降雨條件下三維土工網(wǎng)墊防護(hù)邊坡水力侵蝕特性試驗(yàn)研究.pdf

1、我國(guó)經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，公共基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)大繁榮，出現(xiàn)大量人工邊坡，三維土工網(wǎng)墊護(hù)坡技術(shù)作為新型坡面防護(hù)方法迅速投入實(shí)踐，但相關(guān)理論滯后嚴(yán)重影響其發(fā)展，深入探究其防護(hù)沖刷侵蝕機(jī)理迫在眉睫。本論文通過(guò)室內(nèi)模擬降雨試驗(yàn)、理論分析等方法手段，根據(jù)工程實(shí)際選擇5個(gè)坡度(12°、18°、24°、30°、38°)和3個(gè)降雨強(qiáng)度(1.0mm/min、1.5mm/min、2.0mm/min)，研究三維土工網(wǎng)墊防護(hù)邊坡坡面水力侵蝕特性，分析水動(dòng)力學(xué)參數(shù)、含沙量

2、、侵蝕量等特性受降雨強(qiáng)度和坡度的影響，分析水動(dòng)力學(xué)參數(shù)與侵蝕量之間的關(guān)系。
　　1.坡面流速用高錳酸鉀-煤油溶液示蹤法測(cè)定:模擬降雨試驗(yàn)初期，坡面水流流速最大，隨著試驗(yàn)繼續(xù)流速迅速減小，試驗(yàn)后期逐漸趨于穩(wěn)定，在固定值上下波動(dòng)。坡面流速沿程向下迅速增大，坡面的平均流速在0.1m/s左右。選擇降雨強(qiáng)度、坡度、距坡頂距離為控制變量，與坡面平均流速進(jìn)行相關(guān)性分析，結(jié)果顯示，坡面平均流速與降雨強(qiáng)度、距坡頂距離顯著相關(guān)，坡度效應(yīng)不明顯。坡面徑

3、流平均水深與單寬流量之間呈冪函數(shù)關(guān)系:h=0.2516q0.824，R2=0.9061。
　　2.本文中采用繞流雷諾數(shù)的概念，用沖刷凸起高度代替斷面平均水深，判定坡面流的型態(tài)為紊流（上部存在過(guò)渡流）;各斷面平均弗汝德數(shù)在0.9344～1.5745之間變化，在試驗(yàn)坡度范圍12—38°內(nèi)，坡面流屬于急流范疇。阻力系數(shù)與坡長(zhǎng)呈冪函數(shù)遞減關(guān)系，關(guān)系式為f=aL-b，阻力系數(shù)隨著坡度的增大呈遞增趨勢(shì)。雷諾數(shù)與弗汝德數(shù)呈冪函數(shù)關(guān)系，阻力系數(shù)與

4、雷諾數(shù)呈冪函數(shù)關(guān)系變化，弗汝德數(shù)與阻力系數(shù)正相關(guān)。
　　3.徑流含沙量和侵蝕量用比重瓶法測(cè)定:隨著降雨強(qiáng)度和坡度的增大，初期坡面的含沙量越大，一定時(shí)間后(15min)，各坡度和降雨強(qiáng)度下的含沙量基本穩(wěn)定并且相近，幾乎重合。累計(jì)侵蝕量隨著降雨強(qiáng)度的增大而增加，并且降雨試驗(yàn)前15min產(chǎn)生的侵蝕量占整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程的60％以上。
　　4.三維土工網(wǎng)墊防護(hù)邊坡存在臨界坡度:在試驗(yàn)的坡度范圍內(nèi)，累計(jì)侵蝕量坡度增大而增加，達(dá)到一定坡度(3