专利名称：黄土边坡的水分转移和生态治理方法
技术领域：
本发明属于边坡稳定与治理技术领域，具体涉及一种黄土边坡的水分转移和生态治理方法。
背景技术：
黄土地区公路、铁路、水利等基础设施的建设不可避免地形成了大量裸露的边坡， 一方面影响了生态环境，另一方面一旦降雨将造成严重的水土流失，甚至发生滑坡等地质灾害。针对此情况，目前多采用生态防护治理技术来改善边坡稳定性，同时保护生态环境。 边坡生态防护治理的技术是以一定的工程和施工技术，在首先保证边坡整体稳定的基础上，在边坡面上重新建立一定厚度的利于植物生长的营养土层，创造适合植物生长的良好环境，使岩石坡面上形成一道以植物根茎交织而成的保护网，起到固坡护坡的作用，防止坡面岩土体因遭受雨水的侵蚀和冲刷而造成水土的流失，并起到恢复生态环境的综合效果。生态复绿技术的前提条件是边坡整体稳定，而现有黄土边坡治理方法中，往往存在这样的问题黄土体颗粒松散，由于降雨，坡体内土体孔隙水压力增大，内聚力降低，抗剪强度降低，同时可能发生湿陷变形，对于黄土边坡整体稳定性是很不利的。针对不同的地区、岩土体、边坡坡度等采用不同的方案，但这些技术方案都侧重于植物种植施工，没有全面、充分地利用黄土边坡自身的特点，忽略了黄土边坡坡体自身出水、保持水土平衡体系的能力。所以提供一种既能将坡体内的水排出，保证边坡稳定性的同时，又能充分利用坡体内排出水分浇注边坡坡面植物，这样一种综合治理技术具有十分重要的工程实践意义。
发明内容
本发明的目的是提供一种黄土边坡的水分转移和生态治理方法，使治理后的黄土边坡整体稳定性良好且生态可持续发展。本发明所采用的技术方案是，一种黄土边坡的水分转移和生态治理方法，按照以下步骤进行步骤I、首先在边坡顶部挖土换填，使用砂土、碎石或粗砂制作渗水层；然后在渗水层上填筑阻水层，阻水层为素土夯实而成；在阻水层上覆盖水土保持层，水土保持层为复合种植土层，复合种植土层使用含有本地植物的种子、根茎和微生物的本地土壤；步骤2、在位于渗水层下方的边坡坡面上均匀且间隔钻孔并埋设水分运移管，各水分运移管管体上位于横截面上部1/2 2/3的部分开有多个滤水孔眼，各水分运移管管体外部包有过滤层，各水分运移管位于边坡内的末端封闭；步骤3、沿边坡坡面设置网格状钢筋混凝土骨架，还包括多个土层锚杆，各土层锚杆的一端与钢筋混凝土骨架联结且另一端锚固在边坡内部土层中，钢筋混凝土骨架的网格中均种植植物。渗水层的底面上倾角为8° 12°，渗水层的厚度为27cm 33cm。阻水层的厚度为27cm 33cm。
各水分运移管上倾角为10° 20°。各水分运移管为UPVC塑料管，水分运移管管体外部外部的过滤层为纱网或土工布，水分运移管位于边坡内的末端使用土工布封闭。各水分运移管的具体布设位置为在水平方向上相邻两个水分运移管之间的距离为I. 5m 2. 0m，在竖直方向上相邻两个水分运移管之间的距离为I. 8m 2. 2m。在各水分移运管管口和其对应钻孔之间的空隙充填灌浆，该灌浆的长度为 400mm 500mm。各土层锚杆下倾角为15° 25。。各土层锚杆均对应联结在钢筋混凝土骨架的网格节点上，钢筋混凝土骨架上位于相邻两个土层锚杆之间的中点位置上均开有水分运移管安装孔，各水分运移管对应设置在水分运移管安装孔内。各水分运移管的管口均伸出钢筋混凝土骨架为IOcm 20cm。本发明黄土边坡的水分转移和生态治理方法的有益效果是，能实现黄土边坡坡顶的截水和阻水，保证坡顶稳定，同时引导坡体内部水分出流，供给坡面植物生长提供所需的生态环境条件。
图I是本发明中渗水层、阻水层、水土保持层和水分运移管的位置关系示意图；图2是本发明中钢筋混凝土骨架与土层锚杆和水分运移管安装孔的位置关系示意图；图3是本发明中渗水层、阻水层、水土保持层和土层锚杆的位置关系示意图；其中，I.渗水层，2.阻水层，3.水土保持层，4.水分运移管，5.钢筋混凝土骨架，
6.土层锚杆，7.水分运移管安装孔。
具体实施例方式如图I、图2和图3所示，本发明一种黄土边坡的水分转移和生态治理方法，按照以下步骤进行步骤I、首先在边坡顶部挖土换填，使用砂土、碎石或粗砂制作渗水层1，渗水层I 的底面上倾角为8。 12°，渗水层I的厚度为27cm 33cm。渗水层I的作用是便于由坡顶下渗的一部分水分通过渗水层I流向边坡坡面。然后在渗水层I上填筑阻水层2，阻水层2为素土夯实而成，阻水层2的厚度为27cm 33cm。在阻水层2上覆盖水土保持层3， 水土保持层3为复合种植土层，复合种植土层使用含有本地植物的种子、根茎和微生物的本地土壤。本地土壤适合本地植被的生长,而且本地土中含有本地植物的种子、根茎、微生物等，造成利于植物生长的土肥条件供植物长期稳定生长，能形成坡顶永久植被。黄土边坡坡顶土体一般为较松散且风化严重的颗粒，不利于坡体稳定，降雨条件下可能会被侵蚀、冲刷顺坡流失，对边坡整体稳定性造成不利影响。该部分关键技术在于 渗水层I、阻水层2和水土保持层3能形成坡顶复合层，避免了边坡坡顶产生裂缝，进入渗入层I的自由水排向坡面，供给植被水分，减小黄土坡体内水分继续下渗的供给量。步骤2、在位于渗水层I下方的边坡坡面上均匀且间隔钻孔并埋设水分运移管4，根据当地降雨情况选择水分运移管4的直径，再根据水分移运管4确定钻孔时的孔径和孔深。降雨是引发边坡失稳的重要因素，通过水分运移管4将边坡内水分转移到坡面，一方面降低了坡内土体的孔隙水压力，提高了土体的抗剪强度，从而有利于坡体的稳定；另一方面水分由坡内流向坡面，为钢筋混凝土骨架5的网格中的植物提供了必备的生长条件。水分运移管在材质上要满足防腐蚀要求及一定的强度条件。本实施例中，水分运移管4为UPVC塑料管，各水分运移管4管体上位于横截面上部1/2 2/3的部分开有多个滤水孔眼，水分运移管4管体的其余部分用于集水。各水分运移管4上倾角为10° 20°。 各水分运移管4管体外部包有过滤层，过滤层为纱网或土工布。各水分运移管4位于边坡内的末端使用土工布封闭，防止坡内土体进入阻塞管道。其中，各水分运移管4的具体布设位置为在水平方向上相邻两个水分运移管4之间的距离为I. 5m 2. 0m，在竖直方向上相邻两个水分运移管4之间的距离为I. Sm 2. 2m。为了避免水分运移管4出现下滑等情况，在各水分移运管4管口和其对应钻孔之间的空隙充填灌浆，该灌浆的长度为400mm 500mm。步骤3、沿边坡坡面设置网格状钢筋混凝土骨架5，还包括多个土层锚杆6，各土层锚杆6的一端与钢筋混凝土骨架5联结且另一端锚固在边坡内部土层中，各土层锚杆6下倾角为15° 25°，长度视具体需要而定。钢筋混凝土骨架5的网格中均种植植物，种植适应当地气候、易成活、根系发达且繁殖能力强的草类或灌木。在黄土边坡坡面种植植物，有效地起到了护坡和绿化环境的作用，由于降雨是诱发边坡失稳的重要因素之一，而植物通过吸收和蒸发坡体内水分，降低了土体的孔隙水压力，增加土体的内聚力，从而提高土体的抗剪强度，亦有利于边坡稳定。同时，由于植物根系发达、密集、穿插、网络等也有助于防止边坡的风化剥落。反过来，也有助于边坡生态环境的恢复，从而走向良性循环。本发明坡面支护方式使用钢筋混凝土骨架5与土层锚杆6联合支护。土锚杆有少占场地、缩短工期、降低造价等优点，是一种承拉杆件，用以维持所支护土层的稳定，可以有效地阻止周围土层坍塌、位移和沉降。土层锚杆一般由锚头、自由段和锚固段三部分组成。 其中锚固段用水泥浆或水泥砂浆将杆体(预应力筋)与土体粘结在一起形成锚杆的锚固体。土锚杆的外露锚杆部分，自由段和锚固段均应做相应的防腐处理措施以保证锚杆的耐久性。土锚杆的施工过程包括成孔、安放拉杆、灌浆和张拉锁定等工序。各土层锚杆6均对应联结在钢筋混凝土骨架5的网格节点上，钢筋混凝土骨架5 上位于相邻两个土层锚杆6之间的中点位置上均开有水分运移管安装孔7，各水分运移管4 对应设置在水分运移管安装孔内。此时，水分运移管4位于相邻两个土层锚杆6的中点处， 具有最大的浇注面积。各水分运移管4的管口均伸出钢筋混凝土骨架5为IOcm 20cm,以使转移出水分落至下部坡面。
权利要求
1.一种黄土边坡的水分转移和生态治理方法，其特征在于，按照以下步骤进行步骤I、首先在边坡顶部挖土换填，使用砂土、碎石或粗砂制作渗水层(I);然后在所述渗水层(I)上填筑阻水层(2)，所述阻水层(2)为素土夯实而成；在所述阻水层(2)上覆盖水土保持层(3)，所述水土保持层(3)为复合种植土层，所述复合种植土层使用含有本地植物的种子、根茎和微生物的本地土壤；步骤2、在位于所述渗水层(I)下方的边坡坡面上均匀且间隔钻孔并埋设水分运移管(4)，所述各水分运移管(4)管体上位于横截面上部1/2 2/3的部分开有多个滤水孔眼， 所述各水分运移管(4)管体外部包有过滤层，所述各水分运移管(4)位于边坡内的末端封闭；步骤3、沿边坡坡面设置网格状钢筋混凝土骨架(5)，还包括多个土层锚杆￠)，所述各土层锚杆出)的一端与钢筋混凝土骨架(5)联结且另一端锚固在边坡内部土层中，所述钢筋混凝土骨架(5)的网格中均种植植物。
2.按照权利要求I所述的黄土边坡的水分转移和生态治理方法，其特征在于，所述渗水层(I)的底面上倾角为8° 12°，所述渗水层(I)的厚度为27cm 33cm。
3.按照权利要求I所述的黄土边坡的水分转移和生态治理方法，其特征在于，所述阻水层⑵的厚度为27cm 33cm。
4.按照权利要求I所述的黄土边坡的水分转移和生态治理方法，其特征在于，所述各水分运移管(4)上倾角为10° 20°。
5.按照权利要求I所述的黄土边坡的水分转移和生态治理方法，其特征在于，所述各水分运移管(4)为UPVC塑料管，所述水分运移管(4)管体外部外部的过滤层为纱网或土工布，所述水分运移管(4)位于边坡内的末端使用土工布封闭。
6.按照权利要求I所述的黄土边坡的水分转移和生态治理方法，其特征在于，所述各水分运移管(4)的具体布设位置为在水平方向上相邻两个水分运移管(4)之间的距离为I.5m 2. 0m，在竖直方向上相邻两个水分运移管(4)之间的距离为I. 8m 2. 2m。
7.按照权利要求I所述的黄土边坡的水分转移和生态治理方法，其特征在于，在所述各水分移运管(4)管口和其对应钻孔之间的空隙充填灌浆，该灌浆的长度为400mm 500mmo
8.按照权利要求I所述的黄土边坡的水分转移和生态治理方法，其特征在于，所述各土层锚杆(6)下倾角为15° 25。。
9.按照权利要求I所述的黄土边坡的水分转移和生态治理方法，其特征在于，所述各土层锚杆(6)均对应联结在钢筋混凝土骨架(5)的网格节点上，所述钢筋混凝土骨架(5) 上位于相邻两个土层锚杆(6)之间的中点位置上均开有水分运移管安装孔(7)，所述各水分运移管(4)对应设置在水分运移管安装孔内。
10.按照权利要求I所述的黄土边坡的水分转移和生态治理方法，其特征在于，所述各水分运移管(4)的管口均伸出钢筋混凝土骨架(5)为IOcm 20cm。
全文摘要
本发明公开了一种黄土边坡的水分转移和生态治理方法，首先在边坡顶部挖土换填并作渗水层，渗水层上填筑阻水层，在阻水层上覆盖水土保持层；在位于渗水层下方的边坡坡面上均匀且间隔钻孔并埋设水分运移管，沿边坡坡面设置网格状钢筋混凝土骨架，还包括多个土层锚杆，各土层锚杆的一端与钢筋混凝土骨架联结且另一端锚固在边坡内部土层中，钢筋混凝土骨架的网格中均种植植物。本发明具有黄土边坡整体稳定性良好和生态的可持续发展的优点。
文档编号E02B3/12GK102605793SQ20121006868
公开日2012年7月25日 申请日期2012年3月15日 优先权日2012年3月15日
发明者张玉, 方娟, 邵生俊 申请人:西安理工大学