边坡生态防护的植生混凝土研究

摘要

随着环境问题的日益凸显，同时具备工程防护和环境生态效应特点的植生混凝土边坡防护技术引起人们的广泛关注。本文通过试验和数值模拟的方法对三种植生混凝土边坡防护技术进行了研究。
　　 本文采用体积法计算多孔纤维混凝土的配合比，通过试验确定多孔纤维混凝土的最佳水灰比。采用裹浆法进行混凝土的搅拌，最后在一定的压力下压制成型多空纤维混凝土试块。分析实验结果得出，当多孔混凝土孔隙率小于30％时，通过加入适量的纤维材料便能达到日本对护坡用植生型多孔混凝土28d抗压强度大于10MPa的要求。
　　 本文采用高分子聚合物对多孔纤维混凝土孔隙的孔壁进行表面处治，多孔纤维混凝土孔隙内的碱性环境得到了有效地改善。在植生型多孔混凝土表面的种植基材中加入一定量的土壤固化酶，增强了其抗冲刷性能，为植物种子的萌芽提供了稳定的初始环境。将种植基材配制成具有一定流动度的浆体，采用渗透的方式填充到将植生型多孔纤维混凝土孔隙中，经过必要的养护和管理，植物生长良好。
　　 本文所述的可净化水质的植生混凝土砌块的主块型尺寸采用390mm×240mm×190mm，配合半块尺寸为190mm×240mm×190mm。砌块采用单内腔、四周（除采用多孔纤维混凝土的两个面）分布圆槽的形式。砌块间的砂浆凝结硬化后，会在圆槽内形成销键，有助于提高砌体结构的抗剪性能。通过对净化试验的结果进行分析，得出本文所述的可净化水质的植生混凝土砌块对废水中有害物质的一次性去除率随时间的推移呈现出先增加，后减小，最后趋于稳定的趋势。砌块对废水中CoDcr、TN以及TP的一次性去除率最高时分别可达87％、70％和90％，具有良好的水质净化功能。
　　 通过室内模型的冲刷试验，得出采用本文所述的抗冲刷型植生混凝土砌块防护边坡较传统的孔洞型护坡砌块能更加有效地减小降雨对路基边坡的冲刷。本文采用数值模拟的方法分析了抗冲刷型植生混凝土砌块对边坡降雨入渗的影响。得出在孔洞率相同的情况下，成孔水平的冲刷型植生混凝土砌块能较传统的混凝土护坡砌块更有效地减少雨水的入渗量和入渗深度，并且这一效果随着降雨的持续呈现出先增大后减小的趋势。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 研究背景

1.2 国内外研究现状

1.2.1 国内外植生型多孔混凝土的研究现状

1.2.2 护坡砌块的研究现状

1.3 植生混凝土边坡防护技术的介绍

1.3.1 植生型多孔纤维混凝土

1.3.2 可净化水质的植生混凝土砌块

1.3.3 抗冲刷型型植生混凝土砌块

1.4 论文主要研究内容

1.5 论文的主要思路

第二章 多孔纤维混凝土的制备与研究

2.1 概述

2.2 试验原材料及设备

2.2.1 水泥

2.2.2 骨料

2.2.3 纤维材料

2.2.4 减水剂

2.2.5 拌合水

2.2.6 试验设备

2.3 配合比设计

2.3.1 原材料物理性能的测定

2.3.2 最佳水灰比

2.3.3 配合比计算

2.4 试验方案设计

2.4.1 多孔纤维混凝土制备方案设计

2.4.2 多孔纤维混凝土基本物理性能测试方案

2.5 多孔纤维混凝土的制作工艺

2.5.1 搅拌工序

2.5.2 试件成型

2.5.3 试件养护

2.6 试验方法

2.7 试验结果和分析

2.8 本章小结

第三章 植生型多孔纤维混凝土降碱和植生试验

3.1 概述

3.2 多孔纤维混凝土孔隙内碱性环境的改造

3.2.1 降碱处理的必要性

3.2.2 孔隙内碱物质的主要来源

3.2.3 降碱处理的原则和方法

3.2.4 表面处治对多孔混凝土性能的影响

3.3 植生型多孔纤维混凝土植生试验

3.3.1 外界条件对植物生长的影响

3.3.2 填充和覆盖材料种类

3.3.3 植生型多孔纤维混凝土填充和覆盖材料的选用原则

3.3.4 植生型多孔纤维混凝土护坡植物的选用

3.3.5 种植试验

3.4 本章小节

第四章 可净化水质的植生混凝土砌块的研究

4.1 概述

4.2 可净化水质的植生混凝土砌块的工作原理

4.2.1 植生原理

4.2.2 水质净化原理

4.3 可净化水质的植生混凝土砌块的方案设计

4.3.1 混凝土小型空心砌块的分类

4.3.2 混凝土小型空心砌块的块型和规格

4.3.3 可净化水质的植生混凝土砌块的方案设计

4.4 水质净化试验

4.4.1 试验方法

4.4.2 试验结果与分析

4.5 可净化水质的植生混凝土砌块的工程运用

4.6 本章小节

第五章 抗冲刷型植生混凝土砌块的研究

5.1 概述

5.2 抗冲刷型植生混凝土砌块的工作原理

5.2.1 抗冲刷原理

5.2.2 防雨水入渗原理

5.2.3 植生原理

5.3 路基边坡冲刷的模型试验研究

5.3.1 试验内容

5.3.2 试验方案及方法

5.3.3 路基边坡模型冲刷试验结果及分析

5.4 关于抗冲刷型植生混凝土砌块对边坡降雨入渗影响的数值模拟

5.4.1 路基边坡降雨入渗的基本规律

5.4.2 边坡降雨入渗分析中孔洞型砌块的处理方法

5.4.3 数值模拟与分析

5.5 抗冲刷型植生混凝土砌块的工程运用

5.6 本章小结

结论与展望

参考文献

致谢

附录A（攻读学位期间发表论文目录）

附录B(攻读学位期间参与课题目录)