高性能植被保护垫治理膨胀岩边坡的机理研究

New High Performance Turf Reinforcement Mats (HPTRM) is a new technology which uses active plant and combines new high performance three dimensional geosynthetics to build a protection system by their own ability to grow on the slope face, and reinforces slope by the living plants. It has the function of green environmental protection. The expansive rock slope easily generates progressive shallow damage because of its expansibility, rupture and low strength. So HPTRM is very suitable . It can not only stop water and soil from going away, but also allow the expansive rock to release expansion force. To study the effect of weather-resistance HPTRM treats the expansive rock slope, the method of theory, field experimentation and numerical modeling methodology are used together to clarify HPTRM protective mechanism, study the relationship between deformation of slope, anchor tension and water content under the protection of HPTRM, study the influence of temperature and humidity to the slope before and after the protection of HPTRM, set up a corresponding mathematical modeland analyze the protective effect of HPTRM system to the expensive rock slope. Strength reduction finite element analysis is used to stimulate the slope stability safety factor before and after protection under various working conditions. The effect of weather-resistance will be analysised.The HPTRM system suitability for expansive rock slope will be discussed.The result will provide guidance basis for the promotion of HPTRM treating expansive rock slope design.

新型高性能植被保护垫（HPTRM）是利用活性植物并结合新型高强三维土工合成材料，在坡面构建具有自身生长能力的防护系统，并通过植物的生长对边坡进行加固的一门新技术，它具有绿色环保功能。膨胀岩边坡的膨胀性、破裂性和低强度性，易产生渐进浅层破坏，采用HPTRM 防护，既防止水土流失，又允许膨胀岩释放膨胀力，非常适用。采用理论、现场试验、模拟试验和数值模拟相结合的研究方法，讨论HPTRM 防护下坡面变形、锚钉张拉力与含水量之间的相互关系，研究HPTRM防护前后温度、湿度对坡面的影响，建立相应的数学模型，分析HPTRM 体系对膨胀岩边坡抵抗风化的作用，研究HPTRM治理膨胀岩边坡的机理；采用强度折减有限元方法进行模拟改变防护指标的各种工况下防护效果，优化HPTRM防护体系，为推广HPTRM防护在膨胀岩中应用，为膨胀岩边坡柔性防护、生态护坡设计提供理论依据。

新型高性能植被保护垫（HPTRM）是利用活性植物并结合新型高强三维土工合成材料，通过植物的生长对边坡进行加固的一门新技术。采用HPTRM 防护膨胀岩边坡，既防止水土流失，又允许膨胀岩释放膨胀力，非常适用于防止膨胀岩边坡产生渐进浅层破坏。.本项目研究HPTRM 护坡体系中土工材料、草本植物根与膨胀岩体相互作用的力学机理；研究HPTRM 护坡体系对膨胀岩的抗风化抗冲刷作用；探讨合理的HPTRM防护膨胀岩边坡体系的构成。.室内微变形膨胀力试验结果表明，相同条件下膨胀土以及含草根的膨胀土的膨胀力均是随着微变形率的增大呈指数衰减。植被能够抑制膨胀土膨胀潜势的发挥，减小土体膨胀力。.自制模型试验结果表明，HPTRM能够约束膨胀土变形，并有效限制膨胀岩裂隙的开展。植被HPTRM系统比单纯的HPTRM对膨胀岩边坡起到更好的防护效果。ARVS系统约束膨胀土变形时，膨胀力作用在 HPTRM上，HPTRM将膨胀力传递给地锚，最后地锚通过锚固段将力传递到稳定地层中。.现场试验结果表明，铺设HPTRM植被系统可以减缓土体的含水量变化幅度，有效地减少边坡的干湿循环引起的破坏，对膨胀土边坡的防护效果较植草边坡更加有效；铺设HPTRM植被系统比仅植草边坡的温度都偏低；HPTRM对膨胀土的约束作用明显。在相同条件下，铺设HPTRM植被系统的含水量和膨胀力的变化幅度均明显小于仅植被防护系统的。.冲刷试验结果表明，单位时间边坡冲刷量大小的主要是由降雨强度决定；HPTRM植被护坡能较好防止雨水入渗，抗冲刷效果更好。.数值模拟结果与实测以及理论分析结果吻合，ARVS中植被对膨胀土的变形有明显的抑制作用。ARVS系统更适用于膨胀性在中等胀缩等级以下的膨胀土边坡的防护。合理的地锚间距对控制膨胀土变形非常重要。