CN109930611B - 一种用于边坡防护的毛细阻滞覆盖层及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于边坡防护的毛细阻滞覆盖层及其制备方法和应用，该毛细阻滞覆盖层包括由外向内依次设置的储水绿化层和导排层，储水绿化层由改良渣土构成，改良渣土包括工程渣土和质量分数为5％‑15％的生物炭，工程渣土的颗粒粒径不超过10mm，生物炭的颗粒粒径不超过1mm，储水绿化层的压实度不低于95％，并能够种植植被；导排层主要由颗粒粒径为20mm‑50mm的再生粗骨料构成，压实相对密度不低于90％。该覆盖层铺设在边坡体之上，减少雨水下渗进入坡体，维持坡体较低含水率，即维持较高土壤吸力，从而维护边坡稳定性。

Description

一种用于边坡防护的毛细阻滞覆盖层及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及边坡防护技术领域，特别地，涉及一种用于边坡防护的毛细阻滞覆盖层及其制备方法和应用。

背景技术

近年来，随着全球变暖，暴雨频度和洪涝风险增加，滑坡灾害逐年递增，并严重威胁着人民生命和财产安全。滑坡发生的主要原因常常是雨水入渗，进而导致边坡土体含水率增高或地下水位提升，土体抗剪强度降低从而造成边坡失稳。为了阻止雨水入渗，往往采用石料或混凝土挡墙和喷浆护面。此种方法虽然可以有效地阻止雨水的入渗，但是也带来了严重的经济和环境问题，例如，大规模使用石料和混凝土，造价势必会增加许多；材料耐久性较差，维护困难；原有边坡被混凝土替代，对生态造成永久性破坏，影响环境美观。

近年来，基于环保和长久性考虑，科研人员提出了一种新型土质覆盖层—毛细阻滞土质覆盖层，并广泛应用于垃圾填埋场终场覆盖层，用于阻止雨水入渗进填埋场垃圾体。此种覆盖层共有两层，从上到下分别为细粒土和粗粒土。根据非饱和土力学理论可以知道，在非饱和状态下，粗粒土的渗透系数小于细粒土的渗透系数，雨水不会下渗至边坡土体，只会在细粒土中侧向导排。但是，若要将该传统的毛细阻滞覆盖层应用到边坡防护中，却存在许多问题，比如：

(1)覆盖层自稳性不足。垃圾填埋场堆体与工程边坡的坡角相差较大，前者受限于垃圾体自身强度(尤其是内摩擦角)，根据《生活垃圾卫生填埋技术规范》，垃圾堆体坡度一般不超过1:3；而工程边坡的坡度通常远大于前者。当边坡坡度较大时，传统毛细阻滞覆盖层受限于所用的粗粒土和细粒土的自身强度限制而自稳性不足，无法固定在边坡体上，甚至会自行垮落。这是限制毛细阻滞覆盖层在边坡上应用的主要原因。

(2)消耗大量土壤资源。随着城镇化加速，土地资源越来越紧缺，土壤资源也越来越短缺。该覆盖层需要使用大量天然土壤或者人工土质材料，这会造成取土困难并加剧土壤资源短缺；此外，大量土壤资源需要从外运输调配，增加了覆盖层建造成本。

(3)经济成本高。根据上述情况，大量使用土料构筑覆盖层势必大量土料外运，而长距离从外地运输势必会增加工程成本。

(4)覆盖层材料不绿色环保，未能充分利用填埋场的建筑垃圾。填埋场中的固体垃圾大量为建筑垃圾，对建筑垃圾简单填埋而非回收利用，一方面造成了资源大量浪费，另一方面建筑垃圾大量占据填埋场库容也降低了填埋场的经济效益和社会效益。

此外，毛细阻滞覆盖层实际使用过程中，为了防止水土流失并保持环境美观，坡面上一般都会种植植物。可是由于覆盖层土层压实度一般较高，植物无法生长。所以，实践中，通常是在毛细覆盖层上面增设一层植被土供植物生长，且为了降低经济成本，植被土一般会采用当地边坡土壤，即此时覆盖层实际上是三层土。但是，松散植被土的存在常常会导致两个问题：

(1)植被土压实度偏低，影响边坡稳定。为了保证土壤通透性以及植物生长，通常边坡植被土的压实度一般偏低(60—80％)；但是，如此低压实度的植被土层的存在，会导致大量雨水入渗并最终进入到坡体，从而影响边坡稳定。

(2)土质营养不足，需要进行人工增肥。工程实践中，为了降低成本，植被土会就近采用当地土壤，尤其是边坡开挖所得的边坡土壤。可是，一般来说，这种边坡土的营养不足，难以保证坡面植物生长，需要进行人工增肥，提供营养，甚至提供土壤改良剂改善土壤团粒结构。

综上所述，如何选取合适的覆盖层形式、选择恰当的构筑材料以及正确处理松散植被土存在的问题成为解决毛细阻滞覆盖层应用于边坡防护的问题的关键所在。

近年来，随着我国国民经济的持续快速发展以及城镇化进程加速，城市垃圾也呈现急剧增加态势。通常，从垃圾无害化和利用的观点来看，固体垃圾可以粗略分为有机、无机和有害三类。其中有机垃圾主要包括厨余垃圾、农林垃圾、人及牲畜粪便等，可以在自然条件下被微生物分解；无机垃圾主要指不可被微生物分解的无机物，包括废旧金属、玻璃、塑料，以及建筑固废物、渣土等。如何处置并进一步利用这些垃圾，大量资源化利用这些固体垃圾，达到“以废治害”的目的，成为城市发展的重要课题。

发明内容

针对上述技术问题，本发明的目的在于提供一种用于边坡防护的毛细阻滞覆盖层，该覆盖层铺设在边坡体之上，减少雨水下渗进入坡体，维持坡体较低含水率，即维持较高土壤吸力，从而维护边坡稳定性。该覆盖层对工程渣土、建筑垃圾等回收利用，绿色环保。

为了实现上述目的，本发明采用下列技术方案。

本发明提供一种用于边坡防护的毛细阻滞覆盖层，其包括由外向内依次设置的储水绿化层和导排层，储水绿化层由改良渣土构成，改良渣土包括工程渣土和质量分数为5％-15％的生物炭，工程渣土的颗粒粒径不超过10mm，生物炭的颗粒粒径不超过1mm，储水绿化层的压实度不低于95％，并能够种植植被；导排层主要由颗粒粒径为20mm-50mm的再生粗骨料构成，压实相对密度不低于90％。

优选地，生物炭为有机垃圾在缺氧条件下热裂解形成。

考虑到边坡坡角一般较大(远大于垃圾填埋场堆体坡角)，毛细阻滞覆盖层材料需要具备良好的力学特性，尤其是具备较大的内摩擦角以便提高材料在边坡坡面的自稳性。该毛细阻滞覆盖层中，改良渣土和再生粗骨料的内摩擦角可以高达45°以上，显然已经高于工程上较为常见的土质缓坡(<30°)和斜坡(30°-45°)的坡度，可以满足其应用于边坡之上的力学自稳性要求。优选地，本发明所提供的覆盖层适用于缓坡(<30°)和斜坡(30°-45°)。本发明的覆盖层铺设在边坡体之上，减少雨水下渗进入坡体，维持坡体较低含水率，即维持较高土壤吸力，从而提高边坡稳定性。并且该覆盖层具有良好的渗透特性和导排能力，使得能够在高压实度下保持土壤的通透性，促进植物生长。

根据土力学原理，细粒土含量决定土的渗透系数，因此，为保证储水绿化层符合毛细阻滞覆盖层的参数要求(包括渗透系数、非饱和土力学进气值)，工程渣土的粒径不宜过大，而且细颗粒不宜过少。储水绿化层的主要作用在于降雨条件下吸收和储存水分，干旱条件下在地表蒸发及植物蒸腾作用下将储存水分释放到大气中，并能在表面种植植物实现边坡绿化。

导排层材料的性能要求主要为：1)较好的导排能力，这就要求导排层材料具有良好的渗透特性以及足够厚度；2)导排层再生粗骨料和储水绿化层改良渣土形成良好的毛细阻滞作用以便提高储水绿化层的储水能力，这要求二者之间的具备较大的非饱和土力学进气值差，有学者建议导排层材料的进气值应小于1kPa。

需要说明的是，颗粒粒径小于10mm的改良渣土和颗粒粒径为20-50mm的再生粗骨料在交界面上可以形成较大毛细阻滞效应，二者之间的非饱和土力学进气值差足够大，由储水绿化层改良渣土以及位于其下的再生粗骨料层可以有效形成毛细阻滞层，并显著提高再生细骨料层的储水能力。

进一步地，储水绿化层的饱和渗透系数为1×10^-7-1×10^-5m/s。

进一步地，储水绿化层的厚度为0.6-1米。

进一步地，导排层的饱和渗透系数不低于1×10^-1m/s。

进一步地，导排层的厚度为0.4-1米。

进一步地，导排层和土壤之间，以及储水绿化层和导排层之间均设有透水透气的隔绝材料层，用于防止上下层的材料颗粒混合(尤其是细颗粒进入粗颗粒空隙中)。优选地，该隔绝材料层为土工布。

本发明中，考虑到工程渣土中常常缺乏植物生长所必需的营养物质，而且作为工程边坡，坡土压实度较高，会导致坡土通透性差，不利于植物生长，因此，需要对工程渣土进行改良。生物炭是农林废弃物等生物质在缺氧条件下热裂解形成的稳定的富碳产物，主要由芳香烃和单质碳或具有类石墨结构的碳组成，一般含有60％以上的C元素，含有的其它元素主要有H、O、N、S等，具有含碳率高、孔隙结构丰富、比表面积大、理化性质稳定等特征，可用于还田改土、提高农作物产量、实现碳封存等领域。

本发明提出使用生物炭改良工程渣土并用于工程边坡覆盖层的储水绿化层，其机理如下所示：

(1)生物炭具有丰富的多微孔结构，比表面积较大。在施入土壤后，有利于微生物的生存繁衍，增加土壤中有益菌群数量，增强土壤生态系统功能，为植物根系提供良好的生长环境。

(2)施用生物炭有助于改善土壤理化性状，如pH、容重、孔隙度、通透性等，特别是有利于提高土壤有效养分含量，这些条件的改变对于促进作物生长发育有重要作用。根据研究结果表明，生物炭施入土壤后，可使土壤容重降低9％，总孔隙率由45.7％提高到50.6％[Oguntunde P G,Abiodun B J,Ajayi A E.Effects of charcoal production onsoil physical properties in ghana.Journal of Plant Nutrient and soil Science,2008,171:591-596.]。在工程边坡中，土壤压实度较高，此时土壤的孔隙度较低，通透性较差，导致植物无法健康生长。而采用生物炭改良，在高压实度下，土壤也会因生物炭的多孔结构而保持较好的通透性，促进植物生长。此外，根据本发明人的研究发现，在高压实度下的生物炭改良后的土壤中，植物仍然能够正常生长。

(3)施用生物炭改良，有助于提高渣土的持水性，利于土壤保墒，促进植物生长。生物炭多微孔结构也使其对土壤持水能力产生影响，如提高土壤含水量及降水的渗入量等，尤其是提高土壤中可供作物利用的有效水分含量，对作物生长产生积极影响。

(4)采用生物炭改良，可以显著提升改良渣土的进气值，进而提升毛细阻滞覆盖层的性能。根据非饱和土力学基本理论，毛细阻滞覆盖层要求储水绿化层的细颗粒土和导排层的粗颗粒土之间的具备较大的进气值差，有学者建议导排层材料的进气值应小于1kPa，采用生物炭改良渣土可以显著提升其进气值，进而提升毛细阻滞覆盖层的性能。

(5)生物炭本身含有一定数量的对作物生长发育有益的元素如N、P、K等，为作物生长发育提供良好的元素供应源。

根据文献报道(Haque,A.,Tang,C.K.,Islam,S.,Ranjith,P.G.,&Bui,H.H.(2014).Biochar sequestration in lime-slag treated synthetic soils:a greenapproach to ground improvement.Journal of Materials in Civil Engineering,26(12),06014024.)，采用生物炭改良可以显著增加土壤的粘聚力，生物炭和土体间的相互作用包括界面的胶结作用、沉淀作用和孔隙的胶凝矿物充填作用，促使土体强度升高。因此，优选的，可以通过调配生物炭掺比改变改良渣土的粘聚力及强度。

由建筑垃圾和生物炭构筑而成的用于边坡防护的毛细阻滞覆盖层防渗机理如下：降雨时，在高压实度而又低渗透性的储水绿化层改良渣土作用下，大多数雨水形成表面径流顺坡流下，少量雨水下渗进入覆盖层并储存在储水绿化层中，生物炭改良后的渣土将具有良好的吸水和储水能力，可以大量吸收和储存雨水；当水分继续下渗至储水绿化层的改良渣土和导排层的再生粗骨料交界面时候，粗细层交界面的毛细阻滞作用会阻滞水分下渗进入导排层中，此时水分会沿着交界面向坡脚运动从而形成侧向导排；当储水绿化层的改良渣土中水分超过其储存能力后，水分将突破毛细阻滞作用进入导排层回收粗骨料中；此时，因为导排层回收粗骨料饱和渗透系数远大于坡体土壤，大多数水分会沿着导排层向坡底流动，减少坡体入渗，从而维持坡体土壤较低含水率，即维持较高土壤吸力，从而是坡体土壤保持较高抗剪强度，维持坡体稳定。

此外，植被作用下的储水绿化层将发挥类似海绵一样的作用，在湿季时吸收并储存水分，在干季时通过地表蒸发和植物蒸腾作用将储水绿化层乃至坡体中的水分释放到大气中，从而实现干湿气候条件下的坡体土壤维持较低含水率以及较高强度，并维持坡体力学稳定性。

本发明构筑材料具备强度较高、内摩擦角较大的特点。具体的，通过合理过筛控制大颗粒含量，可以有效增加工程渣土的内摩擦角，一般认为，大颗粒(如碎石)的存在可以显著提高土料的内摩擦角；通过掺入不同比例的生物炭，可以显著提升改良渣土的粘聚力；通过上覆植物根系的加筋作用可以显著提升储水绿化层改良渣土的粘聚力。对于导排层，选用内摩擦角较大强度较高的回收粗骨料，其内摩擦角可以高达45°以上，压实之后，可以通过回收粗骨料之间的互相咬合而实现在坡度较大的边坡之上自稳。

本发明的另一个目的在于提供一种用于边坡防护的毛细阻滞覆盖层的制备方法。

为了实现上述目的，采用下列技术方案。

一种用于边坡防护的毛细阻滞覆盖层的制备方法，包括以下步骤：

备料：

将工程渣土过筛去除大颗粒，然后与生物炭混合，然后配水至预定含水率，得到改良渣土；将建筑垃圾粉碎至预定粒径，得到再生粗骨料。优选地，需要根据边坡坡角确定渣土是否需要过更细的筛，以便调节渣土的颗粒级配。一般认为，大颗粒(如碎石)的存在可以显著提高土料的内摩擦角。通过过两次筛，然后将两次过筛所得的粗细渣土按照一定比例混合，得到内摩擦角以及强度符合边坡坡角要求的渣土，然后与生物炭混合制成改良渣土。

坡体压实和整平：

按照国家现行规范《建筑边坡工程技术规范》GB50330、《水利水电工程边坡设计规范》SL386的有关规定进行边坡坡体压实，并做整平处理；

铺设：

按照预定要求，由内向外将再生粗骨料铺设成导排层，将改良渣土铺设成储水绿化层；

在所述储水绿化层上进行绿化处理。

含根系的土壤中，植物根系起到力学加筋作用，可以显著提升根系土的力学特性。因此，本发明中，优选的，种植植物采用灌草型植物群落，即构建由1-2种适生灌木(占30-40％)和草本组成的初始植物群落，灌木的种植间距为1-2m，宜选用浅根系的灌木和草本植物，根深不得超过覆盖层储水绿化层厚度，以免击穿储水绿化层引起毛细阻滞效应失效以及拥堵导排层导致导排能力下降。这样既可以保证初期阶段草本植物快速覆盖边坡表面减小水土流失，又可通过浅根系的灌木和草本植物增强加筋作用，提高覆盖层储水绿化层的力学特性。

本发明中坡面植被的种植特点及要求主要包括：(1)早期较快的绿化覆盖，保证环境美观；(2)防止坡面水土流失；(3)具备较强的蒸腾作用可以在非降雨时期将边坡及覆盖层中的水分排放到大气中，从而降低边坡和覆盖层土壤含水率，进而增强边坡土壤吸力维持边坡稳定性，因此要求植被具有强大的根系吸水能力及叶面积；(4)植被根系可以有效降低覆盖层土壤的饱和渗透系数，根据研究表明，植物根系在生长过程中可以填充土壤孔隙，进而减小土壤孔隙率，从而降低土壤渗透系数。因此在降雨时期，灌草型植物群落植物根系可以有效减小雨水入渗进入覆盖层和边坡。(5)具备较强的土壤加筋作用，提高储水绿化层根系土的力学特性。(6)在高压实度土壤的逆境胁迫环境下具备较强的生长能力，本发明旨在提供高压实度边坡土壤的植被种植技术，一方面提供了采用生物炭改良土壤技术及其机理，另一方面合理选择在高压实度土壤的逆境胁迫环境下具备较强的生长能力的植物也至关重要。

具体的，对于坡面植物的要求如下：优选根系较浅的灌木和草皮混种。灌木草皮混种时，灌木的种植间距为1-2m，成熟灌木和草皮的根系深度不宜超过储水绿化层绿化厚度，以免根系扎穿储水绿化层破坏毛细阻滞效应以及拥堵导排层导致导排能力下降。

进一步地，铺设步骤中，在导排层和土壤之间，以及储水绿化层和导排层之间铺设透水透气的隔绝材料层，防止上下层的材料颗粒混合(尤其是细颗粒进入粗颗粒空隙中)，并按预定要求控制储水绿化层和导排层的压实度。

进一步地，在导排层和所述储水绿化层的铺设步骤中，进行分层压实。

本发明的另一个目的在于提供一种用于边坡防护的毛细阻滞覆盖层在边坡防护中的应用。

本发明的有益效果：

(1)本发明的原料来自建筑垃圾和废料的回收利用，节能环保，避免资源浪费。并且相比混凝土护面和其他土质覆盖层等技术手段需要大量从外运输土壤资源以及高昂的材料成本和运输成本，具有取材方便、材料成本低廉的特点，具有显著的经济效益和社会效益

(2)在渣土压实度高达95％以上的同时，可保证透气性，从而使边坡绿化植被仍可正常生长。本发明的毛细阻滞覆盖层与传统毛细阻滞覆盖层的重要区别在于将植被层和储水绿化层合二为一，提供了高压实度且又满足植物生长需要的储水绿化层，也避免了传统土质覆盖层中植被层松散的植被土的存在导致雨水入渗及植被层失稳的弊端。

(3)本发明的毛细阻滞覆盖层自身强度和内摩擦角较大，在缓坡(<30°)和斜坡(30°--45°)上自稳性高，适用于更大的坡度。克服了传统土质覆盖层因自身力学特性较差而只能应用于坡度较缓(坡比不超过1:3，坡度不超过20°)的垃圾填埋场堆体覆盖的弊端。

(4)本发明中，一方面生物炭的多孔结构可以改善高压实度下土壤的通透性，另一方面生物炭也可以提供植物生长所需的营养物质。需要指出的是，虽然农学上一直存在采用生物炭改良土壤的惯例，但是农业上土壤的压实一般很低，生物炭除了提供营养之外，更多的是改变松散土壤的团粒结构进而改变土壤的通透性；而本发明提供的是高压实度的工程边坡土壤改良方法，改良机理与农业上采用生物炭改良土壤的机理不同。

(5)耐久性好，维护容易简单。本发明所用材料(工程渣土、生物炭和回收粗骨料)耐久性好，本发明的覆盖层可以长期服役发挥作用，降低边坡土壤含水率并增强边坡稳定性，耐久性好。此外，本发明覆盖层在投入使用后，除了需要对其维护边坡植被之外，几乎不需要进行额外维护。

(6)施工工艺简单、便于使用大型机械、施工成本低。

(7)绿色美观，生态环保。相比混凝土护面，本发明使用坡面植被绿化，环境更加美观。相对于其他土质覆盖层，本发明通过使用生物炭改良的工程渣土，植被可以快速生长，维持边坡绿化。

附图说明

图1为根据本发明的用于边坡防护的毛细阻滞覆盖层的结构示意图；

图2为根据本发明的用于边坡防护的毛细阻滞覆盖层的防渗原理示意图。

具体实施方式

下面将结合附图以及具体实施方法来详细说明本发明，在本发明的示意性实施及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

实施例1

本发明提供一种用于边坡防护的毛细阻滞覆盖层，其包括由外向内依次设置的储水绿化层和导排层，储水绿化层由改良渣土构成，改良渣土包括工程渣土和质量分数为5％-15％的生物炭，工程渣土的颗粒粒径不超过10mm，生物炭的颗粒粒径不超过1mm，储水绿化层的压实度不低于95％，饱和渗透系数为1×10^-7-1×10^-5m/s，厚度为0.6-1米，并能够种植植被；导排层主要由颗粒粒径为20mm-50mm的再生粗骨料构成，压实相对密度不低于0.9，饱和渗透系数不低于1×10^-1m/s，厚度为0.4-1米。导排层和土壤之间，以及储水绿化层和导排层之间设置有土工布。

实施例2

如图1所示，本发明提供一种用于边坡防护的毛细阻滞覆盖层，其包括由外向内依次设置的储水绿化层1和导排层2，储水绿化层1由改良渣土构成，改良渣土包括工程渣土和质量分数为10％的生物炭，工程渣土的颗粒粒径不超过10mm，生物炭的颗粒粒径不超过1mm，储水绿化层1的压实度为95％，饱和渗透系数为1*10^-6m/s，厚度为1米。储水绿化层1表面种植灌草型植物群落。导排层2主要由颗粒粒径为25mm-40mm的再生粗骨料构成，压实相对密度为90％，饱和渗透系数为5×10^-1m/s，厚度为0.6米。导排层2和土壤3之间，以及储水绿化层1和导排层2之间设置有土工布4。

在边坡上铺设毛细阻滞覆盖层，该边坡土质为全风化花岗岩，设计坡角为30°。

备料：

采用深圳地区工程建设基坑开挖所得的工程渣土，渣土土质为全风化花岗岩，渣土中含有大量未分化的石英大颗粒，过10mm筛之后，土性为粉质砂土，饱和渗透系数为1*10^-6m/s；

采用花生壳制得生物炭，其最大粒径不超过1mm；

将所得的工程渣土与所述生物炭混合，配水至预定含水率，得到改良渣土；

取深圳市某建筑垃圾回收处理站所制的再生粗骨料，其粒径为25-40mm，饱和渗透系数大于0.1m/s。

对边坡坡面进行压实和整平：

按照国家现行规范《建筑边坡工程技术规范》GB50330、《水利水电工程边坡设计规范》SL386的有关规定进行边坡坡体压实

铺设：

在土壤上部首先铺设一层透水透气的土工布4，以防止坡面土壤和回收粗骨料之间相互移动；而后将再生粗骨料铺设在土工布上并进行分层压实，压实度控制为90％，从而制备成导排层2，其内摩擦角为45°，大于边坡设计坡角，可以在边坡上稳定存在。然后在导排层2的粗骨料上铺设一层透水透气的土工布，将备好的改良渣土铺设在土工布上，并进行分层压实，压实时控制压实度为95％，从而制备成储水绿化层1，其内摩擦角为38°，大于边坡设计坡角，可以在边坡上稳定存在。

在储水绿化层上进行绿化处理：

首先在生态恢复初期，应种植草本植物5以便迅速将整个坡面绿化；而后，根据生态恢复情况，种植一些浅根系的灌木6。植被生长期间，需要定期养护，如定期浇水、修剪等。至此，本发明所涉及的覆盖层即可构筑完毕。

本示例中植被选用灌草型植物群落，具体的，选用深圳地区较为常见的生态护坡植物，灌木选用鸭脚木，草选用抗旱性、抗逆性强的百喜草(Paspalum natatum)、狗牙根(Cynodon dactylon Pers)、画眉草(Eragrostis pilosa Beauv，不宜混播)、雀稗(Paspalum scrobiculatum Linn)和黑麦草(Lolium perenne，适宜冬季喷播，不耐高温，夏季枯死)等。其中，鸭脚木的种植间距为1m×1m；其中，百喜草、狗牙根、画眉草、雀稗和黑麦草使用量分别为19～22、5～7、1.3～1.7、1.3～1.7和1.3～1.7g/㎡。

此外，需要说明的是，本发明所涉及的覆盖层各层用料的参数选择以及施工时的压实标准，需要充分考虑填埋场地形地貌与垃圾存储等基本条件以及所在区域的气候条件，尤其是降雨情况，并严格按照相关国家规范进行确定。

如图1所示，坡脚处布置一条导排沟7便于收集地表水以及覆盖层导排水。优选地，可在覆盖层沿坡面每隔20-50m布置导排沟(未示出)。导排沟的设计以及施工按照相关规范进行。

图2为本发明所涉及覆盖层的防渗原理示意图。

该毛细阻滞覆盖层在边坡防护中的核心工作机理在于通过该覆盖层的保护，减小雨水渗入边坡，并在晴天时候通过植物蒸腾作用将坡体内水分运移到大气中，从而维持坡体长期处于较低含水率，坡体土壤维持较高吸力。根据非饱和土力学理论，土壤处于高吸力状态下，其抗剪强度大为提高，进而提高边坡稳定性。

如图2所示，由建筑垃圾和生物炭构筑而成的用于边坡防护的毛细阻滞覆盖层防渗机理如下：如箭头A所指，降雨时，在高压实度而又低渗透性的储水绿化层改良渣土作用下，大多数雨水形成如箭头B所指的表面径流顺坡流下，少量雨水如箭头C所指下渗进入覆盖层并储存在储水绿化层中，生物炭改良后的渣土将具有良好的吸水和储水能力，可以大量吸收和储存雨水；当水分继续下渗至储水绿化层的改良渣土和导排层的再生粗骨料交界面时候，粗细层交界面的毛细阻滞作用会阻滞水分下渗进入导排层中，此时水分会沿着交界面向坡脚运动从而形成侧向导排，如箭头D所指；当储水绿化层的改良渣土中水分超过其储存能力后，水分将突破毛细阻滞作用进入导排层回收粗骨料中；此时，因为导排层回收粗骨料饱和渗透系数远大于坡体土壤3，大多数水分会沿着导排层2向坡底运动，而较少进入坡中，从而维持坡体土壤较低含水率，即维持较高土壤吸力，从而是坡体土壤保持较高抗剪强度，维持坡体稳定。此外，植被作用下的储水绿化层将发挥类似海绵一样的作用，在雨天时吸收并储存水分，在晴天时通过地表蒸发和植物蒸腾作用将储水绿化层乃至坡体中的水分释放到大气中，从而实现干湿气候条件下的坡体土壤维持较低含水率以及较高强度，并维持坡体力学稳定性。

应当理解，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。这里无法对所有的实施方式予以穷举，对于本领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，比如实施例的简单合并等。凡是属于本发明的技术方案所引申出的显而易见的变化或改变仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (10)

1.一种用于边坡防护的毛细阻滞覆盖层，其特征在于，包括由外向内依次设置的储水绿化层和导排层，所述储水绿化层由改良渣土构成，所述改良渣土包括工程渣土和质量分数为5％-15％的生物炭，所述工程渣土的颗粒粒径不超过10mm，生物炭的颗粒粒径不超过1mm，所述储水绿化层的压实度不低于95％，并能够种植植被；所述导排层主要由颗粒粒径为20mm-50mm的再生粗骨料构成，压实相对密度不低于90％；所述毛细阻滞覆盖层降雨时减少雨水渗入坡体，非降雨时通过地表蒸发和植物蒸腾作用将储水绿化层和坡体中的水分释放到大气中，从而实现干湿气候条件下的坡体土壤维持较低含水率以及较高强度，提高边坡坡体的稳定性。

2.根据权利要求1所述的毛细阻滞覆盖层，其特征在于，所述储水绿化层的饱和渗透系数为1×10^-7-1×10^-5m/s。

3.根据权利要求1所述的毛细阻滞覆盖层，其特征在于，所述储水绿化层的厚度为0.6-1米。

4.根据权利要求1所述的毛细阻滞覆盖层，其特征在于，所述导排层的饱和渗透系数不低于1×10^-1m/s。

5.根据权利要求1所述的毛细阻滞覆盖层，其特征在于，所述导排层的厚度为0.4-1米。

6.根据权利要求1所述的毛细阻滞覆盖层，其特征在于，所述导排层和土壤之间，以及所述储水绿化层和所述导排层之间设有透水透气的隔绝材料层。

7.权利要求1-6中任一项所述的毛细阻滞覆盖层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

备料：将所述工程渣土过筛后与所述生物炭混合，然后配水至预定含水率，得到改良渣土；将建筑垃圾粉碎至预定粒径，得到所述再生粗骨料；

对边坡坡面进行压实和整平；

铺设：按照预定要求，由内向外将再生粗骨料铺设成导排层，将改良渣土铺设成储水绿化层；

在所述储水绿化层上进行绿化处理。

8.根据权利要求7所述的毛细阻滞覆盖层的制备方法，其特征在于，所述铺设步骤中，在导排层和土壤之间，以及所述储水绿化层和导排层之间铺设透水透气的隔绝材料层，并按预定要求控制各功能层的压实度。

9.根据权利要求7所述的毛细阻滞覆盖层的制备方法，其特征在于，在对所述导排层和所述储水绿化层进行的铺设步骤中，进行分层压实。

10.权利要求1-6任一项所述的毛细阻滞覆盖层在边坡防护中的应用。

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