[发明专利]带毛细抽吸结构的膨胀土边坡浅-表层控水防护覆盖系统

说明书

本发明公开了一种带毛细导排槽的膨胀土边坡浅‑表层控水防护覆盖系统，属于属于岩土工程及地质工程领域。该系统自上至下依次为植被层、细粒层、抽吸层、粗粒层。在本系统中，膨胀土边坡浅‑表层水分调控依赖于细粒层与粗粒层组合构成的毛细阻滞层、沿坡向均匀覆盖和垂直坡向分段分布的毛细导排槽。本发明在降雨时采用阻滞、存储、导排的方式调控坡体浅‑表层水分，防止降雨渗入边坡土体，提高传统毛细阻滞覆盖层的疏水能力，减少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少干湿循环对膨胀土边坡的影响，且具有防护效果好、耐久性好、造价低等特点。

技术领域

本发明涉及一种带毛细抽吸结构的膨胀土边坡浅-表层控水防护覆盖系统，属于岩土工程及地质工程领域。

背景技术

边坡失稳会产生滑坡等严重的工程事故，而膨胀土边坡相比起普通的边坡具有浅层性、牵引性、季节性、平缓性等特点。根据文献1《论裂隙对膨胀土边坡稳定的影响[J]》(殷宗泽,袁俊平,韦杰,曹雪山,刘华强,徐彬.岩土工程学报,2012,34(12):2155-2161.)的研究，工程上在达到了边坡设计的强度时，膨胀土边坡有时仍会发生滑坡灾害。这些现象出现的原因是膨胀土具有膨胀性，当膨胀土的水分发生变化时，土体抗剪强度降低，导致边坡失稳。由于坡脚接受坡面径流和地下水的双重补给，水分变化最为明显，所以膨胀土边坡往往从坡脚开始出现滑移失稳，继而产生牵引式的破坏面。而随着蒸发和继续降雨，膨胀土边坡将会产生裂隙，这会使得更深处的土体被水分侵入，进而产生更加严重的破坏。因此，解决膨胀土边坡破坏问题的关键是解决边坡降雨入渗的问题。

压实粘土覆盖层被用于进行膨胀土边坡防渗处置，由于压实后的粘土具有较低的渗透系数，可以有效地隔绝水分对下覆边坡土体的侵入。但是，该方法在长期服役情况下，往往会因为粘土表面出现裂缝而失效。土工膜作为新型的土工合成材料在工程中被广泛应用，有学者利用土工膜对膨胀土边坡进行防护，文献2《膨胀土边坡防护方案比选研究[J]》(袁俊平,韩春雷,丁巍,王强林,丁国权..水利水电科技进展,2017,37(01):68-72.)发现土工膜具有控制边坡土体含水率变化，维持边坡土体非饱和状态，从而保持土体的较高强度和边坡的稳定性。但是，土工膜在实际应用中由于现场施工的问题可能会产生搭接不齐的问题，导致水分从接缝处下渗；同时，土工膜表面的压实土也存在在干湿循环作用下开裂导致土工膜失稳的问题。

文献3《含非饱和导排层的毛细阻滞覆盖层长期性能分析[J]》(焦卫国,詹良通,季永新,贺明卫.浙江大学学报(工学版),2019,53(06):1101-1109.)指出，毛细阻滞覆盖层是一种新兴的边坡防渗处置手段它包含由细粒土组成的储水层和由粗粒土组成的毛细突破层，利用非饱和土力学的原理，当水分入渗至粗粒土和细粒土的交界面处时，由于基质吸力不同，水分会被隔绝在细粒层中，形成毛细隔水带，从而储存水分防止下渗。毛细阻滞覆盖层最早应用在干旱/半干旱地区的垃圾填埋场，因此，其储水能力和阻水能力有限，不能有效适应湿润地区的降雨情况。而我国膨胀土发育地区多受亚热带季风气候的影响，降雨发育较多，因此，传统的毛细阻滞覆盖层不能直接适用于我国的膨胀土边坡防护。

综上所述，现有的膨胀土边坡防护覆盖系统存在以下问题：

1.压实粘土覆盖层的长期性能不佳，在降雨多发的湿润地区覆盖层结构会产生破坏。

2.土工膜覆盖层由于施工工艺问题会在接缝处产生水分下渗，同时，边坡易在土工膜的界面发生滑坡。

3.传统的毛细阻滞覆盖层无法提供较好的排水能力，在湿润地区的连续降雨情况下，覆盖层会发生突破，从而失去作用。

4.传统的毛细阻滞覆盖层在降雨时，水分会沿坡面不均匀分布，从而导致坡脚的水分积聚，使突破时间提前。

即膨胀土边坡坡体水分入侵和坡面水分的不均匀分布是膨胀土边坡防护的关键，因此，需要对传统的毛细阻滞覆盖层进行改进设计。

发明内容