生态混凝土护坡复合结构稳定性研究方法

摘要

生态混凝土护坡复合结构稳定性研究方法，包括以下步骤：（1）、对岸坡土体内部稳定性进行分析；（2）、对岸坡土体平面稳定性进行分析计算；（3）、进行抗滑稳定性试验，并对抗滑稳定性试验结果进行分析；（4）、进行抗雨水冲刷稳定性试验，并对抗雨水冲刷稳定性试验结果进行分析。本发明原理科学、易于操作、试验数据精准，针对试验数据进行分析可延伸到施工作业创新之处，全部采用预制的方法加工混凝土格埂、植生型生态混凝土板块、营养土和草皮，然后到现场拼装。这样，既能减少现场施工环节，压缩现场作业时间，适应各种现场施工条件，又可以使施工质量和工程效果提高，便于推广混凝土生态护岸技术。

说明书

技术领域

本发明属于混凝土护岸技术领域，具体涉及一种生态混凝土护坡复合结构稳定性 研究方法。

背景技术

泥沙淤积，河床抬升，黄河下游渐成地上河，为安全起见人们不断筑堤束水。然而， 水流对岸坡的淘刷往往造成河堤坍塌，强降雨对岸坡的冲蚀又常常导致岸坡水土流失。对 此，人们又不得不对河堤采取硬化护岸措施，保护堤防安全。传统的混凝土护岸工程技术， 主要考虑河道抗冲刷和岸坡稳定，较少考虑生态环境因素。采用的施工形式，一是现浇混凝 土面板，二是铺砌混凝土预制板。两种施工方法的后果是在河道两岸土基上形成了大面积 的混凝土面板长廊。这些硬质长廊结构，阻碍了河岸带生物栖息地功能的发挥，破坏了河流 原有的生态系统。

无砂大孔生态混凝土护岸是以土质岸坡为基础，再加上混凝土、植被组成的一个 复合结构防护工程，土壤层的稳定对整个工程的安全运行至关重要，不论是浅层土体还是 深层土体的滑动破坏，都会导致护岸的失稳。护岸防护工程的作用就是改善和提高防护土 体稳定性，所以在设计工程方案前需要分析土体的稳定，研究影响其稳定性的因素，并进行 稳定性试验。

岸坡的整体稳定性主要受三个方面要素的影响，有岸坡内在结构形态、岸坡土壤 层抵抗冲刷的能力、靠近河岸处水流条件。传统的护岸工程以防止雨水径流、河水波浪对岸 坡土体冲刷作为主要使命，随着现代社会的快速发展，这一较单一的功能已经无法满足需 求，目前，尚未有好的研究技术对生态混凝土护坡符合结构稳定性进行研究的技术。

发明内容

本发明为了解决现有技术中的不足之处，提供一种抗强降雨冲刷能力强、安全可 靠性强、能提高施工质量的生态混凝土护坡复合结构稳定性研究方法。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：生态混凝土护坡复合结构稳定 性研究方法，包括以下步骤：

（1）、对岸坡土体内部稳定性进行分析；

（2）、对岸坡土体平面稳定性进行分析计算；

（3）、进行抗滑稳定性试验，并对抗滑稳定性试验结果进行分析；

（4）、进行抗雨水冲刷稳定性试验，并对抗雨水冲刷稳定性试验结果进行分析。

所述步骤（1）包括以下内容：

岸坡土体内部稳定分析常用极限平衡法，极限平衡法是建立于摩尔-库伦强度准则基 础之上的，其表达式是下面的公式1.1

式中：破坏面上的剪应力；

土的有效粘聚力；

破坏面上总应力和有效法向应力；

土的有效内摩擦角；

在运用极限平衡法研究分析岸坡的稳定性时只考虑土的摩尔-库伦强度准则和静力平 衡条件，设想土体的某一个部位顺沿着某一个滑裂面位置处滑动，在这个滑裂面之上，每一 个地方都可达到土体极限平衡的状态，其剪切应力和正应力满足摩尔-库伦强度准则； 如果将土条底部位置的切向应力和法向应力各自定义为T和N，就会有下面的公式：

式中：土条底部位倾角，；

土体孔隙水压力，孔隙水压力系数；

土体的滑裂面位置处滑动安全系数值F指的是把土体抗剪强度的指标值减低为 和，进而土体顺沿着这一滑裂面就可以达到极限平衡状态，如下式所示：

通过多年的实践经验，这种由土体抗剪强度指标来定义安全系数的方式已经得到工程 界从业者的普遍认可，但是此方法也存在一些计算上的问题，即数值计算时会多出收敛和 迭代方面上的问题；土体边坡稳定分析的方法非常多，每种方法对公式中多余的未知数有 非常多的假定方案，这些假定必须符合岩土力学性特征，其中最被认可的合理性前提条件 为式1.6：

式中：垂直面通过式(1.4)和式(1.5)缩减以后得出的安全系数；

施加在土体条状垂直面法向的有效压力值；

施加在土体条状垂直面法向的剪应力值；

是土体条状垂直面有效平均摩擦系数；

是土体条状垂直面有效平均粘聚力；

滑裂面纵坐标值；

土坡表面纵坐标值；

顺沿着区分的土体两侧位置条形状垂直面处的剪应力不可大于在其上所能表现出的 抗剪切能力，而且当施加在土条上有效应力合力作用点位置落于土条相垂直面之外处，才 可使得在土条接触面上不产生拉应力；

土体边坡深层失稳滑面包括既有滑面、平面性滑面和曲面型滑面：在有历史滑坡或层 状顺向滑坡的天然边坡体内部已经存在了滑坡面，再次出现失稳破坏时将会沿着这些滑动 面发生滑移破坏；开挖边坡后滑面一般为平面的情况多出现在分层的非均质砂性土或者均 匀质砂性土，坡面、坡顶处会在平面滑动的同时形成张裂缝，临界倾角计算式为式1.7；曲面 型滑面形状的可能性非常多，相应的确定方法也较为复杂；

式中：边坡坡面的倾角；

滑面材料内摩擦角。

所述步骤（2）包括以下内容：

A、岸坡土体平面破坏稳定性分析计算包括有张裂隙岸坡土体稳定性分析计算和无张 裂隙岸坡土体稳定性分析计算：

①、有张裂隙岸坡土体稳定性分析计算

岸坡边沿坡面或坡顶附近，在张拉应力和收缩的作用下，有可能出现张裂缝；单宽滑体 重量W分两种情况计算：

张裂隙处于坡面时，

张裂隙处于坡顶面时，

稳定系数F_s计算公式为：

式中：单宽滑动面面积；

滑动面上由水压力而产生的向上托举力；

张裂隙中水平方向的水压力；

水的容重、张裂隙中水的深度；

滑动面的内摩擦角、粘聚力；

H岸坡的垂直高度；

边坡坡面的倾角；

滑面材料内摩擦角；

张裂隙所处位置，张裂隙深度，

考虑地震力时的稳定系数Fs为：

式中：E所指的水平地震系数，事护坡处地震发生时水平方向的加速度和重力加速度的 比值；

②、无张裂隙岸坡土体稳定性分析计算

无张裂隙破坏下，假定滑体沿坡面方向的截面呈三角形ABC，AC为与岸坡接触的滑动面，滑体 ABC沿着岸坡面出现滑动损坏；依照极限平衡法分析，单宽滑体体积为：，单宽滑体重力为：；稳定系数F_s为抗滑力和滑动力的比值，F_s<1时 岸坡会失稳，F_s=1时岸坡会处在临界状态，F_s>1时岸坡会处在稳定状态；抗滑力、滑动力计算 公式如下：

抗滑力：

滑动力：

由此可得出：

公式中：岩石的天然重度，(单位KN/m3)；

结构面内摩擦角，(单位°)；

结构面的黏聚力，(kPa)；

B、圆弧滑面是曲面型滑面破坏典型的类型，常用的稳定性分析方法有瑞典圆弧法和毕 肖普法；

①、瑞典圆弧法

将土体边坡的稳定分析假设视为平面应变问题，滑动面当作是圆弧状形态，假定沿坡 面方向的截面呈四边形ABCD是滑动土体，CD弧是圆弧形滑动面，O为CD弧的圆心，在滑坡出 现时，滑动土体ABCD会整体性的顺沿着弧CD向下滑动，且于整个全部的滑动土体都将会沿 着弧CD围绕圆心O转动；

瑞典圆弧法的稳定系数F_s计算式为：

当时，

Fs>1时土体处于稳定状态；

②毕肖普法

毕肖普法认为所有的土条和土坡安全系数相同，在F_s＞1时，土体处于稳定状态，任意 一个土条滑动面抗剪强度和相对应滑动面上的滑动力平衡，即下式：

式中：土条i滑动面之上的内摩擦角、粘聚力；

滑动面处孔隙水压力；

滑动面长度；

上式1.18为依据有效应力法推导的简化毕肖普法公式，按此公式计算，因把条间力切 方向分量定为零而引起的误差不超过1%；但是当土条是负值时，就需要考虑是否可能使 接近于零；如果接近于零，则上式1.18就不可使用。

所述步骤（3）包括以下内容：

在120cm×120cm的方形木板上面覆盖2cm厚岸坡处采集的土壤，模拟成人工可调坡度 的护岸；按照不同类型的组合形式，依次进行下面六组对比试验；

①、木板上面只覆盖有2cm厚的土层，把土层夯实，坡比为1:4时，土层稳定，没有出现滑 动；坡比增大为1:3时，土层能够继续维持稳定；再次调整坡度直到土层无法维持自身稳定 开始下滑时止，量取垂直高度H和水平长度L值计算出坡比为1:1.6；

②、在木板上表面覆盖2cm厚的土层，把土层夯实，土层上按“角对角”的形式摆放4块六 边形格埂混凝土块，坡比为1:4时，结构稳定，没有出现滑动；坡比增大为1:3时，结构仍然能 够维持稳定；再次调整坡度直到结构无法维持自身稳定开始下滑时止，量取垂直高度H和水 平长度L值计算出坡比为1:1.9；

③、在木板上表面覆盖2cm厚的土层，把土层夯实，土层上按“角对角”的形式摆放4块呈 六边形的无砂大孔生态混凝土板，坡比为1:4时，结构稳定，没有出现滑动；坡比增大为1:3 时，结构仍然能够维持稳定；再次增大坡度直到结构无法维持自身稳定开始下滑时止，量取 垂直高度H和水平长度L值计算出坡比为1:1.6；

④、在木板上表面覆盖2cm厚的土层，把土层夯实，土层上按“角对角”的形式摆放4块六 边形格埂混凝土块，在每个格埂混凝土块内部再对应放置一块六边形无砂大孔生态混凝土 板；当坡比定为1:4时，复合结构稳定，没有出现滑动现象；将坡比增大为1:3时，复合结构仍 然能够维持稳定；再次增大坡度直到复合结构无法维持自身稳定开始下滑时止，量取垂直 高度H和水平长度L值计算出坡比为1:1.5；

⑤、在木板上表面覆盖2cm厚的土层，把土层夯实，土层上按“角对角”的形式摆放4块六 边形格埂混凝土块，在每个格埂混凝土块内部再对应放置一块六边形无砂大孔生态混凝土 板，再将每块无砂大孔生态混凝土板上面铺3cm厚的营养土，使营养土表面和六边形格埂混 凝土块齐平；当坡比定为1:4时，复合结构稳定，没有出现滑动现象；将坡比增大为1:3时，复 合结构仍然能够维持稳定；再次增大坡度直到复合结构无法维持自身稳定开始下滑时止， 量取垂直高度H和水平长度L值计算出坡比为1:1.5；

⑥、在木板上表面覆盖2cm厚的土层，把土层夯实，土层上按“角对角”的形式摆放4块六 边形格埂混凝土块，在每个格埂混凝土块内部再对应放置一块六边形无砂大孔生态混凝土 板，再将每块无砂大孔生态混凝土板上面铺3cm厚的草皮；当坡比定为1:4时，复合结构稳 定，没有出现滑动现象；将坡比增大为1:3时，复合结构仍然能够维持稳定；再次增大坡度直 到复合结构无法维持自身稳定开始下滑时止，量取垂直高度H和水平长度L值计算出坡比为 1:1.5。

针对上述六组试验结果分别进行分析，具体分析如下：

所述第②组：六边形格埂混凝土块自重大，与土壤接触面比较小，抗滑摩擦力也相应较 小，在仅有六边形格埂混凝土块护岸时容易出现下滑；

所述第③组：无砂大孔生态混凝土板块内部空隙较多、自重小，且与土壤接触面积较 大，抗滑摩擦力也相应较大，仅使用无砂大孔生态混凝土板块时比六边形格埂混凝土块抗 滑稳定性好；

所述第④组：将六边形格埂混凝土块和无砂生态大孔混凝土板块复合结构作为土坡的 护坡材质时，整体抗滑性能较使用单一型材质稍好些；

所述第⑤和第⑥组：六边形格埂混凝土块和无砂大孔生态混凝土板块复合结构上面铺 设营养土层或者营养土草皮时，抗滑稳定性没有进一步的提高，基本无变化；

所述第⑥组：由于试验时移植的营养土草皮是根系切割整齐后铺设到无砂大孔生态混 凝土板块的，无法得出根系生长一段时间后透过生态混凝土扎进岸坡土壤内是否对护坡整 体抗滑稳定性产生影响，需要在室外试验场地进行装配式生态混凝土护岸施工，模拟黄河 岸坡真实情况，通过一定的植物生长周期，待草根深入土壤内后，观察岸坡整体抗滑稳定 性。

所述步骤（4）包括以下内容：通常情况下护坡表面要受到降雨溅击和雨水径流冲 刷的影响，根据现有的坡面冲刷机理分析，坡面植被在生长到一定程度后，降雨溅击对坡面 的冲刷影响就可以忽略不计，此时的冲刷则主要是由雨水径流产生；

设定模拟降雨强度为110mm/h，首先制作一块长70cm、宽60cm的方形木板，在长侧边沿 加两块高8cm薄护板，木板面铺上塑料膜，以防止土壤在水流冲刷下从两边侧和下部流出塑 料膜上铺一层土，塑料膜上面覆盖2cm厚岸坡的土壤层，结合前面复合结构抗滑稳定性试验 得出的数据，试验设1:4、1:3、1:1.5三个坡比，由模拟雨强、坡度、木板面积计算出模拟流 量，按照每小时水量的多少定量从木板顶部往下形成不同雨强下的人造径流冲刷土壤；为 了有效研究人造雨水径流对土壤冲刷程度的影响，拟定木板上放置土、土＋六边形格埂混 凝土块、土＋生态混凝土板块、土＋六边形格埂混凝土块＋生态混凝土板块四种组合形式， 水流冲刷土壤时在底部收集流下的材质，由不同组合结构状态下土壤流失质量计算出对应 的土壤侵蚀模数，定量分析装配式生态混凝土护坡抗雨水冲刷稳定性。

针对抗雨水冲刷稳定性试验结果分别进行分析，具体分析包括以下步骤：

a、绘制在坡比一定时，土壤侵蚀模数在不同工况的变化曲线图，工况即所述四种组合 形式；

b、绘制在同一工况下，随着坡比的变化，土壤侵蚀系数的变化规律曲线图；

c、根据步骤a和b绘制的曲线图，六边形格埂混凝土块在雨水开始冲刷初期，水土保持 性较好，当水流集聚到一定程度时，边框下部的土体会出现塌陷形成水土流失的通道，造成 水土短时期内急剧流失；

d、生态混凝土板块与土壤层接触面积大，且混凝土内部空隙多，不会出现水流聚集的 现象，当雨水径流冲刷时，会在附近未防护部位出现水土流失通道，比六边形格埂混凝土块 抑制水土流失的效果好；

e、土＋六边形格埂混凝土块＋生态混凝土板块复合结构在遭受水流冲刷时，下部也集 聚部分水，但防护部位没有出现明显的水土流失，水土保持效果最好。

采用上述技术方案，本发明的研究结果在新型无砂大孔生态混凝土护岸在结构稳 定的基础上，具有更好的防止降雨溅击、地表径流、河水波浪冲刷和侵蚀的能力，而且可以 在岸坡防护体上生长植物，维系水陆区域生态平衡。生态混凝土护岸技术广阔的应用前景 吸引了许多科研人员投入到相关问题的探索中去，鉴于目前的应用和研究均处于现浇混凝 土阶段，本发明提出按照工程施工所用各试件全部采用预制，再到现场拼装的方法施工，并 通过相关理论知识分析、室内测试性能、室外模拟现场，结合室外现场施工作业过程得出如 下结论：复合结构较单一结构抗滑稳定性好，同时抗雨水冲刷能力最佳。工程进行时预制件 拼装对施工现场条件要求低，操作简便、快捷，节约了工期，降低了支出费用。选择岸坡种植 植物时要考虑本土适应性，植被日常管理应以自然生长为主，人工管护为辅，避免过多的人 工干预。

综上所述，本发明原理科学、易于操作、试验数据精准，针对试验数据进行分析可 延伸到施工作业创新之处，全部采用预制的方法加工混凝土格埂、植生型生态混凝土板块、 营养土和草皮，然后到现场拼装。这样，既能减少现场施工环节，压缩现场作业时间，适应各 种现场施工条件，又可以使施工质量和工程效果提高，便于推广混凝土生态护岸技术。

附图说明

图1是坡比为1/4时，土壤侵蚀系数随着工况的变化曲线；

图2是坡比为1/3时，土壤侵蚀系数随着工况的变化曲线；

图3是工况为裸土壤层时，土壤侵蚀系数随着坡比的变化曲线；

图4是工况为裸土壤层+格梗混凝土块时，土壤侵蚀系数随着坡比的变化曲线；

图5是工况为裸土壤层+生态混凝土板块时，土壤侵蚀系数随着坡比的变化曲线；

图6是工况为裸土壤层+生态混凝土板块+格梗时，土壤侵蚀系数随着坡比的变化曲线。

具体实施方式

本发明的生态混凝土护坡复合结构稳定性研究方法，包括以下步骤：

（1）、对岸坡土体内部稳定性进行分析；

（2）、对岸坡土体平面稳定性进行分析计算；

（3）、进行抗滑稳定性试验，并对抗滑稳定性试验结果进行分析；

（4）、进行抗雨水冲刷稳定性试验，并对抗雨水冲刷稳定性试验结果进行分析。

所述步骤（1）包括以下内容：

岸坡土体内部稳定分析常用极限平衡法，极限平衡法是建立于摩尔-库伦强度准则基 础之上的，其表达式是下面的公式1.1

式中：破坏面上的剪应力；

土的有效粘聚力；

破坏面上总应力和有效法向应力；

土的有效内摩擦角；

在运用极限平衡法研究分析岸坡的稳定性时只考虑土的摩尔-库伦强度准则和静力平 衡条件，设想土体的某一个部位顺沿着某一个滑裂面位置处滑动，在这个滑裂面之上，每一 个地方都可达到土体极限平衡的状态，其剪切应力和正应力满足摩尔-库伦强度准则； 如果将土条底部位置的切向应力和法向应力各自定义为T和N，就会有下面的公式：

式中：土条底部位倾角，；

土体孔隙水压力，孔隙水压力系数；

土体的滑裂面位置处滑动安全系数值F指的是把土体抗剪强度的指标值减低为 和，进而土体顺沿着这一滑裂面就可以达到极限平衡状态，如下式所示：

通过多年的实践经验，这种由土体抗剪强度指标来定义安全系数的方式已经得到工程 界从业者的普遍认可，但是此方法也存在一些计算上的问题，即数值计算时会多出收敛和 迭代方面上的问题；土体边坡稳定分析的方法非常多，每种方法对公式中多余的未知数有 非常多的假定方案，这些假定必须符合岩土力学性特征，其中最被认可的合理性前提条件 为式1.6：

式中：垂直面通过式(1.4)和式(1.5)缩减以后得出的安全系数；

施加在土体条状垂直面法向的有效压力值；

施加在土体条状垂直面法向的剪应力值；

是土体条状垂直面有效平均摩擦系数；

是土体条状垂直面有效平均粘聚力；

滑裂面纵坐标值；

土坡表面纵坐标值；

顺沿着区分的土体两侧位置条形状垂直面处的剪应力不可大于在其上所能表现出的 抗剪切能力，而且当施加在土条上有效应力合力作用点位置落于土条相垂直面之外处，才 可使得在土条接触面上不产生拉应力；

土体边坡深层失稳滑面包括既有滑面、平面性滑面和曲面型滑面：在有历史滑坡或层 状顺向滑坡的天然边坡体内部已经存在了滑坡面，再次出现失稳破坏时将会沿着这些滑动 面发生滑移破坏；开挖边坡后滑面一般为平面的情况多出现在分层的非均质砂性土或者均 匀质砂性土，坡面、坡顶处会在平面滑动的同时形成张裂缝，临界倾角计算式为式1.7；曲面 型滑面形状的可能性非常多，相应的确定方法也较为复杂；

式中：边坡坡面的倾角；

滑面材料内摩擦角。

所述步骤（2）包括以下内容：

A、岸坡土体平面破坏稳定性分析计算包括有张裂隙岸坡土体稳定性分析计算和无张 裂隙岸坡土体稳定性分析计算：

①、有张裂隙岸坡土体稳定性分析计算

岸坡边沿坡面或坡顶附近，在张拉应力和收缩的作用下，有可能出现张裂缝；单宽滑体 重量W分两种情况计算：

张裂隙处于坡面时，

张裂隙处于坡顶面时，

稳定系数F_s计算公式为：

式中：单宽滑动面面积；

滑动面上由水压力而产生的向上托举力；

张裂隙中水平方向的水压力；

水的容重、张裂隙中水的深度；

滑动面的内摩擦角、粘聚力；

H为岸坡的垂直高度；

边坡坡面的倾角；

滑面材料内摩擦角；

张裂隙所处位置，张裂隙深度，

考虑地震力时的稳定系数Fs为：

式中：E所指的水平地震系数，事护坡处地震发生时水平方向的加速度和重力加速度的 比值；

②、无张裂隙岸坡土体稳定性分析计算

无张裂隙破坏下，假定滑体沿坡面方向的截面呈三角形ABC，AC为与岸坡接触的滑动 面，滑体ABC沿着岸坡面出现滑动损坏；依照极限平衡法分析，单宽滑体体积为： ，单宽滑体重力为：；稳定系数F_s为抗滑力 和滑动力的比值，F_s<1时岸坡会失稳，F_s=1时岸坡会处在临界状态，F_s>1时岸坡会处在稳定 状态；抗滑力、滑动力计算公式如下：

抗滑力：

滑动力：

由此可得出：

公式中：岩石的天然重度，(单位KN/m3)；

结构面内摩擦角，(单位°)；

结构面的黏聚力，(kPa)；

B、圆弧滑面是曲面型滑面破坏典型的类型，常用的稳定性分析方法有瑞典圆弧法和毕 肖普法。

①、瑞典圆弧法

将土体边坡的稳定分析假设视为平面应变问题，滑动面当作是圆弧状形态，假定沿坡 面方向的截面呈四边形ABCD是滑动土体，CD弧是圆弧形滑动面，O为CD弧的圆心，在滑坡出 现时，滑动土体ABCD会整体性的顺沿着弧CD向下滑动，且于整个全部的滑动土体都将会沿 着弧CD围绕圆心O转动；

瑞典圆弧法的稳定系数F_s计算式为：

当时，

Fs>1时土体处于稳定状态；

②毕肖普法

毕肖普法认为所有的土条和土坡安全系数相同，在F_s＞1时，土体处于稳定状态，任意 一个土条滑动面抗剪强度和相对应滑动面上的滑动力平衡，即下式：

式中：土条i滑动面之上的内摩擦角、粘聚力；

滑动面处孔隙水压力；

滑动面长度。

）

上式1.18为依据有效应力法推导的简化毕肖普法公式，按此公式计算，因把条间力切 方向分量定为零而引起的误差不超过1%。但是当土条是负值时，就需要考虑是否可能使 接近于零。如果接近于零，则上式1.18就不可使用。

所述步骤（3）包括以下内容：

在120cm×120cm的方形木板上面覆盖2cm厚岸坡处采集的土壤，模拟成人工可调坡度 的护岸；按照不同类型的组合形式，依次进行下面六组对比试验；

①、木板上面只覆盖有2cm厚的土层，把土层夯实，坡比为1:4时，土层稳定，没有出现滑 动；坡比增大为1:3时，土层能够继续维持稳定；再次调整坡度直到土层无法维持自身稳定 开始下滑时止，量取垂直高度H和水平长度L值计算出坡比为1:1.6；

②、在木板上表面覆盖2cm厚的土层，把土层夯实，土层上按“角对角”的形式摆放4块六 边形格埂混凝土块，坡比为1:4时，结构稳定，没有出现滑动；坡比增大为1:3时，结构仍然能 够维持稳定；再次调整坡度直到结构无法维持自身稳定开始下滑时止，量取垂直高度H和水 平长度L值计算出坡比为1:1.9；

③、在木板上表面覆盖2cm厚的土层，把土层夯实，土层上按“角对角”的形式摆放4块呈 六边形的无砂大孔生态混凝土板，坡比为1:4时，结构稳定，没有出现滑动；坡比增大为1:3 时，结构仍然能够维持稳定；再次增大坡度直到结构无法维持自身稳定开始下滑时止，量取 垂直高度H和水平长度L值计算出坡比为1:1.6；

④、在木板上表面覆盖2cm厚的土层，把土层夯实，土层上按“角对角”的形式摆放4块六 边形格埂混凝土块，在每个格埂混凝土块内部再对应放置一块六边形无砂大孔生态混凝土 板；当坡比定为1:4时，复合结构稳定，没有出现滑动现象；将坡比增大为1:3时，复合结构仍 然能够维持稳定；再次增大坡度直到复合结构无法维持自身稳定开始下滑时止，量取垂直 高度H和水平长度L值计算出坡比为1:1.5；

⑤、在木板上表面覆盖2cm厚的土层，把土层夯实，土层上按“角对角”的形式摆放4块六 边形格埂混凝土块，在每个格埂混凝土块内部再对应放置一块六边形无砂大孔生态混凝土 板，再将每块无砂大孔生态混凝土板上面铺3cm厚的营养土，使营养土表面和六边形格埂混 凝土块齐平；当坡比定为1:4时，复合结构稳定，没有出现滑动现象；将坡比增大为1:3时，复 合结构仍然能够维持稳定；再次增大坡度直到复合结构无法维持自身稳定开始下滑时止， 量取垂直高度H和水平长度L值计算出坡比为1:1.5；

⑥、在木板上表面覆盖2cm厚的土层，把土层夯实，土层上按“角对角”的形式摆放4块六 边形格埂混凝土块，在每个格埂混凝土块内部再对应放置一块六边形无砂大孔生态混凝土 板，再将每块无砂大孔生态混凝土板上面铺3cm厚的草皮；当坡比定为1:4时，复合结构稳 定，没有出现滑动现象；将坡比增大为1:3时，复合结构仍然能够维持稳定；再次增大坡度直 到复合结构无法维持自身稳定开始下滑时止，量取垂直高度H和水平长度L值计算出坡比为 1:1.5。

上述六组试验结果整理成表1如下：

表1抗滑稳定性试验结果汇总表

针对上述六组试验结果（表1）分别进行分析，具体分析如下：

所述第②组：六边形格埂混凝土块自重大，与土壤接触面比较小，抗滑摩擦力也相应较 小，在仅有六边形格埂混凝土块护岸时容易出现下滑；

所述第③组：无砂大孔生态混凝土板块内部空隙较多、自重小，且与土壤接触面积较 大，抗滑摩擦力也相应较大，仅使用无砂大孔生态混凝土板块时比六边形格埂混凝土块抗 滑稳定性好；

所述第④组：将六边形格埂混凝土块和无砂生态大孔混凝土板块复合结构作为土坡的 护坡材质时，整体抗滑性能较使用单一型材质稍好些；

所述第⑤和第⑥组：六边形格埂混凝土块和无砂大孔生态混凝土板块复合结构上面铺 设营养土层或者营养土草皮时，抗滑稳定性没有进一步的提高，基本无变化；

所述第⑥组：由于试验时移植的营养土草皮是根系切割整齐后铺设到无砂大孔生态混 凝土板块的，无法得出根系生长一段时间后透过生态混凝土扎进岸坡土壤内是否对护坡整 体抗滑稳定性产生影响，需要在室外试验场地进行装配式生态混凝土护岸施工，模拟黄河 岸坡真实情况，通过一定的植物生长周期，待草根深入土壤内后，观察岸坡整体抗滑稳定 性。

所述步骤（4）包括以下内容：通常情况下护坡表面要受到降雨溅击和雨水径流冲 刷的影响，根据现有的坡面冲刷机理分析，坡面植被在生长到一定程度后，降雨溅击对坡面 的冲刷影响就可以忽略不计，此时的冲刷则主要是由雨水径流产生；

设定模拟降雨强度为110mm/h，首先制作一块长70cm、宽60cm的方形木板，在长侧边沿 加两块高8cm薄护板，木板面铺上塑料膜，以防止土壤在水流冲刷下从两边侧和下部流出塑 料膜上铺一层土，塑料膜上面覆盖2cm厚岸坡的土壤层，结合前面复合结构抗滑稳定性试验 得出的数据，试验设1:4、1:3、1:1.5三个坡比，由模拟雨强、坡度、木板面积计算出模拟流 量，按照每小时水量的多少定量从木板顶部往下形成不同雨强下的人造径流冲刷土壤；为 了有效研究人造雨水径流对土壤冲刷程度的影响，拟定木板上放置土、土＋六边形格埂混 凝土块、土＋生态混凝土板块、土＋六边形格埂混凝土块＋生态混凝土板块四种组合形式， 水流冲刷土壤时在底部收集流下的材质，由不同组合结构状态下土壤流失质量计算出对应 的土壤侵蚀模数，定量分析装配式生态混凝土护坡抗雨水冲刷稳定性。试验数据见表2。

表2抗雨水冲刷稳定性试验结果汇总表

土壤侵蚀模数指的是在单位时间内的单位面积上土壤泥土及其母质土体发生侵蚀量 的大小，它是表述土壤侵蚀强度的一个指标数值，用来显示在单位时间内某个区域的侵蚀 强度大小。由于在抗滑稳定性试验中以上四种组合只有土＋六边形格埂混凝土＋生态混凝 土板块这种复合结构形式的滑动临界坡比达到了1:1.5，故在1:1.5坡比下只测试土＋六边 形格埂混凝土＋生态混凝土板块复合结构的抗雨水冲刷稳定性。

针对抗雨水冲刷稳定性试验结果分别进行分析，具体分析包括以下步骤：

a、绘制在坡比一定时，土壤侵蚀模数在不同工况的变化曲线图，工况即所述四种组合 形式；如图1和图2所示；图1和图2中的四种工况分别为：工况1----裸土壤层；工况2-----土 壤层覆盖上六边形格埂混凝土块；工况3-----土壤层覆盖上生态混凝土板块；工况4------ 土壤层覆盖上六边形格埂混凝土块和生态混凝土板块；由图1和图2可以看出，裸土壤层在 人造径流冲刷下土壤侵蚀模数较大，土壤层覆盖上六边形格埂混凝土块或者生态混凝土板 块后土壤侵蚀模数有所减小，而当土壤层覆盖上六边形格埂混凝土块和生态混凝土板块形 成复合结构时土壤侵蚀模数有明显的减小，说明将六边形格埂混凝土块和生态混凝土板块 共同应用于护坡，能够明显提高其抗雨水冲刷的能力。

b、绘制在同一工况下，随着坡比的变化，土壤侵蚀系数的变化规律曲线图；如图 3--图6所示，随着坡比由1:4到1:3，坡度在增大，同样的组合形式土壤侵蚀模数也在变大， 尤其是复合结构在1:1.5的临界坡比下，水流冲刷加剧了结构失稳下滑，土壤侵蚀模数显著 增大，此种条件下护坡无法有效保持自身稳定性。

c、根据步骤a和b绘制的曲线图，六边形格埂混凝土块在雨水开始冲刷初期，水土 保持性较好，当水流集聚到一定程度时，边框下部的土体会出现塌陷形成水土流失的通道， 造成水土短时期内急剧流失；

d、生态混凝土板块与土壤层接触面积大，且混凝土内部空隙多，不会出现水流聚集的 现象，当雨水径流冲刷时，会在附近未防护部位出现水土流失通道，比六边形格埂混凝土块 抑制水土流失的效果好；

e、土＋六边形格埂混凝土块＋生态混凝土板块复合结构在遭受水流冲刷时，下部也集 聚部分水，但防护部位没有出现明显的水土流失，水土保持效果最好。

以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发 明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明进行修改或者等 同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权 利要求范围当中。