CN211472454U - 一种土地裂缝治理结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种土地裂缝治理结构。属于土地修复治理技术领域。本发明的土地裂缝治理结构，包括在裂缝中从上往下依次设置的第一原土层、防渗层、第二原土层；所述防渗层包括从上往下依次设置的膨润土层、炉渣层、碎石层。本实用新型的土地裂缝治理结构通过膨润土层、炉渣层、碎石层形成防渗层，能够有效阻止水下渗，避免了治理后的裂缝中的原土受到水的冲刷，提高了裂缝治理结构的稳定性，避免出现二次裂缝。本实用新型的土地裂缝治理结构在治理煤矿开采区塌陷地裂缝方面具有良好的效果。

Description

一种土地裂缝治理结构

技术领域

本实用新型涉及土地修复治理技术领域，更具体地说，涉及一种土地裂缝治理结构。

背景技术

煤矿开采区一般都会伴随着地面的塌陷，出现裂缝等地质问题，破坏建筑用地或者耕地资源。通常情况下，对于地表裂缝，大多采用客土填埋法进行治理，这种方法能快速地修复地表的平整度。但是，这种修复方法需要客土量较大，运输成本较高，而且这种方法仅仅是将裂缝填充，在遇到雨水侵蚀时，下渗水的下渗速度非常快，很容易对填埋的客土进行冲刷，造成客土下陷，导致二次塌陷或者生成二次裂缝。

申请公布号为CN103039147A的中国发明专利申请公开了一种山地采煤沉陷水田裂缝复垦方法，通过表层土剥离，然后再裂缝区内覆盖保水材料形成保水层，保水材料为膨润土和下层表土混合而成，然后注入泥浆静置10-20天，形成隔水层，然后再回填表土，再进行5-15天漫灌，播种，犁耕。该复垦方法采用将表层土开挖、后期回填的方式，避免了使用客土带来的问题。但是这种方法需要灌注泥浆静置以及通过对表层土的漫灌、播种、犁耕等方式形成隔水保护层，复垦周期太长，不利于大面积修复。另外，该方法的保水层及隔水保护层中采用了较多的表层土，每个裂缝区域的土质不同，采用表层土作为主要的保水材料无法保证隔水的效果，很难阻止雨水的快速下渗，无法避免裂缝的修复地的再次下陷或开裂。

实用新型内容

针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种土地裂缝治理结构，该治理结构施工效率高、防渗效果好。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下技术方案：

一种土地裂缝治理结构，包括从上往下依次设置的第一原土层、防渗层、第二原土层；所述防渗层包括从上往下依次设置的膨润土层、炉渣层、碎石层。

通过采用上述技术方案，在裂缝中依次设置了多层结构层，在两层原土层之间设置了防渗层，防渗层从上向下依次包括膨润土层、炉渣层和碎石层，其中膨润土层可以吸水，具有良好的保水性能，在最大程度上延缓了水分的下渗速度。炉渣层可以阻挡膨润土层中的膨润土细小颗粒在水力作用下向下迁移，保证了膨润土层处于上层。碎石层具有较高的稳定性，能够为上层的膨润土层和炉渣层提供良好的支撑作用，避免膨润土层和炉渣层被破坏，进而影响其保水和防渗性能。第一原土层和第二原土层在接触到水分时，也可以形成黏性很强的泥浆，紧密地结合在一起，进一步起到良好的防渗作用。

本实用新型进一步设置为：所述膨润土层和炉渣层之间设置有细砂层。

通过采用上述技术方案，由于炉渣层的颗粒一般较大，而且炉渣具有良好的吸附性能，细小的膨润土很容易向下迁移进入炉渣层而被吸附，造成吸水保水性能下降。在膨润土层和炉渣层之间设置细砂层，细砂层可以阻挡膨润土的向下迁移，保证其层状结构的完整性。优选的，细砂层的细砂的粒径大于膨润土层的膨润土的粒径，小于炉渣层中炉渣颗粒的粒径，能够形成三种颗粒度依次增大的层状结构，逐层对水分进行阻挡，提高了防水性能。

本实用新型进一步设置为：所述膨润土层和细砂层之间设置有第一土工排水网层，细砂层和炉渣层之间设置有第二土工排水网层。

通过采用上述技术方案，由于膨润土的颗粒较小，即使设置了细砂层，在长期使用后，膨润土层和细砂层的完整度难免受到地质环境变化的影响而受损，一旦层状结构受损，则其防水性能则会大打折扣。设置第一土工排水网层和第二土工排水网层可以充分保证膨润土层和细砂层的结构完整性，进而提高了防渗层的长期防水性能。

本实用新型进一步设置为：所述膨润土层与第一原土层之间设置有粉煤灰层，所述粉煤灰层与膨润土层之间设置有第三土工排水网层。

通过采用上述技术方案，由于修复治理后的裂缝区域在后续应用过程中，随着环境的温度和降水量变化，膨润土层可能会与第一原土层发生粘结、结块，造成防水性能下降。在膨润土层和第一原土层之间设置粉煤灰层，能够避免膨润土层与第一原土层粘结，进一步提高了防水性能。第三土工排水网层可以充分保证粉煤灰层的层状结构完整性，并能和第一土工排水网层结合，保证膨润土层的完整性。

本实用新型进一步设置为：所述第一土工排水网层、第二土工排水网层、第三土工排水网层均为三维复合土工排水网，所述三维复合土工排水网包括两层针刺穿孔无纺布层以及夹设在针刺穿孔无纺布层之间的聚乙烯网。

通过采用上述技术方案，聚乙烯网可以保证层状结构的完整，但是其防渗性能非常差。采用三维复合土工排水网，可以利用两侧的针刺穿孔无纺布层的防渗作用在起到保证层状结构完整性的同时，提高各层的整体防渗性能。

本实用新型进一步设置为：所述炉渣层与碎石层之间设置有第四土工排水网层，所述第四土工排水网层为聚乙烯网。

通过采用上述技术方案，炉渣层向碎石层的迁移幅度很小，本实用新型的治理结构在炉渣层和碎石层之间设置第四土工排水网层，则可以降低对炉渣和碎石的颗粒要求，在施工时对材料的适应性更强，也降低了材料成本。

本实用新型进一步设置为：所述第二原土层、碎石层、炉渣层、细砂层、膨润土层、粉煤灰层、第一原土层的宽度从下往上依次增大。

通过采用上述技术方案，由于裂缝的结构大多数是上宽下窄，设置各层的宽度从下往上逐渐增大，能够更加符合裂缝的结构特征，使填充的各层将裂缝填充得更加致密，避免了雨水等从填充结构与裂缝壁之间的缝隙下渗。

本实用新型进一步设置为：所述第一原土层上方设置有植耕土层。

通过采用上述技术方案，由于本实用新型的裂缝治理结构的防渗性能非常好，对裂缝修复治理后长期稳定性好，可以在修复治理后的地表进行耕作或种植植被，在第一原土层上方设置植耕土层，便于进行耕种。

本实用新型进一步设置为：所述细砂层由细砂和水泥混合制成。

通过采用上述技术方案，细砂层采用细砂和水泥混合制成，在遇到下渗的水后，水泥和细砂形成混凝土结构，完全避免了水的下渗，细砂层形成了隔水层，也就从根本上避免了下渗水的裂缝底部的原土的影响。

综上所述，本实用新型具有以下有益效果：

第一、本实用新型的土地裂缝治理结构通过膨润土层、炉渣层、碎石层形成防渗层，能够有效阻止水下渗，避免了治理后的裂缝中的原土受到水的冲刷，提高了裂缝治理结构的稳定性，避免出现二次裂缝。

第二、本实用新型的土地裂缝治理结构的防渗层中的膨润土层和细砂层之间设置第一土工排水网层，细砂层和炉渣层之间设置第二土工排水网层，能够充分保证各层的结构完整性，进一步提高了治理结构的稳定性。

第三、本实用新型的土地裂缝治理结构的细砂层进一步设置为细砂和水泥混合构成，在遇到水时可以形成防水性能非常高的防水层，满足那些需要进行完全避免水下渗的领域的应用。

附图说明

图1是本实用新型的土地裂缝治理结构的结构示意图；

图2是本实用新型的土地裂缝治理结构的防渗层的结构示意图；

附图标记：1、第一原土层；2、膨润土层；21、第三土工排水网层；3、炉渣层；31、第二土工排水网层；4、碎石层；41、第四土工排水网层；5、第二原土层；6、细砂层；61、第一土工排水网层；7、粉煤灰层；8、耕植土层。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细说明。

本实用新型的土地裂缝治理结构为煤矿采空区用的土地裂缝治理结构，包括填设在裂缝中的填充结构，该填充结构包括两层原土层以及设置在两层原土层之间的防渗层，具体的，填充结构包括从上往下依次设置的第一原土层1、膨润土层2、炉渣层3、碎石层4、第二原土层5，也即防渗层包括膨润土层2、炉渣层3、碎石层4。

第一原土层1和第二原土层5均采用在治理前的裂缝底部或者裂缝两侧开挖出的原土进行铺设压实形成。膨润土层2采用膨润土粉料铺设压实形成，膨润土粉料一般采用粒径在80-200目之间的膨润土即可，对于防渗要求较高的治理区域，可以采用粒度范围较窄的膨润土，例如采用粒径为200目左右的膨润土，优选为钠基膨润土。炉渣层3采用炉渣颗粒料铺设压实形成，炉渣颗粒料一般采用粒径在5-10mm之间的颗粒料即可，对于防渗要求较高的治理区域，可采用粒径为5mm的炉渣颗粒料。炉渣颗粒料中一般不能含有较多的有机杂质和未燃尽的煤块。碎石层4采用粒径在10-40mm之间的碎石即可。

上述填充结构在使用时，各层采用铺设压实的方式进行施工，压实后的膨润土层2可以吸收水分，并在最大程度上减缓水分下渗的速度。另外，随着水分下渗，部分膨润土会被水分带入下方的炉渣层3，进入炉渣的颗粒间隙，形成膨润土与炉渣的粘结结构，对水分下渗形成有效阻挡。膨润土层2下方的碎石层4可以保持较为稳固的层状结构，为上方的膨润土层2和炉渣层3提供支撑，避免在受到下渗水的冲刷时结构被破坏。

在其他优选的实施方式中，膨润土层2和炉渣层3之间设置有细砂层6。细砂层6采用细砂铺设压实形成，细砂层6采用的细砂颗粒粒径为1-3mm。细砂层6可以在膨润土层2和炉渣层3之间形成一个过渡层，避免膨润土粒径过小而大量进入炉渣层3，影响了膨润土的吸水效果。

在设置了细砂层6后，为了保证膨润土层2和细砂层6的层状结构保持完整，在膨润土层2和细砂层6之间设置第一土工排水网层61，既能够允许水分下渗，同时还可以保持各层的层状结构完整。进一步的，在细砂层6和炉渣层3之间设置第二土工排水网层31，以保证细砂层6的层状结构完整。

在其他优选的实施方式中，在膨润土层2和第一原土层1之间设置粉煤灰层7。粉煤灰层7采用粉煤灰铺设压实形成，粉煤灰为粒径为60目左右的粗灰。在粉煤灰层7和膨润土层2之间设置有第三土工排水网层21，以使粉煤灰层7和膨润土层2之间有明显的界限，保持二者的层状结构完整。

上述的第一土工排水网层61、第二土工排水网层31、第三土工排水网层21均可以采用网状的聚乙烯土工排水网（HDPE网）。该排水网的网孔大小为6-10mm。在防渗要求较高的区域，第一土工排水网层61、第二土工排水网层31、第三土工排水网层21中的部分或者全部采用三维复合土工排水网，该三维复合土工排水网包括两层针刺穿孔无纺布，在两层针刺穿孔无纺布之间夹设有一层聚乙烯土工排水网。这种三维复合土工排水网防渗性能更好，能够充分减缓水分下渗的速度。

在其他优选的实施方式中，炉渣层3和碎石层4之间设置有第四土工排水网层41。第四土工排水网层41为聚乙烯土工排水网，网孔大小为10mm。第四土工排水网层41可以对炉渣层3进行固定，由于炉渣层3和碎石层4的颗粒粒径较大，采用聚乙烯土工排水网对其进行固定即可，无需采用三维复合土工排水网。

第一、二、三、四土工排水网层在铺设时采用块状土工排水网材料进行铺设，相邻两块土工排水网之间进行搭接，搭接宽度为10cm左右。

在其他优选的实施方式中，在第一原土层1上设置耕植土层8。由于本实用新型的裂缝治理结构防水性能较好，填充结构非常稳定，设置耕植土层8后，可以在治理后的裂缝上方种植作物或者其他植被，使治理后的裂缝区域变成耕地。

在其他优选的实施方式中，对于防渗要求非常高的区域，可以将细砂层6设置为由细砂和水泥混合制得。具体的，可采取细砂与水泥以3:1的重量比混合后，填充至裂缝内相应位置后压实形成细砂层6。

一般情况下，粉煤灰层7的厚度为约为3-5cm，膨润土层2的厚度约为5-10cm，细砂层6的厚度约为3-5cm，炉渣层3的厚度约为5-10cm，碎石层4的厚度约为10-20cm。第一原土层1、第二原土层5和耕植土层8的厚度可以根据需要进行设置，耕植土的厚度为20-30cm，第一原土层1和第二原土层5的厚度为30-80cm。通常，第一原土层1的厚度要大于第二原土层5的厚度。由于通常裂缝为细长结构，因此，填充结构的长度不受限制。一般情况下，第二原土层5、碎石层4、炉渣层3、细砂层6、膨润土层2、粉煤灰层7、第一原土层1的宽度从下往上依次增大，形成的填充结构在垂直于裂缝长度的方向的截面大致为倒梯形。

各层的压实系数可以根据需要选择，优选的，第一原土层1的压实系数为95%，第二原土层5的压实系数为85%，粉煤灰层7的压实系数为85%，膨润土层2的压实系数为95%，细砂层6的压实系数为90%。

本实用新型的土地裂缝治理结构在具体实施时，可根据对裂缝勘测的具体情况，先将裂缝两侧的表层土开挖，每一侧的开挖的深度均为0.3m。挖出的表层土堆放在裂缝两侧。表层土挖出后，进行原土开挖，即在水平开挖工作面上继续向下开挖，开挖出的原土堆放在裂缝两侧。在原土开挖后，形成了底部工作面，底部工作面的中部还存在宽度变小的细小裂缝，采用开挖出的原土对细小裂缝进行填充至上表面与原土开挖后的底部工作面平齐，然后再在底部工作面上填充原土，人工铺平，然后夯实，形成第二原土层5。然后在第二原土层5上铺设碎石，推平，压实，形成碎石层4。然后在碎石层4上方铺设一层聚乙烯土工排水网，形成第四土工排水网层41，然后再铺设一层炉渣，推平，压实，形成炉渣层3。然后在炉渣层3上方铺设三维复合土工排水网，形成第二土工排水网层31，然后再铺设细砂或者细砂与水泥的混合料，推平，夯实，形成细砂层6。然后再在细砂层6上铺设一层三维复合土工排水网，形成第一土工排水网层61，再铺设膨润土，推平，夯实，形成膨润土层2。然后再铺设一层三维复合土工排水网，形成第三土工排水网层21。然后再铺设粉煤灰，推平，夯实，形成粉煤灰层7，然后将开挖出的原土填充在粉煤灰层7上方，推平，夯实，形成第一原土层1。对于需要在地表种植作物或者其他植被的情况下，在第一原土层1上方设置耕植土层8。耕植土层8由开挖出的表层土与化肥或农家肥混合后铺设形成，不再进行压实。

Claims (9)

1.一种土地裂缝治理结构，其特征在于：包括在裂缝中从上往下依次设置的第一原土层（1）、防渗层、第二原土层（5）；所述防渗层包括从上往下依次设置的膨润土层（2）、炉渣层（3）、碎石层（4）。

2.根据权利要求1所述的土地裂缝治理结构，其特征在于：所述膨润土层（2）和炉渣层（3）之间设置有细砂层（6）。

3.根据权利要求2所述的土地裂缝治理结构，其特征在于：所述膨润土层（2）和细砂层（6）之间设置有第一土工排水网层（61），细砂层（6）和炉渣层（3）之间设置有第二土工排水网层（31）。

4.根据权利要求3所述的土地裂缝治理结构，其特征在于：所述膨润土层（2）与第一原土层（1）之间设置有粉煤灰层（7），所述粉煤灰层（7）与膨润土层（2）之间设置有第三土工排水网层（21）。

5.根据权利要求3所述的土地裂缝治理结构，其特征在于：所述细砂层（6）由细砂和水泥混合形成。

6.根据权利要求4所述的土地裂缝治理结构，其特征在于：所述第一土工排水网层（61）、第二土工排水网层（31）、第三土工排水网层（21）均为三维复合土工排水网，所述三维复合土工排水网包括两层针刺穿孔无纺布层以及夹设在针刺穿孔无纺布层之间的聚乙烯网。

7.根据权利要求6所述的土地裂缝治理结构，其特征在于：所述炉渣层（3）与碎石层（4）之间设置有第四土工排水网层（41），所述第四土工排水网层（41）为聚乙烯网。

8.根据权利要求4所述的土地裂缝治理结构，其特征在于：所述第二原土层（5）、碎石层（4）、炉渣层（3）、细砂层（6）、膨润土层（2）、粉煤灰层（7）、第一原土层（1）的宽度从下往上依次增大。

9.根据权利要求1所述的土地裂缝治理结构，其特征在于：所述第一原土层（1）上方设置有植耕土层（8）。

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