农业水利工程中,各级排水沟道是灌排系统的重要组成部分,宁夏引黄灌区农田排水沟道由于受土壤质地及干湿与冻融交替循环等作用的影响,致使排水沟道边坡滑塌破坏严重、排水不畅,阻碍了灌区农业的发展,农田排水沟道滑塌破坏已成为宁夏引黄灌区农业可持续发展的瓶颈。本文采用土工合成新材料缝制而成的内装沟道边坡原土的土工袋装技术对灌区中小型农田排水沟道边坡进行砌护,以期为宁夏引黄灌区农田排水沟道的治理及边坡防护探寻出一种有效且适宜的固坡工艺与技术。通过开展土工袋材与土的室内直剪摩擦试验、长期野外原型监测试验、盐渍侵蚀作用下土工袋材劣化与耐久性试验,对土工袋与草土柳桩两种砌护方式下的边坡砌护效果、土工袋与土界面间的摩擦特性及土工袋在灌区特殊服役环境中的耐久性进行了分析与探究。在此基础上,根据极限平衡原理,采用水平条分的方法,推导了针对土工袋砌护结构稳定性分析的水平条分计算公式,计算并分析了均质土边坡、土工袋砌护边坡、含流砂层的均质土边坡、含流砂层的土工袋砌护边坡等四种工况下的边坡稳定系数;利用Geostudio软件建立数值模型,模拟研究了渗流条件下土工袋砌护体和柳桩支撑构成的护坡体的稳定性。最后采用层次分析法(AHP)对不同固坡模式的固坡效果进行了综合评价,主要取得了如下研究成果和结论。(1)土工袋材与沟坡土的界面摩擦特性试验结果表明:土与土工布的界面抗剪强度随着含水率的增加先增大后降低,随着压实度的增大而增大;筋土界面间的摩擦系数随着含水率的增加先增大后减小,随着压实度的增大而增大,摩擦系数与法向应力具有一定的反比关系,并随着法向应力的增大呈递减趋势。(2)通过对长期原型监测的试验结果进行分析,结果表明:①农田排水沟道南北坡位移变形量呈现相同的变化规律,30cm处位移变形量最小,120cm处位移变形量最大,位移量均随着测点深度的增加而增大;②草土柳桩砌护试验段边坡变形、滑塌严重,土工袋砌护试验段边坡变形滑塌不明显,位移变化量远小于草土柳桩试验段,具有很好的护坡防塌作用,长期固坡效果显著。(3)土工袋材的耐久性试验结果表明:蒸馏水与碱性溶液中,袋材的单位面积质量和厚度变化很小,断裂强度保留率分别在99%和97%以上,说明聚丙烯土工袋材具有良好的耐水浸泡和抗碱性能;硫酸盐、氯盐对土工袋材的劣化损伤与耐久性有一定影响,溶液盐分含量越大,劣化越严重,且硫酸盐对袋材侵蚀劣化的影响较氯盐显著;干湿循环会加剧袋材的劣化,盐溶液因水分蒸发、结晶,产生顶破力,劣化更明显。(4)鉴于水平条分法在土工加筋材料稳定性分析中的优势,采用水平条分法反映袋-土、袋-袋之间的摩擦效应,进行土工袋砌护边坡的稳定分析。公式计算与模拟结果均表明:土工袋砌护模式对底部含流砂等软弱层边坡的固坡效果并不显著,建议在灌区农田排水沟道边坡的治理中,对于底部不含软弱夹层的边坡,采用土工袋砌护进行整治,含流砂等软弱夹层时,宜采用木桩与土工袋组合砌护的方式进行治理。(5)土工袋固坡模式综合评价仅次于格宾石笼护坡,二者综合权重相差不大,但环境单因素指标高出其它方案26.5%～50.2%,建议尝试在灌区试验示范土工袋固坡方案,总结工程实践经验,使这项技术逐步得到推广应用。