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%。

岩质边坡新型生态修复基材的抗崩解性试验研究

矿山、公路工程等工程开挖后的裸露边坡,在降雨和径流作用下,易发生崩解软化,引发滑坡、泥石流等地质灾害,而目前的客土基材难以同时满足其边坡防护和生态建设的要求.因此,引入一种新型PDS型固化剂和凹凸棒土作为生态护坡基材.通过一系列室内试验,对不同含量下的PDS型固化剂和凹凸棒土改良基材的崩解性能进行研究,并讨论其微观特性和加固机理.结果表明:①PDS型固化剂显著提高试样的抗崩解性;②随凹凸棒土置换量的增加,崩解速率在试验前期逐渐增加,后期逐渐减小;③随固化剂和凹凸棒土复合材料含量的增加,试样的整体崩解速率逐渐减小;④PDS固化剂形成网状弹性膜,协同凹凸棒土颗粒共同填充颗粒间的孔隙,提升团聚体之间的胶结力和土体的整体抗崩解.

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。

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。

厚层基材喷播边坡防护技术研究

干旱半干旱地区高速公路路基边坡植被恢复是目前的一项技术难点。分析了厚层基材喷播的概念、原理、材料组成及施工工艺。通过项目实践,提出了适宜西宁地区厚层基材喷播边坡植被恢复的植物材料紫花苜蓿、柠条、老芒麦、披碱草、中华羊茅、碱茅等,分析了植物选择的原理及适当配比,并阐述了厚层基材喷播、覆盖、后期管护等重点和难点技术。能有效解决石质边坡生态和植被恢复的难题。特别是为在高大边坡或难施工、难养护地区提供了实践性技术指导。

淹水区生态型护坡设计及抗冻融性能分析

针对淹水区坡面进行护坡的必要性和传统护坡技法的缺陷,提出了应用生态型护坡技法———中日植生材料(一种新型生态植生材料)、生态混凝土(多孔、透水性混凝土)、卵石(自然石)等近自然界材料的组合,进行设计、护坡.国家863专项“镇江水环境处理”中的生态堤采用生态型护坡技法进行设计,通过对该技法中组成材料的分析和生态混凝土耐久性的主要影响因素———冻融进行调查、研究,认为所提出的生态护坡技法不仅能充分保证护坡工程安全性、经济性,还可维持和改善生态环境,谋求与生态系统的调和或共生,创造舒适的环境,而且所用生态混凝土具有良好的抗冻融性.

绿色生态材料在矿山高边坡防护中的应用

开展一种可将矿山高边坡防护和恢复植被有机结合的ZZLS绿色生态材料的研究应用。ZZLS是一种强度高、抗侵蚀能力强,且草、灌植被均可生长的“人造土壤”。分析研究了ZZLS材料的微观特性和力学性质,根据“射流”原理喷射于高边坡上,形成适于植物生长的绿色基层,在基层上植草、灌木、花,从而可使护坡、绿化一道工序完成,可以降低成本、护坡成功、美化环境,实现生态可持续发展。

邵怀高速公路厚层基材喷射植被护坡技术研究

结合湖南邵阳至怀化高速公路厚层基材喷射植被护坡技术的实践,总结了厚层基材喷射植被护坡的原理及施工工艺、关键技术要求,探索出一条成本低、防护效果好、植物群落稳定的新型防护技术。

农村河道治理中的护坡材料及技术应用实例

针对当前国内农村河道治理中护坡材料及其应用方面存在的一些争议,从河流生态修复与护坡功能等角度,指出河道护坡由坡脚、河岸、堤坡3个基本要素构成,探讨了护坡生态构建的概念与内涵,归纳分析了国内外目前相对先进的护坡材料的类型、使用方法及适用范围,提出了复合型材料构建护坡生态功能的方法,并将河道护坡生态构建运用于不同区域农村河道工程实例。结果表明,河道护坡生态构建是对不同护坡材料的最优化组合和应用,可为农村河道综合治理提供理论和实践参考。

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。

红层软岩边坡生态防护技术探讨

红层软岩边坡,土质贫瘠,浅层稳定性差,生态防护失效的现象比较突出。为提高西部红层软岩边坡生态防护的可靠性,在对西部红层软岩地区铁路、公路边坡生态防护状况进行调研和分析的基础上,总结红层软岩边坡生态防护失败的原因,吸取经验教训,提出适于红层软岩边坡的生态防护方法和适合该区栽植的草木品种及配置方法。

河道治理工程护坡材料的选择与确定

近几年,河道生态治理工程发展迅猛且成果显著,在保证基本河道通畅的同时,引入了多种新型生态护坡材料对河道进行修缮,文中基于河道治理中所选用的新型防护形式及防护材料,对河道混凝土护坡形式进行了研究、探讨、选择及确定,丰富了河道护坡的新样式。

基于边坡立地条件的内蒙古中东部高速公路边坡生物防护模式研究

基于内蒙古中东部高速公路边坡立地条件的调查,从边坡坡度、母质、气候、土壤、植被等方面归纳总结出了其高、陡、土壤贫瘠、植被受到破坏、气候条件差等特点。对已有生物护坡的三大类方法的技术原理、适用范围、施工工艺进行了论述。结合已有施工实例验证:厚层基材喷附技术结合植生袋技术是适用于内蒙古中东部的生物护坡模式,但需在施工过程中重点考虑植物配置设计、营养土配制这两个环节。

基于聚氨酯复合基材的岩质边坡客土生态修复试验研究

为解决目前岩质边坡客土喷播生态修复中存在的客土基材滑落、坡面表层土流失严重和植被生长差等问题,采用聚氨酯有机高分子材料与土体结合组成聚氨酯复合基材,用于边坡生态修复。通过室内试验对其强度、抗冲刷性以及影响植被生长情况进行研究,并在典型岩质边坡上进行现场试验,对聚氨酯复合基材的有效性进行验证。研究结果表明:聚氨酯有机高分子对于复合基材的强度和抗冲刷性具有显著的提升作用,随着聚氨酯有机高分子浓度增加,聚氨酯复合基材的强度增加,抗冲刷能力提高。与未添加的试样进行对比,浓度为1%聚氨酯复合基材的强度为113.63 kPa,提高幅度约为95.45%;20%浓度试样的峰值冲刷量为28.8 g,降低幅度约为71.2%。聚氨酯有机高分子可以有效促进植被种子的发芽与生长。当聚氨酯有机高分子浓度由0%提高到10%时,种子的发芽率由12%提升到68%。但当聚氨酯有机高分子浓度过大时,会对植被的发芽和生长发生抑制作用。研究结果可为岩质边坡的生态防护提供一定的参考与借鉴。

秸秆纤维型植被混凝土边坡防护基材初期抗剪强度试验研究

针对边坡防护过程中产生的基材局部性张拉、开裂、垮落等问题,以秸秆纤维作为基材改良剂,考虑水泥与秸秆纤维2个因素,考察基材7 h、1 d、3 d、7 d、14 d、28 d抗剪强度特征。试验结果表明:水泥掺量的增加与养生龄期的延长可以提高未掺入秸秆基材的剪应力,秸秆纤维的掺入可以提高基材延性,延缓基材剪切破坏过程,且增加秸秆掺量可有效提高各配比基材的剪应力和黏聚力,但对内摩擦角效果并不明显,其11%水泥基材中4%秸秆掺量7 h剪应力较0%秸秆增大54.68%,黏聚力增大136%,较3 d剪应力增大42.15%,黏聚力增大206%;秸秆纤维对植被混凝土基材剪切强度的增大并非线性,而是随养生龄期的延长与水泥掺量的增加出现一定的弱化,其11%水泥基材中4%秸秆掺量28 d剪应力较0%秸秆降低了18.83%,黏聚力降低32.87%,较14 d剪应力增大11.84%,黏聚力降低15.73%,其弱化程度与水泥掺量和养生环境密切相关。

生态酯类材料砂土改良及工程护坡应用

为提高砂土边坡的稳定性并实现生态护坡,采用生态酯类材料--纳米水性黏合剂对砂土进行改良,通过凝胶渗透色谱法和热重法分别对纳米水性黏合剂的相对分子质量及分布、热稳定性等进行了测试与分析;通过设计并开展不同纳米水性黏合剂掺入量条件下砂土的无侧限抗压强度试验和直接剪切试验,研究了砂土的强度改良效果与规律;通过崩解试验和边坡冲刷模型试验,研究了砂土的遇水稳定性和坡面抗冲刷能力的改良效果与规律,并进一步分析了砂土改良及生态护坡机制。结果表明,纳米水性黏合剂能提高砂土的强度、水稳定性及坡面抗冲刷能力。随黏合剂掺入量的增加,砂土的无侧限抗压强度和黏聚力增大,黏聚力的增加幅度可达46%~77%,而内摩擦角变化较小;砂土的崩解系数和峰值崩解速率减小,最大崩解速率出现的时间越发滞后;坡面冲刷率降低约68%~86%。边坡防护工程实际应用效果表明,纳米水性黏合剂的固土效果好,作用时间长,促进植被生长,实现了边坡的长效生态防护。

利用河道底泥制备生态修复基料

河道底泥有机质含量高,污染水体,易造成二次污染。为无害化利用底泥,以河道底泥为原料,制备生态修复基料,探讨其制备工艺、性能。结果表明,最佳配比为水泥5%、底泥14%、沙壤土73%、稻草粉碎物2%、水4%、菌液2%。生态修复基料抗折强度为0.65 MPa,抗压强度为1.185 MPa,孔隙率为17.46%,吸水率为13%,有一定强度,可用于护坡,可满足植物生长营养需求。

凹山采场高陡边坡生态再造实践

为探索利用植被护坡方法维护露天高陡边坡稳定的可行性及生态效益，针对凹山采场西南帮15～45 m 台阶岩石和黄土裸露、寸草不生的约5000 m2边坡进行植被重建、生态再造试验，着重考察了植被盖度、物种丰富度指数、景观协调性等指标。试验结果表明：采用厚层基材喷播工艺施工的护坡能够抵挡雨水的侵蚀，避免基质流失，经过半年的养护，植被覆盖率达90％以上，维护边坡稳定和抗侵蚀性的作用显现，同时修复了山体“伤疤”，消除了治理区裸露边坡视觉污染，改善了矿山景观，对国内其他金属矿山的生态恢复工程有较好的启发和借鉴作用。

“双碳”目标下我国现代煤化工产业高质量发展研究

“双碳”目标下,我国能源结构转型不断加速,对煤炭清洁高效利用提出了更高要求。总结分析了当前我国现代煤化工产业同质化严重、高端精细化不足、节能环保压力巨大等发展中面临的诸多问题;研究探讨了“双碳”目标下,我国现代煤化工产业高质量发展的路径选择:一是应立足国家能源战略和民生需求,找准方向和定位,加强产品科技创新,重点集中在煤基特种燃料、煤基生物可降解材料、新型炭素材料等领域寻求革新发展;二是应注重与多产业融合发展,深入推进生产全过程的节能提效、减污降碳及高效节水。