论文部分内容阅读
陕南地区是指陕西南部的地区,北靠秦岭、南倚巴山,汉江自西向东穿流而过,从西往东依次是汉中、安康、商洛三个地方,面积约7万km2,丘陵山地约占90%。坡改梯工程不仅是保证当地群众生活的温饱工程,也是陕南秦巴山区一项重要的水土保持措施。但是,由于自然因素(土壤粘粒含量高、雨多强度大、土壤遇水膨胀等)和修筑、开发利用中人为不合理的社会经济活动的影响,梯田田坎垮塌现象极为严重。为了解决垮坎问题,当地相关部门探索修筑了石坎梯田、混凝土预制件坎梯田、塑料编织袋坎梯田等,但因石料短缺、建设成本高、材料抗风化能力差等原因,没有得不到广泛普及和推广。经多方考察论证,引进了由聚丙烯、碳墨和抗紫外线成分复合而经工业纺织制成的布料,简称为PP织物袋,作为梯田筑坎的新材料。本文以PP织物袋梯田筑坎为研究对象,运用土力学、水土保持工程学等相关理论知识和梯田筑坎的相关技术规范,通过理论计算和模拟验证,对PP织物袋梯田筑坎结构和型式以及其稳定性进行分析。本文包括两大部分:一是理论计算PP织物袋梯田筑坎稳定性;二是实测分析PP织物袋梯田筑坎稳定性。其研究成果丰富和发展了PP织物袋梯田筑坎技术,对运用新材料PP织物袋作为梯田建设材料的推广与应用具有非常重要的意义。本文取得的主要研究成果如下:(1)作为梯田筑坎材料,经陕南秦巴山区易垮坎地区试验示范,PP织物袋具有抗老化、不降解、无毒、保水保土、耐酸碱、抗紫外线和便于绿化等特点,适宜在坡改梯工程中广泛使用。PP织物袋与联接扣交叠放置可以构成稳固三角结构,且为适用于不同土壤可采用单坎型、L坎型和反坡L坎型。(2)通过对单坎、L坎以及反坡L坎型这三种坎型的抗滑稳定系数、抗倾覆稳定系数和抗剪切强度的理论计算分析,得到以下主要结论:单坎型的PP织物袋田坎,坎坡θ≥75°时,坎高控制在1.6m以下;60o<θ<75°时,坎高应控制在1.8m以下;θ≤60o时,可以修筑2m坎高;L坎型的PP织物袋田坎θ≥75°时,坎高应控制于1.6m以下;θ<75°时,可修筑2m坎高;反坡L坎型的PP织物袋田坎,坎坡θ≥85°以上时,坎高应控制在1.8m以下;坎坡θ<85°时,坎高应以2m为宜。(3)PP织物袋筑坎土压力野外实测的研究表明,从下向上修梯,表土逐台下移建设的梯田,土压力值沿土层深度呈线性分布,其值随田坎土层深度的增加而增大。同时,研究显示暴雨、连阴雨是土压力值突增的最大原因,是导致PP织物袋筑坎垮坎的直接原因,而陕南膨胀土性是筑坎垮坎的间接原因。(4)坎高1m~1.4m,坎坡65°~75°的单坎型田坎,其各项稳定性指标实测结果显示,在无强降雨时,坎高1m~1.4m,坎坡65°~75°各项稳定系数均满足要求,不会产生破坏;在模拟强降雨后,坎高1m,坎坡65°~75°田坎,其各项稳定系数均满足要求不会发生破坏,而坎高1.2m、坡度65°~75°时,其抗倾覆稳定系数满足要求,抗剪切强度及抗滑系数出现不满足的情况,可能发生剪切破坏或滑塌破坏。