[发明专利]一种膨胀土边坡生态防护结构及方法

权利要求书

1.一种膨胀土边坡生态防护结构，其特征在于：包括素膨胀土层、生态防护层和隔水层；所述生态防护层包括生物基质改良层、侧向根型植物以及主直根型植物，所述隔水层包括MICP技术固化层和砂石孔洞，所述生物基质改良层、MICP技术固化层和素膨胀土层由表往里以阶梯状依次相交，所述侧向根型植物和主直根型植物以品字形交替种植，所述砂石孔洞连接生物基质改良层和素膨胀土层。

2.根据权利要求1所述的膨胀土边坡生态防护结构，其特征在于：所述生物基质改良层由组分80-90%的膨胀土、3-8%的生物有机肥、5-10%的生物炭、0.4-0.5%的植物纤维以及0.5-0.7kg/m³的缓释肥组成，所述“%”为质量百分数，所述各组分的百分数之和为100%；其厚度为15-25cm。

3.根据权利要求2所述的膨胀土边坡生态防护结构，其特征在于：所述生物有机肥为当地畜禽粪便和农业废弃物腐熟发酵而来，其有机质含量大于30%，氮磷钾含量大于3%，所述“%”为质量百分数；所述生物炭为当地农林残留废弃物或者动物粪便在缺氧情况下，经小于700℃热解产生的一类富含碳素的固态物质；所述植物纤维为当地的农业废弃物，包括秸秆纤维、甘蔗纤维或椰壳纤维，其长度为1-3cm，宽度为0.1-0.3mm，厚度小于0.1mm，抗拉强度大于100MPa。

4.根据权利要求1或2或3所述的膨胀土边坡生态防护结构，其特征在于：所述侧向根型植物为狗牙根、高羊茅或马尼拉，根据当地的气候条件和环境选择合适的植物，其根系平行于坡面生长，根系深度为15-20cm。

5.根据权利要求1或2或3所述的膨胀土边坡生态防护结构，其特征在于：所述主直根型植物为紫花苜蓿、光叶山矾、乌桕或大头茶，根据当地的气候条件和环境选择合适的植物，其根系垂直地面生长，根系深度超过2m。

6.根据权利要求1或2或3所述的膨胀土边坡生态防护结构，其特征在于：所述MICP技术固化层由以下材料按比例拌合而成：每1kg膨胀土喷洒45-55mL浓缩微生物菌液，140-160mL胶结液；养护7天后，固化层的膨胀土粘聚力大于70KPa，内摩擦角大于25°，饱和渗透系数小于10^-9cm/s；其厚度为10-20cm。

7.根据权利要求6所述的膨胀土边坡生态防护结构，其特征在于：所述浓缩微生物菌液为培养48h后的微生物菌液进一步离心浓缩而来，提高至2倍细菌浓度；所述微生物菌液由巴氏芽孢杆菌在恒温震荡培养箱中以温度为30℃及转速150r/min的环境中培养48h后形成；所述胶结液由氯化钙和尿素组成，其质量比为1:1，胶结液浓度为1mol/L，每100mL胶结液中含21.91g CaCl₂ 6H₂O和6.01g尿素。

8.根据权利要求1或2或3所述的膨胀土边坡生态防护结构，其特征在于：所述砂石孔洞的半径为15-20cm，高度与MICP技术固化层厚度一致，填充的砂石半径为1-3cm。

9.一种膨胀土边坡生态防护方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：按照素膨胀土的最优含水率和最大压实度填筑素膨胀土层；

S2：在素膨胀土层坡面标记砂石孔洞的位置，即主直根型植物根系扎根的位置，在标记位置压入PVC管，PVC管内填满砂石；

S3：利用MICP技术改良膨胀土，MICP技术改良后的膨胀土以95%以上的压实度压实在素膨胀土层之上，形成MICP技术固化层，素膨胀土层和MICP技术固化层以阶梯状相交；

S4：待MICP技术固化层稳定后，将预埋的PVC管拔出，形成砂石孔洞；

S5：配制生物基质改良膨胀土，生物基质改良膨胀土以88-90%的压实度压实在MICP技术固化层上，形成生物基质改良层，生物基质改良层和MICP技术固化层以阶梯状相交；

S6：选择当地抗逆性强的侧向根型植物和主直根型植物在生物基质改良层上以品字形交替种植；

S7：在边坡底部设置排水沟，在坡面每隔8-10m设置一道排水通道。