膨張土実験研究の亀裂特性パラメータに及ぼす補強方法の影響

Scientific Reports volume 13、記事番号: 6433 (2023) この記事を引用

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膨張土斜面は主に、浅い膨張土の亀裂と内部土構造の破壊によって引き起こされる斜面の健全性の低下を特徴とし、膨張土斜面の全体的な安定性に重大な影響を与えます。 ジオグリッド補強と斜面植生の組み合わせが、拡大する土壌亀裂の発生を抑制する効果を研究するために、6 つのグループの試験モデルが作成されました。 自然の乾湿サイクルをシミュレーションし、画像処理技術を用いてひび割れ画像を二値化しました。 亀裂率、亀裂幅、亀裂長さなどの亀裂特性パラメータを抽出し、各種補強方法による亀裂進展抑制効果を総合的に評価しました。 複数の乾湿潤サイクルの展開に伴う各グループの亀裂指数の発達の基本状況が得られ、異なる段階での亀裂指数の変動変化は、異なる補強方法と乾湿潤サイクルの下では異なりました。 同時に,膨張土の亀裂発達に対する異なる補強法の影響が得られた。 ベチバーグラスの植栽＋ジオグリッドバックパッキングは、膨張土壌の亀裂発生を抑制する効果があると考えられます。

膨張土壌は高可塑性粘土の一種で、環境湿度の変化に敏感で、複数の亀裂、強いダイラタンシー、および強度減衰を持っています1。 乾湿サイクル下では、膨張土壌の繰り返しの膨張と収縮変形により亀裂が形成され、ランダムな亀裂グリッドが徐々に発達します2。 多数の亀裂により膨張土が発生すると、雨水が浸透しやすくなるだけでなく、土の強度や安定性が低下し、土木災害が発生しやすくなります。 したがって、膨張土壌亀裂の発達を抑制し、膨張土壌の長期的な潜在的被害を効果的に軽減する処理を研究することは、社会的かつ実際的に重要である。

膨張土斜面災害の発生を軽減するために、「ソフトスウェリング」技術であるジオグリッド補強が工学分野で広く使用されています。 さらに、その技術的有効性、経済的および環境保護は、多数の実践によって証明および検証されています3、4、5、6、7、8。 このブロックの研究は主に力学的なもので、亀裂に関する研究はあまり見られないので勉強が必要です。 近年、中国の生態環境の重視が高まるにつれ、従来の斜面保護工法は徐々に現在のニーズを満たせなくなってきているため、生態学的斜面保護技術は斜面保護ガバナンスにとって避けられない手段となるだろう。

斜面植生における膨張土壌の亀裂抑制に関する研究はほとんどない。 拡大する土壌亀裂に対する植物の根の抑制に関して、Wang は土壌の亀裂性能に及ぼす稲わら補強率の影響を研究し、稲わら補強された土壌亀裂の境界補強率は 0.3% であるべきであることを発見しました9。 Mei は、麻縄で植物の根を模倣することにより、植物の根が拡大する土壌亀裂の発達を抑制することを発見しました10。 Fu は、ベチバーの根補強が膨張土壌の乾燥収縮亀裂に対して顕著な抑制効果があり、根の含有量が多いほど抑制効果が強いことを発見しました 11。 斜面処理の適用におけるジオグリッドおよび生態学的な斜面保護は実践されており 12、研究 13 があり、また、膨張土壌斜面の地すべり処理および修復にも応用されている 14,15。 それでは、ジオグリッド補強とベチバー斜面保護の組み合わせによって形成された柔軟な生態学的補強技術は、拡大する土壌亀裂の発達にどのような影響を与えるのでしょうか? この論文では、6 つのテスト モデル グループ (グループ A: 裸地土壌、グループ B: バックパッキングなしのジオグリッド、グループ C: バックパッキングありのジオグリッド、グループ D: ベチバー グラス植栽、グループ E: バックパッキングなしのベチバー グラス植栽 + ジオグリッド、グループ F) ：ベチバーグラス植栽+バックパッキング付きジオグリッド）を自然環境で6ヶ月間栽培させました。 自然の乾湿サイクルの作用下で、各モデルの亀裂の進展プロセスと発展則を分析し、各モデルの亀裂の進展を比較しました。 ジオグリッドとベチバーの根系の垂直方向および水平方向の交差補強によって形成された統合構造が膨張土の亀裂の発達に及ぼす抑制効果が研究され、これは膨張土の亀裂発達の治療に対する技術的指針を提供し、長期にわたる亀裂の発生を効果的に軽減しました。広大な土壌に悪影響を与える可能性があります。 膨張土壌処理の分野における研究は、膨張土壌処理の実用化のための理論的基礎を提供するために充実しています。