宁夏引黄灌区排水沟道受干湿与冻融交替循环作用及沟底流砂层的影响,在渗流条件下边坡局部滑塌严重。传统的草土柳桩护坡技术,通常运行2-3年后,沟坡便会发生局部破坏。采用干砌石护坡技术,又存在工程造价较高、石材匮乏的弊端。土工袋技术具有造价低廉、就地取材、施工速度快、对周围环境影响小等优点,在国内外的边坡治理、海岸防护等工程中得到广泛应用。文中利用土工袋技术固坡防塌的加筋效果,尝试将其用于农田排水沟边坡防护,解决农田排水沟边坡易滑塌难题。论文总结了以往土工袋技术的研究成果,选取宁夏引黄灌区青铜峡市邵岗镇东方红村农田排水沟道作为试验研究对象,首先在试验区排水沟道边坡不同位置取土样,进行室内直剪试验、2种土工织物与土的摩擦试验和不同含水率土工袋无侧限抗压试验等基本力学性能试验,然后用自制的梯度比试验仪进行5种不同土工织物与土在不同水力梯度的反滤性试验,最后利用自制的大型渗透试验设备对3种不同水力梯度下2种不同尺寸土工袋砌筑排列形成的8种组合结构,分别测试了垂直方向和水平方向的渗透系数。在此基础上,在试验区农田排水斗沟上实地修筑了长100m的土工袋砌护沟道边坡的试验段,分别在该土工袋沟段和其上游的草土柳桩砌护沟段布置了两个原位监测试验断面,用以监测不同砌护模式的固坡效果。在整理、分析了所获取的室内外试验数据的基础上,参考相关文献中对存在软弱夹层边坡极限分析上限解的最新研究成果,根据宁夏引黄灌区农田排水沟道的特点和具体地质条件,建立了渗流条件下沟底存在流砂地层的土工袋砌护农田排水沟道边坡稳定极限分析上限解的计算模型,利用OptumG2极限分析软件,分别对设置桩和未设置桩两种设计方案的土工袋砌护边坡的稳定性进行了数值模拟分析。取得了如下主要研究成果和结论:(1)选用白色人革基布和黑色丙纶2种土工织物与沟道不同位置的土样的直剪摩擦试验表明,两种织物接触面摩擦系数均随含水率增加而降低;土工袋无侧限抗压试验显示,潮湿状态下土工袋抗压能力比干燥状态好,破坏之前允许发生的变形量也较大,土工袋抗压变形后的经向附加粘聚力大约为18～21kPa、纬向附加粘聚力大约为15～17kPa,有利于抵抗边坡变形破坏。(2)在不同水力梯度下,土工织物反滤性能试验表明,反滤网附近土体局部区域,渗流对土颗粒的稳定性影响较大,在距离反滤网较远的位置,渗流作用对土体结构影响较小,土体基本是稳定的,白色人革基布在水力梯度较低时表现最为显著。(3)不同砌筑方式的土工袋结构体的渗透性能试验显示,水平方向渗透系数大于垂直方向,两个方向上的渗透系数均大于原状土体渗透系数,说明采用土工袋砌护的沟道有利于承泄地下水渗流。(4)布置在同一沟道上土工袋砌护段和草土柳桩砌护段两处原位监测数据显示,草土柳桩砌护断面上的孔隙水压力大于同一深度处土工袋砌护的孔隙水压力值;不同深度处土工袋砌护结构的土压力均表现为中间大、两头小的分布规律。监测发现土工袋不但可以控制边坡土体浸水后的膨胀变形,而且可以避免其因为失去水分而发生贯穿性裂缝。由于土工袋的抗拉伸能力及其约束散体土颗粒的作用,能有效防止因土体冻融引起的过大变形而发生的局部滑塌现象,起到了固坡防滑塌的作用。(5)以试验区土工袋砌护边坡设计方案中有桩支护和无桩支护两种模式为背景,利用极限分析上限解模型,模拟分析渗流条件下沟底存在流砂地层时土工袋砌护农田排水沟道边坡稳定性,结果显示,在不同沟道水位和地下水埋深情况下,有桩支护的土工袋砌护沟道边坡稳定系数均大于无桩支护的土工袋砌护边坡。随沟道水位和地下水埋深构成的水头差的变化,未设置桩的土工袋护坡稳定系数比设置桩的变幅大。综上所述,采用土工袋装技术砌护农田排水沟道固坡防塌效果和承泄田间地下水的排水效果均较好,研究结果可以为宁夏引黄灌区农田沟道治理工程的理论与实践提供参考依据。