一种用于斜坡覆盖层系统的抗水力侵蚀的工程优化方法技术方案

本发明专利技术公开了一种采用改进的CCL/GM覆盖层系统用于控制斜坡的表层黏土侵蚀的方法；首先在原有的CCL层加入一定量的PAM与凹凸棒土混合而成的双改性保水剂，其次在CCL层表面加入纤维，最后将保温层布置在在土工膜上方；本发明专利技术通过添加保水剂改进CCL，能够有效地防止土层水分散失，避免土体中水份由液态向气态的转换，向上迁移至土工膜褶皱处冷凝液化侵蚀表层黏土；通过在CCL层表面添加纤维，能够有效避免斜坡表层土体出现滑移；在GM表面布置保温层有效地隔绝地面温度对土体的影响，防止土体中水分蒸发。

【技术实现步骤摘要】
一种用于斜坡覆盖层系统的抗水力侵蚀的工程优化方法
本专利技术涉及一种防止覆盖层系统中的CCL层在外界温度梯度作用下发生凝结水的下坡运动侵蚀表层黏土的方法，属于环境岩土工程领域。
技术介绍
我国每年产生5000多万吨危险废弃物，其中包括4亿吨生活垃圾和30多亿吨工业固体废弃物等，根据住建部发布的《中国城市建设统计年鉴》中填埋方法在污染物处理中处主导地位。在实际工程实践中常用CCL与高密度聚乙烯土工膜组成复合衬垫系统减少污染物泄露，然而在世界很多地方，复合衬垫系统常常暴露在空气中数月至数年出现大面积的收缩。研究表明暴露在太阳辐射下的复合CCL衬垫系统经历干湿循环可能会收缩，在极端情况下会与地层土体分离，从而使污染物裸露在外，白天温度升高可能会使上覆的黑色土工膜加热高达60-70℃，这就导致水分在温度梯度作用下损失到基础中，并蒸发到CCL与土工膜之间的空隙中，由于GM的材质，制作工艺、和施工条件等方面的限制，在实际工程施工过程都会出现一定数量的破损和褶皱这也就导致CCL与土工膜之间出现空隙，因此当土体中的水蒸气扩散到顶部时，大部分水蒸气都集聚在土工膜褶皱处，当夜晚温度降低时，空隙中的水蒸气在上覆土工膜下方冷凝液化，落在CCL表层黏土上，反复冲刷CCL表层的细小黏土颗粒，使细小黏土颗粒脱落并与水一起沿斜坡向下运输至坡底，日夜温差循环交替作用形成稳定的侵蚀通道，然后逐渐扩散到整个CCL层表面，最终导致表层黏土大面积被侵蚀，土工膜出现大面积的收缩，复合覆盖层的结构破坏功能丧失。因此，提出一种用于斜坡覆盖层系统的抗水力侵蚀的工程优化方法迫在眉睫。
技术实现思路
技术问题：本专利技术旨在针对CCL/GM复合覆盖层中的水分在昼夜温差的作用下气化并冷凝到土工膜下方褶皱处，沿斜坡向下侵蚀表层黏土这一常见工程问题提出解决方案，一方面该技术要能解决CCL中水分在外界温度场作用下气化的问题，另一方面还要解决气化后的水蒸气向上汇集扩散的现象，最后还应解决斜坡CCL表层黏土在水分向下运输的侵蚀问题。该方法安全环保，能够增强CCL/GM复合覆盖层（CCL为击实黏土层，GM为土工膜）在斜坡工程条件下的应用能力，同时也能减少CCL层黏土在高温条件下开裂，增强了复合覆盖层的工程应用范围和功效。本专利技术针对上述一系列问题，提出了一种适用于斜坡填埋场的水平阻隔系统的复合覆盖层。选用特定的凹凸棒黏土和丙烯酰胺双改性保水剂与CCL层黏土混合，可以有效的保证CCL层土体含水量稳定，避免CCL层水分向上迁移。这是由于PAM的分子链很长,它的酰胺基可与许多物质亲和、吸附形成氢键,在两个粒子之间产生黏结，而且保水剂增加土体团聚体的水稳定性，改善土壤结构，提高土体吸水能力，增加土体含水量，增加土体保持水分能力，降低土体水分蒸发和土体水分渗透速度。同时凹凸棒土中的活性硅羟基能参与大分子的活化反映能明显提高PAM的吸附能力，同时也能克服PAM保水剂的耐盐性差这一特点。本专利技术在斜坡表面GM上面布置5cm的EPS保温层，能够有效的减少外界温度场对斜坡土体中水分的影响，避免水分气化向斜坡顶部扩散。这主要是由于EPS的导热系数低，一般在0.039W/(m·K)--0.041W/(m·K)之间，保温隔热性能好。本专利技术在CCL表层黏土布置1cm的玄武岩纤维，能够效提高黏土层表面的摩擦力，避免表层土由于含水量增加而出现滑移。这主要是由于玄武岩纤维与斜坡表层黏土颗粒紧紧包裹，两者之间存在界面作用，在土体由于重力向下滑移的剪切过程中共同受力。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：一种适用于斜坡污染场地复合覆盖层系统，包括斜坡，斜坡上由内到外依次铺设有污染物土层、击实黏土层一、击实黏土层二、土工膜、保护层、表土层以及植被。进一步的，所述击实黏土层一内添加保水剂。进一步的，所述击实黏土层二内添加纤维以及保水剂。进一步的，所述纤维为含量0.6%-0.8%的玄武岩纤维。进一步的，所述保水剂为凹凸棒黏土和丙烯酰胺合成的复合改性材料。进一步的，所述凹凸棒黏土和丙烯酰胺的质量比根据污染场地实际情况配比。进一步的，所述土工膜以及保护层之间设有保温层。进一步的，一种适用于斜坡污染场地复合覆盖层系统的施工步骤，步骤如下：（a）清挖土层；（b）铺设污染物土层；（c）添加保水剂混合的黏土并压实，得到击实黏土层一；（d）铺设1cm纤维层形成纤维和保水剂的混合的黏土并压实，得到击实黏土层二；（e）布置土工膜；（f）铺设保温层并注浆粘结；（g）布置保护层；（h）铺设种植土，得到表土层；（i）种植植被。为了控制CCL层土体含水量的变化，本专利技术在CCL黏土表层8cm的范围内加入保水剂材料，为凹凸棒黏土和丙烯酰胺合成的复合改性材料（凹凸棒黏土和丙烯酰胺的质量比根据污染场地实际情况配比），其中凹凸棒黏土为江苏盱眙天然凹凸棒矿，丙烯酰胺为分析纯。为了防止CCL表层黏土被冲刷，本专利技术在CCL表层1cm的范围内布置含量为0.6%-0.8%的玄武岩纤维。为了减少地表温度对CCL/GM覆盖层温度的影响，防止土体水分气化，本专利技术在土工膜表面布置5cm的EPS保温层。由于采用了以上技术，本专利技术较现有技术相比，具有的有益效果如下：（1）与传统的填埋场覆盖层相比，改进的覆盖层能够有效地解决斜坡环境下的填埋场出现表层土体滑移的现象，科学合理，具有一定的创新性。（2）在保温保水方面所选用的材料都为市场上常用的材料，获取途径比较容易且价格低廉，降低了工程的造价，提升经济效益，为本专利技术的推广应用创造了优势条件。（3）本专利技术结构简单施工方便，而且所采用的材料大多为绿色环保材料可以实现可持续发展。附图说明图1是本专利技术的垂直剖面图；图2是污染场地复合水平覆盖系统的施工顺序图；图中：1、污染物土层，2、击实黏土层一，3、击实黏土层二，4、土工膜，5、保温层，6、保护层，7、表土层，8、植被。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式，进一步阐明本专利技术。一种适用于斜坡污染场地复合覆盖层系统，包括斜坡，斜坡上由内到外依次铺设有污染物土层1、击实黏土层一2、击实黏土层二3、土工膜4、保护层6、表土层7以及植被8。保温层5由导热系数小于0.05的EPC材料组成，所述保温层5下部的60cmCCL击实黏土层一2混合PAM（丙烯酰胺）+凹凸棒土的双改性保水剂，所述击实黏土层一2下部的击实黏土层二3内添加含量0.6%-0.8%的玄武岩纤维+PAM（丙烯酰胺）+凹凸棒土；所述保温层5上部布置保护层6。所述适用于斜波污染场地的复合覆盖层系统的保温层5，所述保温层5采用常见的EPC材料，在EPC材料与黏土层接触处采用注浆粘结，所用浆液为黏土浆液，保温层5厚度为5cm。所述适用于斜波污染场地的复合覆盖层系统的保水剂，由PAM+凹凸棒土按照一定的比例混合配合而成（凹凸棒黏土和丙烯酰胺的质量比根据污染场地实际本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种适用于斜坡污染场地复合覆盖层系统，包括斜坡，其特征在于：斜坡上由内到外依次铺设有污染物土层、击实黏土层一、击实黏土层二、土工膜、保护层、表土层以及植被。/n

【技术特征摘要】
1.一种适用于斜坡污染场地复合覆盖层系统，包括斜坡，其特征在于：斜坡上由内到外依次铺设有污染物土层、击实黏土层一、击实黏土层二、土工膜、保护层、表土层以及植被。


2.根据权利要求1所述的一种适用于斜坡污染场地复合覆盖层系统，其特征在于：所述击实黏土层一内添加保水剂。


3.根据权利要求1所述的一种适用于斜坡污染场地复合覆盖层系统，其特征在于：所述击实黏土层二内添加纤维以及保水剂。


4.根据权利要求3所述的一种适用于斜坡污染场地复合覆盖层系统，其特征在于：所述纤维为含量0.6%-0.8%的玄武岩纤维。


5.根据权利要求2或3所述的一种适用于斜坡污染场地复合覆盖...

【专利技术属性】
技术研发人员：李双杰，杜延军，高卫国，毕钰璋，温嘉明，蒋能辉，吴丁雨，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32