一种砒砂岩坡面治理方法
【专利摘要】本发明公开了一种砒砂岩坡面治理方法，主要应用于砒沙岩坡面水土保持、植生及稳定化处理。方法包括斜坡处理、坡顶处理以及坡底处理，其中：坡面处理工艺为在距离斜坡顶部边缘1～3m位置开挖截水沟，在截水沟远离陡坡方向2m以外开挖鱼鳞坑；在截水沟及与斜坡顶部边缘之间的岩土上喷洒浓度为5%～15%的树脂溶液形成隔水层；斜坡处理工艺为：根据斜坡的坡度将坡面划分为陡坡、中度坡以及缓坡；根据坡面的不同，在坡面表面喷洒浓度不同的树脂溶液；坡底处理工艺为：在坡底的表面喷洒浓度为3～5%树脂溶液形成绿化层，并在绿化层上种植草本植物和木本植物。与现有技术相比，本发明具有树脂喷洒施工效率高、便利，施工后坡面稳定等特点。
【专利说明】一种砒砂岩坡面治理方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及环境保护与生态建设【技术领域】，具体涉及一种新型砒砂岩坡面治理及砒砂岩水土保持与生态建设的技术，属于水土保持【技术领域】。
【背景技术】
[0002]砒砂岩被称为“世界水土流失之最”和“环境癌症”，对自然、生态、环境的危害极大。广泛分布于黄河流域，其中以晋陕蒙接壤区为中心的区域。具体指古生代二叠纪、中生代三叠纪、侏罗纪和白垩纪的厚层砂岩、砂页岩和泥岩组成的互层，是黄土高原集中的碎屑基岩产沙区的核心，系黄河流域多沙粗沙区的一个重要组成部分。其特点是无水坚硬如顽石，遇水则松软如泥，遇风则风化剥蚀。由于该区地形破碎，植被稀少，气候干旱，降雨量少，暴雨集中，且多大风沙暴，水土流失极为严重，生态环境尤为脆弱。
[0003]目前，砒砂岩地区水土流失治理措施主要有生物措施和工程措施。其中，水土保持用的化学固结材料主要有无机胶结材料、有机胶结材料及有机-无机复合胶结材料三类，生物措施主要为沙棘柔性坝。目前，化学固结与生物防治有机结合是防治水土流失的有效手段。但现有固结材料在耐久性、植生性、经济性等方面或多或少存在着缺陷。
[0004]本发明基于砒砂岩基土的固结、抗蚀及促生技术，采用环境友好型的亲水性聚氨酯材料改性砒砂岩基土，并结合坡顶及坡面促生技术，实现砒砂岩基土的固结及抗蚀，改善砒砂岩地区水土流失现状。
【发明内容】
[0005]技术问题:本发明的目的在于提供一种基于树脂材料，通过固土、抗蚀、促生等技术的应用减少砒砂岩地区严重的水土流失问题的砒砂岩坡面治理方法。
[0006]技术方案:
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是:
一种砒砂岩坡面治理方法，其特征在于:包括斜坡处理、坡顶处理以及坡底处理，其
中:
坡面处理工艺为:
首先，在距离斜坡顶部边缘I~3m位置开挖截水沟，在截水沟远离陡坡方向2m以外开挖鱼鳞坑；其次，在鱼鳞坑中种植当地耐旱植物；最后，在截水沟及与斜坡顶部边缘之间的岩土上喷洒浓度为5%~15%的树脂溶液。采用5%~15%喷洒浓度的树脂溶液使其可在砒砂岩表面形成3~15_厚的隔水层。该隔水层具有防止水份进一步下渗至基岩而出现砒砂岩崩解的作用。
[0007]如工程实践中需增加该隔水层的厚度，可采用先翻松表层土至要求的隔水层厚度1.2^2倍，然后喷晒浓度为5%~15%的树脂溶液等技术措施。
[0008]斜坡处理工艺为:
步骤一，根据斜坡的坡度将坡面划分为陡坡、中度坡以及缓坡，其中，坡度> 63°的坡面为陡坡；坡度为25。?63°的坡面为中度坡面；坡度< 25。的坡面为缓坡；
步骤二、根据坡面的不同，在坡面表面喷洒浓度不同的树脂溶液，其中陡坡树脂溶液的浓度为5?10%，在陡坡表面形成隔水层；该隔水层主要用于稳定陡坡面，并极大的减少了其与水的接触；中度坡面的树脂溶液浓度为3?7%，在中度坡表面形成3?9mm厚的促生层；缓坡的树脂溶液浓度为3?5%，在缓坡表面形成3?7mm厚的绿化层；
步骤三、在所述的促生层上种植草本植物；在绿化层种植木本植物；
坡底处理工艺为:在坡底的表面喷洒浓度为3?5%树脂溶液形成3?7mm厚的绿化层，并在绿化层上种植草本植物和木本植物。
[0009]本发明砒砂岩地区水土流失治理主要以工程措施、化学措施和生物措施相结合的方式进行展开。主要包括坡顶(截引水和鱼鳞坑设置)、坡面处理及促生措施。具体包括如下步骤:
(I)坡顶处理
距离陡坡一定距离的坡顶平面上，采用截水沟与鱼鳞坑相结合的截水、引水方式。首先，在距离陡坡顶部边缘I?3m位置开挖截水沟，在截水沟2m以外(远离陡坡方向)开挖鱼鳞坑。其次，在鱼鳞坑中种植当地常用经济耐旱植物。最后，在截水沟及其与坡崖之间的岩土上喷洒浓度为5%?15%的环境友好型亲水性聚氨酯材料。
[0010](2)陡坡处理
对于坡度> 63°的坡面，即陡坡，先清理表层松散、已近剥落的碎石土，再喷涂高浓度(5?10%)的环境友好型亲水性聚氨酯材料。在陡坡外露层表面形成具有防水、抗侵蚀效果的保护层。由于上述浓度聚氨酯材料的使用，可使该保护层具有较佳的力学性能、抗冻融性能、抗渗透性能及耐候性。通过该防水保护层可有效防止陡坡坡面出现因遇水泥化而引发的坡面岩体剥落、坍塌现象的发生。
[0011](3)中度坡面处理
对于25°?63°的坡面，即中度坡面。此类坡面在水力(水蚀及冻融)、重力、风化等作用下产生的砒砂岩基土流失相对较易得到控制，植物生长条件较陡坡具有较大优势。
[0012]在中度坡面上撒布草种并喷涂低浓度(3?7%)的环境友好型亲水性聚氨酯树脂溶液(并根据情况添加一定量的保水剂、促生剂等)，形成促生层。由于上述浓度聚氨酯材料的使用，在草本植物可稳定固土前，该促生层与基岩具有较好的粘结性，并具有较好的抗冻融性、抗渗透性。在草本植物可稳定固土后，用于该促生层的环境友好型亲水性聚氨酯树脂将自然降解。通过上述亲水性聚氨酯树脂的化学固结作用，可很好的增加中度坡面的结构稳定性，很大程度上减少此类坡面出现水力侵蚀、重力侵蚀、风化侵蚀等病害的概率；保水齐U、促生剂的使用，为草类植物的生长提供了极为有利的条件。由于保水剂及改性聚氨酯树脂化学固结层具有多孔性特征，有利于顺陡坡而下的雨水在中度坡面存留，为草种的持续生长提供了物质条件。
[0013](3)缓坡及坡底的处理
坡度<25°的坡面，称之为缓坡。缓坡主要出现在坡底附近，对此类坡面处理的主要目标为稳定坡面、减少坡底下切的可能性。
[0014]首先按一定距离在缓坡上开挖乔木种植坑，在乔木种植坑处种植沙棘及油松。随后，在缓坡上喷涂低浓度(3?5%)的环境友好型亲水性聚氨酯树脂(并根据情况添加一定量的保水剂、促生剂等)。在木本植物可稳定固土前，该绿化层与基岩具有较好的粘结性，并具有较好的抗冻融性、抗渗透性。在木本植物可稳定固土后，用于该绿化层的环境友好型亲水性聚氨酯树脂将自然降解，实现由木本植物固土的目标。通过上述亲水性聚氨酯材料的化学固结作用(可降解)，可很好的增加缓坡的结构稳定性并减少坡底下切现象的发生。由于保水剂、促生剂的使用，为草种、沙棘、油松的生长提供了极为有利的条件。在雨季，草类植物、沙棘、油松的混搭生长可较好的消耗水量，有利于缓坡的水土保持及植生；在旱季，草类植物将消亡而为土壤提供植物生长所需的养分，有助于沙棘及油松的生长。
[0015]有益效果:砒砂岩地区水土流失治理措施主要有生物措施和工程措施。其中，水土保持工作所采用的固结材料主要有无机胶凝材料、有机(高分子)胶结材料及有机-无机复合胶结材料三类。目前，化学固结与生物防治有机结合是防治水土流失的有效手段。但现有固结材料在耐久性、植生性、经济性等方面或多或少存在着缺陷。本发明采用树脂为核心的固结、抗蚀、促生技术，可较好的用于砒砂岩地区水土流失的治理。
[0016]本发明具有以下优点:
1)树脂喷洒施工效率高、便利；
2)施工后坡面稳定；
3)植被生长性好。
[0017]【专利附图】
【附图说明】:
图1为砒砂岩坡面坡度示意图。
[0018]图2是本发明坡面的处理示意图。
[0019]其中:1、表土层，2、陡坡，3、中度坡，4、缓坡，5、坡底，6、截水沟，7、隔水层，8、促生层，9、绿化层。
[0020]【具体实施方式】:
根据下述实施例，可以更好的理解本发明。实施例所描述的具体实验步骤及其结果仅用于说明本发明，而不应当也不会限制权利要求书中所详细描述的本发明。
[0021]实施例1:
(I)确定处理断面的坡度
采用GPS测定需处理断面的坡度类型(陡坡、中度坡度、缓坡等)。数据显示:实施例中的坡面存在两种不同坡度类型，分别为陡坡(72°?81° )及中度坡度(36°?52。)。陡坡的坡底至坡顶的高程为5m，中度坡度坡底至其坡顶的高程为10m。坡面宽度为40m。
[0022](2)坡顶治理方案
在距离陡坡顶部边缘I?3m处开挖截水沟，在截水沟2m以外(远离陡坡方向)开挖鱼鳞坑。其次，在鱼鳞坑中种植当地常用经济耐旱植物。最后，在截水沟及其与坡崖之间的岩土上喷洒浓度为9?10%的环境友好型高新复合材料W-0H。实现坡顶的防水侵蚀、截水与植生。
[0023](3)陡坡治理方案
为保证陡坡边坡的稳定性，在陡坡表面喷涂浓度为8?9%的环境友好型高新复合材料W-0H，实现陡坡外露层的防水。
[0024](4)中度坡面治理方案
在中度坡面上撒播草种并喷涂浓度为6%的改性W-OH (ff-ΟΗ原液、保水剂、促生剂等的混合物)，实现中度坡面的草类生长(促生目标)。
[0025]实施例2:
(I)确定处理断面的坡度
采用GPS测定需处理断面的坡度类型(陡坡、中度坡度、缓坡等)。数据显示:实施例中的坡面存在三种不同坡度类型，分别为陡坡(68°?78° )、中等坡度(36°?45° )、缓坡(16°?21° )，陡坡的坡底至坡顶的高程为4m，中度坡度坡底至其坡顶的高程为5m，缓坡坡底至其坡顶的高程为4m。坡面长度为30m。
[0026](2)坡顶治理方案
在距离陡坡顶部边缘I?3m位置开挖截水沟，在截水沟2m以外(远离陡坡方向)开挖鱼鳞坑。其次，在鱼鳞坑中种植当地常用经济耐旱植物。在截水沟及其与坡崖之间的岩土上喷洒浓度为14?15%的环境友好型高新复合材料W-0H，实现坡顶防水侵蚀及植生。
[0027](3)陡坡治理方案
为保证陡坡边坡的稳定性，在陡坡表面喷涂浓度为10%的环境友好型高新复合材料W-0H,实现陡坡外露层防水、隔水目标。
[0028](4)中度坡面治理方案
在中度坡面上，采用扦插法每隔5m种植3?4株爬山虎及其他攀岩植物。同时，在中度坡面上撒播草种并在坡面上喷涂浓度为3?7%的改性W-OH (ff-ΟΗ原液、保水剂、促生剂的混合物)，实现中度坡面的草类生长。随着爬山虎在中度坡面上的生长，可进一步对陡坡表层进行植被覆盖。从而在中度坡面植生的基础上解决陡坡无法植生的难题，进而改善实施地的坡面环境。
[0029](5)缓坡及坡底治理方案
在缓坡上开挖乔木种植坑(间隔4m)并种植沙棘、油松、柠条等耐旱植物。随后，在缓坡上撒播草种并喷涂浓度为4?5%的改性W-0H，形成以沙棘为主，油松、柠条为辅，乔木与草类相间的绿化层。
[0030]实施例3:
(I)确定处理断面的坡度
采用GPS测定需处理断面的坡度类型(陡坡、中度坡度、缓坡等)。数据显示:实施例中的坡面存在两种不同坡度类型，分别为中等坡度(35°?42° )、缓坡(8°?16° )。中度坡度坡底至其坡顶的高程为5m，缓坡坡底至其坡顶的高程为6m，坡面长度为28m。
[0031](2)坡顶治理方案
首先，在距离陡坡顶部边缘I?3m处开挖截水沟，在截水沟2m以外(远离陡坡方向)开挖鱼鳞坑。其次，在鱼鳞坑中种植当地常用经济耐旱植物。最后，在截水沟及陡坡坡顶喷洒浓度为9?10%的亲水性聚氨酯灌浆料(抱水率> 96%)，实现坡顶的防水侵蚀及植生。
[0032](4)中度坡面治理方案
在中度坡面上撒播草种并喷涂浓度为6?7%的亲水性聚氨酯灌浆料(抱水率> 96%)，实现中度坡面的草类生长。
[0033](5)缓坡及坡度治理方案
在缓坡上开挖乔木种植坑(每6m)并种植以沙棘为主，油松为辅的植物。在缓坡上撒播草种并喷涂浓度为3?5%的亲水性聚氨酯灌浆料(抱水率> 96%)。形成以沙棘为主，油松为辅，乔木与草类相间的绿化层。
[0034]实施例4:
(I)确定处理断面的坡度
采用GPS测定需处理断面的坡度类型(陡坡、中度坡度、缓坡等)。数据显示:实施例中的坡面存在两种不同坡度类型，分别为陡坡(73°?87° )及中度坡度(38°?55° )。陡坡的坡底至坡顶的高程为6m，中度坡度坡底至其坡顶的高程为8m。坡面宽度为32m。
[0035](2)坡顶治理方案
在距离陡坡顶部边缘I?3m处开挖截水沟，在截水沟2m以外(远离陡坡方向)开挖鱼鳞坑。其次，在鱼鳞坑中种植当地常用经济耐旱植物。最后，在截水沟及其与坡崖之间的岩土上喷洒浓度为8?10%的亲水性聚氨酯灌浆料(抱水率> 96%)。实现坡顶的防水侵蚀、截水与植生。
[0036](3)陡坡治理方案
为保证陡坡边坡的稳定性，在陡坡表面喷涂浓度为8?9%的亲水性聚氨酯灌浆料(抱水率> 96%)，实现陡坡外露层的防水。
[0037](4)中度坡面治理方案
在中度坡面上撒播草种并喷涂浓度为6%的的亲水性聚氨酯灌浆料(抱水率> 96%)及保水剂、促生剂等的混合物，实现中度坡面的草类生长(促生目标)。
【权利要求】
1.一种砒砂岩坡面治理方法，其特征在于:包括斜坡处理、坡顶处理以及坡底处理，其中: 坡面处理工艺为: 首先，在距离斜坡顶部边缘I~3m位置开挖截水沟，在截水沟远离陡坡方向2m以外开挖鱼鳞坑；其次，在鱼鳞坑中种植当地耐旱植物；最后，在截水沟及与斜坡顶部边缘之间的岩土上喷洒浓度为5%~15%的树脂溶液形成3~15mm厚的隔水层； 斜坡处理工艺为: 步骤一，根据斜坡的坡度将坡面划分为陡坡、中度坡以及缓坡，其中，坡度> 63°的坡面为陡坡；坡度为25。~63°的坡面为中度坡面；坡度< 25。的坡面为缓坡； 步骤二、根据坡面的不同，在坡面表面喷洒浓度不同的树脂溶液，其中陡坡树脂溶液的浓度为5~10%，在陡坡表面形成隔水层；中度坡面的树脂溶液浓度为3~7%，在中度坡表面形成3lmm厚的促生层；缓坡的树脂溶液浓度为3~5%，在缓坡表面形成3~7mm厚的绿化层； 步骤三、在所述的促生层上种植草本植物；在绿化层种植木本植物； 坡底处理工艺为:在坡底的表面喷洒浓度为3~5%树脂溶液形成绿化层，并在绿化层上种植草本植物和木本植物。
2.根据权利要求1所述的砒砂岩坡面治理方法，其特征在于:形成所述隔水层的工艺为:先翻松岩土表层土至要求的隔水层厚度1.2^2倍，然后喷晒浓度为5%~15%的树脂溶液。
3.根据权利要求1或2所述的砒`砂岩坡面治理方法，其特征在于:所述的树脂溶液为抱水率> 96%的亲水性改性聚氨酯W-OH或亲水性聚氨酯灌浆料。
【文档编号】E02D17/20GK103821153SQ201410011052
【公开日】2014年5月28日 申请日期:2014年1月10日 优先权日:2014年1月10日
【发明者】吴智仁, 杨若冲, 朱吉鹏, 杨才千, 姚文艺, 刘建勋, 汪忠明, 冷元宝, 髙卫民, 郜志勇, 杨小聪 申请人:东南大学, 江苏杰成凯新材料科技有限公司