醋酸乙烯酯类稳定剂加固膨胀土边坡的生态护坡机理及稳定性研究

A soil slope ecological protection technology based on the polymer soil stabilizer is proposed to solve the soil erosion of expansive soil slope. The solidified layer in the surface slope is formed with polymer soil stabilizer which can fill the pores of soil particles and wrap soil particle. This solidified layer can improve the strength, water stability and anti-erosion resistance, and promote the growth of vegetation to achieve the effect of ecological slope protection. The main contents include: (1) The polymer soil stabilizer products will be developed for expansive soil; (2) A series of laboratory tests will be carried out to evaluate the reinforced effect of polymer soil stabilizers; (3) The slope physical model test will be carried out to analyze the slope ecological protection mechanism; (4) The field tests will be carried out to verify the feasibility of this technology, the stability of slope will be evaluated combining the monitoring and numerical simulation. These results can be used for the treatment of soil slope, soil and water conservation, desertification, so it has an important practical significance.

本项目针对膨胀土边坡所存在的坡面侵蚀、水土流失等稳定性问题，采用醋酸乙烯酯类稳定剂对膨胀土边坡进行生态护坡，稳定剂通过填充孔隙和包裹土颗粒等物理化学作用在边坡表层形成一定厚度的固化层，该固化层具有良好的强度、水稳定性和抗冲刷性等性能，并在一定程度上促进植被生长，从而提高坡面稳定性。主要研究内容：（1）研制适用于膨胀土的醋酸乙烯酯类稳定剂；（2）开展一系列稳定剂改良膨胀土室内评价试验，确定稳定剂最佳配方；（3）基于物理模拟，揭示稳定剂的生态护坡机理；（4）通过现场试验，验证研究成果的可行性，并结合监测结果和数值模拟分析边坡的稳定性。本项目的研究成果可用于水土保持、沙漠化治理等领域，具有重要的现实意义。

膨胀土在我国分布广泛，由于具有膨胀结构、多裂隙性、强胀缩性和强度衰减性等特点，易对各类工程建设造成严重危害。本项目针对膨胀土边坡坡面稳定性问题，从膨胀土改良机理出发，采用高分子稳定剂对膨胀土坡面进行生态护坡，通过稳定剂改性膨胀土室内试验对高分子稳定剂改良膨胀土的强度、胀缩性、水稳定性和抗冲刷性等进行系统地研究，并对改良机理进行分析；通过物理边坡模拟试验对高分子稳定剂改良膨胀土边坡抗冲刷性的效果进行研究；通过现场试验对高分子稳定剂在膨胀土边坡坡面防护中的应用效果进行评价。本项目取得的主要成果分为以下几点：.（1）高分子稳定剂可以显著改善膨胀土的强度、抗胀缩性、水稳定性、抗光照抗冻性能，并且随稳定剂浓度和养护时间增加，改性膨胀土的工程特性逐渐增强。当养护时间达到72小时后，改性膨胀土的工程特性趋于稳定。另外，高分子稳定剂对植被生长具有一定的促进作用。.（2）高分子稳定剂可以有效增强改性膨胀土的抗冲刷特性。降雨冲刷试验表明未改良试样在经过冲刷后，表面冲蚀破坏现象明显，冲沟发育，冲刷率高达70.2%。而改性土冲刷后土体结构基本完整，表面冲沟发育不明显，冲蚀量较少。当稳定剂浓度达到20%和30%时，试样的冲刷率分别只有5.5%和1.1%，达到很好的抗冲刷效果。.（3）高分子稳定剂溶液与膨胀土颗粒通过氢键作用、阳离子置换反应以及C-C长链间扩散、渗透和缠绕作用在颗粒表面及空隙内形成网状膜结构。网状膜具有良好的疏水性、韧性和强度，通过膜结构的包裹作用，改善了膨胀土颗粒表面的亲水能力，通过网状膜的连接作用，增强了土颗粒间的作用力，从而改善了膨胀土的工程特性。.（4）“宁（南京）淮（淮安）高速公路”膨胀土边坡现场试验表明高分子稳定剂可以很好地提高膨胀土坡面表层土的稳定性，同时不影响植被生长，可广泛地应用于膨胀土坡面的生态防护领域，为我国防治水土流失提供了一种崭新有效的解决途径，具有良好的社会和经济效益。