形4个阶段。分析发现,文中试验条件下凸起高度算数平均偏差Ra在4 mm以下时,峰值剪切强度增加速度较快,随后呈逐渐减弱趋势;残余剪切强度、峰值剪切位移以及进入残余阶段的剪切位移与粗糙凸起高度算数平均偏差呈近线性正相关关系。可见实施生态护坡时合理地控制坡面粗糙起伏,有助于提高土-岩接触面峰值剪切强度和残余剪切强度,改善其变形性能,对防护体系的长期整体稳定具有促进作用。

基于层次分析法的生态防护基材土壤质量评价

根据生态防护基材的特点,从物理性质、化学性质、生物性质3方面出发,建立了生态防护基材土壤质量评价指标体系,采用层次分析法确定了指标体系中各指标的权重。选择4个已完工的采用植被混凝土生态防护技术治理的边坡样地作为研究对象,运用该评价体系对各个边坡样地进行综合评价。评价结果,符合边坡样地的现场调查和坡面实际情况,表明所构建的生态防护基材土壤质量指标体系具有较好的实用价值。

生态绿植基材在海绵城市中的综合应用研究

本文根据海绵城市的建设理念和要求,通过对生态绿植基材这种能够与植物达到很好相容性的生态混凝土在海绵城市水生态系统中的应用性研究,研究了生态绿植基材在垂直绿化、水体净化等中的应用,结论表明：生态绿植基材完成的垂直绿化墙体相比于单纯的植物垂直绿化墙,能够明显降低周围环境温度,提高周围环境湿度,而且对雨水起到明显的滞留作用,延长了雨水的滞留时间,兼具景观效果;人工浮岛和人工湿地由于生态绿植基材的添加,提高了水体有机碳含量,大量的连通、半连通孔结构有利于生物膜形成,明显改善了水体菌群,相比于传统浮岛和湿地,明显提高了水体各种污染的净化效率,尤其对COD的净化效率有明显的提升。

根系作用下的基材土–岩接触面原位剪切试验研究

采用自制原位剪切仪,对不同粗糙度、不同多花木蓝根系密度的基材土–岩接触面进行原位剪切试验,研究了基材土–岩接触面的剪切变形特征。研究表明,基材土–岩接触面剪切应力–位移具有典型的软化特性;受根系加筋、锚固作用影响,含根试样的剪切破坏面粗糙、破碎。根系作用对土–岩接触面峰值剪切强度、峰值剪切位移及残余剪切强度影响明显,对比发现,不同粗糙度下,相同根系面积比对提高界面峰值剪切强度的贡献率差异较小;根系面积比较小时,增强界面峰值剪切强度的贡献率低于粗糙度,随着根系面积比增大,根系提高界面强度的作用更为明显,其贡献率显著增加。

南方潮湿气候地区建筑室内生态调湿砖开发研究

我国南方地区春季回暖湿度大,室内地面会出现结露的现象,影响室内生活环境。针对此问题,以当下市场砖材吸湿情况和主要构成材料为基础,结合各类生态基材进行研究,制备出具有吸湿功能且可用于地面砖的复合型调湿地砖。该生态调湿砖可实现将室内湿度的变化控制在适当范围内,从而缓解南方回南天气下室内湿度较高、地面湿滑的问题。

黄石市江南建材总厂二车间采石场边坡复绿成功经验探讨

灰岩边坡复绿由于受各种条件制约,往往很难取得好的效果,成功率不高。黄石地区近几年进行了大量的灰岩采石场边坡复绿工程,试验了多种复绿技术,其中黄石市江南建材总厂二车间采石场为一高50多米,坡度50°~80°的高陡边坡,设计时采用绿化格栅、CBS基材生态护坡、格宾网生态袋、覆土绿化、爬藤植物上垂下爬等方法结合,施工后效果良好,边坡掌子面绿化覆盖率极高,在类似工程中取得了成功。其经验主要是绿化技术方法选择得当,绿化植物选择了当地适宜生长的物种,施工季节较佳,养护得当等。

基于飞灰利用的公路生态护坡基材研究

通过建立模型试验观测垃圾焚烧飞灰对植物生长的影响并测定护坡基材重金属浸出液浓度,探究将飞灰掺入到公路护坡基材中实现资源化利用的可行性。结果表明:(1)当飞灰掺入量≤5%时,飞灰对狗牙根的早期萌发及幼苗的生长有促进作用,对边坡防护起到了积极作用,当飞灰掺入量>5%时会抑制狗牙根的萌发及生长,不利于边坡植被防护层的形成;(2)狗牙根在降低基材浸出液重金属离子浓度方面起到了积极作用,且基材中的水泥对飞灰中重金属离子有显著的固化作用,使护坡基材浸出液达到排放标准;(3)掺入量≤5%为适宜的飞灰掺量界限,可实现飞灰在公路边坡上的资源化利用。

植被混凝土复合抗冻剂的组配试验

借鉴水泥土抗冻改良方法,结合植被混凝土自身特点与功能,选取棕纤维、硅粉和表面活性剂为复合抗冻剂的原材料。参照混凝土抗冻性能检测试验,通过评价冻融循环过程中试样质量损失率与相对动弹性模量变化情况,试验得出对植被混凝土抗冻性能提升效应最明显的复合抗冻剂质量配比方案为棕纤维∶硅粉∶表面活性剂=1∶3∶0.05,且其掺加量为植生土干质量的1.5%时效果最佳。研究成果可为高寒地区裸露岩石边坡的植被修复提供理论依据。

混凝土喷附边坡植被恢复的关键技术研究

通过钻根系引导孔打通岩体与基层物质交流的方法是混凝土喷附边坡植被恢复的关键技术之一;它为植物的根系深入岩土层汲取养分提供条件,为岩体与植物根系物质交换提供循环通道。如何保证建植土层不顺喷附混凝土坡面滑塌,促使植被生长发育,是个亟待解决的问题。通过在喷附坡面安装蜂巢格室,利用液压喷播机将土壤喷射于蜂巢格室内,改善土壤结构,充分发挥聚合物宽带的刚度和对土体的侧向约束,防止土体滑塌,增强抗冲刷和贮水保肥能力,为植被生长提供理想安居环境,达到长期绿化效果。

高陡岩石边坡客土喷播技术试验研究

按一定配合比配制出具有一定流动性和粘结强度的生态种植基材,进行现场客土喷播试验并观察植物生长情况。试验结果表明:按本试验方案一配制的生态种植基材可应用于高陡岩质边坡生态修复工程,且具有较好的生态修复效果;水泥含量是影响种植植物生长的关键因素;高羊茅、狗牙根、多花木兰可作为高陡岩质边坡生态修复的优选植物。

某工程边坡及拟建道路方案设计分析

为满足景观治理要求和建筑使用功能需求,需要对现有边坡进行整治处理。为兼顾安全性和经济性,对某工程南侧边坡的支护方案进行了比较,介绍了加筋麦克垫边坡处理方案,分析了不同边坡支护方案的优劣。对东侧拟建道路在结合市政使用要求的基础上,并考虑对现状运营轨道的保护,设计了桥梁上跨方案。该方案设计及分析过程对类似工程具有较大的参考意义。

快速植生垫护坡结构在航道工程中的应用

快速植生垫护坡作为一种新型生态护坡,具有较好的抗冲刷性、生态环保性、耐久性、施工便捷性及较高的性价比,在工程实践中具有较好的防护和生态效果。本文详细介绍了快速植生垫的结构特点、试验研究和工程应用,为生态航道护岸工程提供参考。

铜绿山矿山地质环境治理工程QC小组活动实践

铜绿山矿山地质环境治理工程中CBS基材生态防护施工坡面由于岩石裸露陡峭,复绿施工难度极大,施工单位成立项目QC小组科学合理地制定、实施优化方案,通过PDCA循环提高自检合格率至100%,完成课题目标。