Influência do método de reforço nos parâmetros característicos de fissuração em estudo experimental de solo expansivo

Scientific Reports volume 13, Artigo número: 6433 (2023) Citar este artigo

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A encosta expansiva do solo é caracterizada principalmente pelo declínio da integridade da encosta causada por fissuras expansivas e rasas do solo e pela destruição da estrutura interna do solo, o que afeta seriamente a estabilidade geral da encosta expansiva do solo. Para estudar o efeito da combinação de reforço de geogrelha e vegetação de encosta na inibição do desenvolvimento de fissuras expansivas no solo, foram feitos seis grupos de modelos de teste. O ciclo natural seco-úmido foi simulado e a imagem da trinca foi binarizada usando tecnologia de processamento de imagem. Os parâmetros característicos da fissura, como taxa de fissura, largura da fissura e comprimento da fissura, foram extraídos, e o efeito de vários métodos de reforço na inibição do desenvolvimento de fissuras foi avaliado de forma abrangente. A situação básica do desenvolvimento dos índices de fissura em cada grupo com o desenvolvimento de múltiplos ciclos seco-úmido foi obtida, e as mudanças de flutuação dos índices de fissura em diferentes estágios foram diferentes sob diferentes métodos de reforço e ciclos seco-úmido. Ao mesmo tempo, obtém-se a influência de diferentes métodos de reforço no desenvolvimento de fissuras em solos expansivos. Considera-se que o plantio de capim vetiver + mochila de geogrelha tem um bom efeito na inibição do desenvolvimento de fissuras em solos expansivos.

Solo expansivo é um tipo de argila altamente plástica, sensível às mudanças de umidade ambiental e apresenta múltiplas fissuras, forte dilatação e atenuação de resistência1. Sob ciclos seco-úmido, a deformação repetida de expansão e contração do solo expansivo levará à formação de fissuras e ao desenvolvimento gradual de redes de fissuras aleatórias2. Se o solo expansivo for gerado por um grande número de fissuras, isso não só facilita a penetração da água da chuva, mas também reduz a resistência e a estabilidade do solo, que está sujeito a desastres geológicos de engenharia. Portanto, é de importância social e prática estudar o tratamento para inibir o desenvolvimento de fissuras expansivas no solo e reduzir efetivamente o dano potencial a longo prazo do solo expansivo.

A fim de reduzir a ocorrência de desastres expansivos em encostas de solo, o reforço de geogrelhas, uma tecnologia de “inchaço suave”, é amplamente utilizado na engenharia. Além disso, a sua eficácia técnica e a protecção económica e ambiental foram comprovadas e verificadas por um grande número de práticas3,4,5,6,7,8. As pesquisas sobre este bloco concentram-se principalmente na mecânica, enquanto as pesquisas sobre fissuras raramente são encontradas, por isso é necessário estudar. Nos últimos anos, com a crescente ênfase no ambiente ecológico na China, os métodos tradicionais de protecção de encostas falharam gradualmente em satisfazer as necessidades actuais, pelo que a tecnologia ecológica de protecção de encostas se tornará um meio inevitável de governação da protecção de encostas.

Existem poucos estudos sobre a inibição de fissuras em solos expansivos em vegetação de encostas. Em termos da inibição das raízes das plantas em fissuras expansivas do solo, Wang estudou a influência da taxa de reforço da palha de arroz no desempenho de fissuração do solo e descobriu que a taxa de reforço limite da fissuração do solo reforçada com palha de arroz deveria ser de 0,3%9; Mei descobriu que as raízes das plantas inibiam o desenvolvimento de fissuras expansivas no solo, simulando raízes de plantas com corda de cânhamo10; Fu descobriu que o reforço da raiz de vetiver tem um efeito inibitório significativo nas fissuras de retração seca do solo expansivo, e quanto maior o conteúdo da raiz, mais forte o efeito inibitório11. A proteção de geogrelhas e encostas ecológicas na aplicação de tratamento de encostas tem sido praticada12 e pesquisa13, e também tem aplicação no tratamento e reparo de deslizamentos de terra em encostas de solo expansivo14,15. Então, como a tecnologia flexível de reforço ecológico formada pela combinação de reforço de geogrelha e proteção de encostas de vetiver afetará o desenvolvimento de fissuras expansivas no solo? Neste artigo, seis grupos de modelos de teste (grupo A: solo descoberto, grupo B: geogrelha sem mochila, grupo C: geogrelha com mochila, grupo D: plantio de capim vetiver, grupo E: plantio de grama vetiver + geogrelha sem mochila, grupo F : plantio de capim vetiver + geogrelha com mochilão) foram feitas para crescer por 6 meses em ambiente natural. Sob a ação de um ciclo natural seco-úmido, o processo de evolução da trinca e a lei de desenvolvimento de cada modelo foram analisados ​​e o desenvolvimento da trinca de cada modelo foi comparado. Foi estudado o efeito inibitório da estrutura integrada formada pelo reforço cruzado vertical e horizontal da geogrelha e do sistema radicular de vetiver no desenvolvimento de fissuras em solo expansivo, o que forneceu orientação técnica para o tratamento do desenvolvimento de fissuras em solo expansivo e reduziu efetivamente o longo prazo. dano potencial do solo expansivo. A pesquisa na área de tratamento expansivo do solo é enriquecida para fornecer uma base teórica para a aplicação prática do tratamento expansivo do solo.