[发明专利]基于毛细阻滞机理的导吸式膨胀土边坡浅层控水覆盖系统

说明书

本发明公开了一种基于毛细阻滞机理的导吸式膨胀土边坡浅层控水覆盖系统，该系统由上至下依次为植被层、细粒层、导吸层、粗粒层和保水细粒层，边坡的坡脚处设有排水沟。其中导吸层包括中心阻滞层和粉土带。所述粉土带与中心阻滞层、粉土带与粗粒层、中心阻滞层与细粒层的接触面上分别铺设了一层土工布。本发明基于毛细阻滞原理，在降水时采用阻滞、导排、吸收的方式对入渗的降水进行疏导，能够有效保持膨胀土边坡的含水量稳定，减小降水入渗对边坡稳定性的影响，增强边坡整体稳定性并能减小干湿循环对膨胀土边坡的影响，且具有取材方便、耐久性好、造价低等特点。

技术领域

本发明涉及一种基于毛细阻滞机理的导吸式膨胀土边坡浅层控水覆盖系统，属于岩土工程及地质工程领域。

背景技术

膨胀土是一种含有大量蒙脱石和伊利石等强亲水矿物的特殊土，在我国广泛分布，具有吸水膨胀、失水收缩、粘聚力和抗剪强度波动大等特点。而膨胀土边坡的稳定性主要受其涨缩性影响，膨胀土的含水率易受环境的影响，易出现反复胀缩变形、浸水承载力衰减、干缩裂隙发育等情况。因此降水入渗是膨胀土边坡失稳的主要诱因。在湿润季节，膨胀土边坡在降水入渗后，边坡土体受到浸湿软化，抗剪强度随之降低。同时也因坡体发生膨胀变形，表面土体变疏松，降低了边坡的稳定性。在干旱季节时，边坡表面土体受到大气的蒸发作用，含水率快速下降，膨胀土收缩并产生大量的裂缝，在下次降水时降水又可通过这些裂缝进入至边坡更深处，导致边坡沿裂隙面滑坡。膨胀土边坡在这种干湿循环的过程当中不断的变得破碎，逐渐崩解，即使膨胀土边坡坡度较缓也会出现边坡的破坏。降水入渗常常集中在边坡中下部，也因此导致膨胀土边坡中下部含水量变化较大。

目前预防膨胀土边坡的滑坡的方法主要为四个方面，即防水、防胀缩循环、防风化、防强度衰减。膨胀土边坡坡体的含水量直接影响边坡的整体稳定性，因此在边坡防止的过程当中需要做到及时的疏水，尽可能的减少降水的入渗，保持坡体处于较低的含水量。减少坡面受到气候的影响，还可以通过设置一些结构物增强坡体的整体性和抗滑能力(参见文献：丁国权,袁俊平.膨胀土边坡防护机理分析及防护方法比较[J].岩土工程技术,2018,32(02):83-87.)。

目前常用的膨胀土边坡防护方式主要可分为利用整体性好刚度大的挡土墙、锚杆、桩等支护方式的刚性支护和使用土工合成材料和加筋技术来抵抗边坡涨缩的柔性支护。但是，现有的膨胀土边坡的防护方法存在以下问题：

1.使用土工膜进行支护无法满足长时间的使用，并且边坡容易在土工膜的界面发生滑坡。

2.现有的柔性生态边坡由于边坡土体需要为植被层提供水分，当植被蒸腾作用旺盛时，边坡土体不能满足植被生长需求并且对边坡土体水分影响大。

3.现有的刚性支护方式施工复杂，成本高，缺乏植物覆盖，外形不够美观。

近年来，有学者提出了一种基于毛细阻滞原理的新型覆盖层，并且广泛应用于垃圾填埋场中，毛细阻滞覆盖层能够通过储水-释水的方式减少降雨的入渗，之后又有学者对覆盖层的结构提出了改进，针对入渗降水突破阻滞层提出了多种改进方法(参见文献：贾官伟.固废堆场终场土质覆盖层中水分运移规律及调控方法研究[D].浙江大学,2010.)。其主要的目的是为了加速排水的过程减少水分的聚集。根据文献(参见文献：吴羊.抽吸作用新型毛细阻滞覆盖层防渗机理及特性研究[D].北京交通大学,2018.)，通过控制压实度可以实现控制水分的运移和减少阻滞水分的聚集。但是，目前用于垃圾填埋场覆盖层的毛细阻滞覆盖层用于膨胀土边坡会存在以下问题：

1.目前使用与垃圾填埋场的覆盖层对于突破覆盖层的雨水并没有收集，突破毛细阻滞的雨水易汇聚于坡脚，对于膨胀土边坡，入渗的雨水会导致膨胀土边坡在坡脚处破坏。

2.传统的毛细阻滞覆盖层无法充分的利用粉土层的储水能力。

3.传统的毛细阻滞覆盖层的厚度过大不能适用于膨胀土边坡的支护。

综上所述，如何使膨胀土边坡水分保持均匀、阻止入渗降水突破阻滞层是毛细阻滞原理应用于膨胀土边坡的关键。