发明内容

为了解决现有植被较少的膨胀土坡面在雨季被暴雨冲刷导致的水土流失、甚至浅层滑坡等生态破坏问题，本发明提供了一种膨胀土坡生态保护用的土层锚固结构及使用方法，通过在膨胀土坡面上挖设锥形孔，并在每个锥形孔内设置锚固结构，锚固结构能够将锥形孔附近的土体进行锚固和改良，形成锚固节点，防止出现浅层滑坡，在锚固结构内种植根系发达的植物，利用其根系来防止水土流失，从而起到了保护膨胀土坡生态环境和体系的作用。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种膨胀土坡生态保护用的土层锚固结构，该锚固结构设置在膨胀土坡的坡面上事先挖好的锥形孔内，包括对称设置的两个弧形锚固基体和两根固定锚固杆，其中，两个弧形锚固基体处于同一个圆锥轮廓上，从而在两者之间形成种植根系发达植物的种植腔，在两个弧形锚固基体的表面分布有供植物根系穿过的孔；两个弧形锚固基体的两侧边缘之间不接触，从而形成两条受力缓冲区，每个弧形锚固基体的两侧边缘沿其母线长度方向分布有弧形的支撑片，且同一侧相邻的两块支撑片之间具有间隙，两个弧形锚固基体上的支撑片相互错开，从而插入到彼此的间隙内，且一个弧形锚固基体上支撑片的端部与另一个弧形锚固基体的侧边缘之间也具有间隙；所述的两根固定锚固杆呈交叉分布，每根固定锚固杆的上端穿出一个弧形锚固基体，下端依次穿过种植腔和另一个弧形锚固基体后插入到锥形孔侧壁的泥土内。在每个弧形锚固基体的上部和下部均设置有一个供固定锚固杆穿过的倾斜孔，一根固定锚固杆先穿过一个弧形锚固基体上部的倾斜孔进入到种植腔内，之后再继续穿过另一个弧形锚固基体下部的倾斜孔后插入到锥形孔侧壁的泥土内，从而将两个弧形锚固基体和锥形孔的侧壁形成一体结构。

本发明的一种优选实施方式，所述两个弧形锚固基体上的支撑片与两个弧形锚固基体处于同一个圆锥轮廓上。

本发明的另一种优选实施方式，所述两个弧形锚固基体所处的圆锥轮廓中，该圆锥的锥顶角为20-40°；两个弧形锚固基体的高度为30-80cm。

本发明的另一种优选实施方式，每个所述弧形锚固基体包括圆锥部，该圆锥部为整个圆锥沿其母线方向切割形成的，且所形成圆锥部的水平断面为劣弧，所述劣弧的圆心角为40-60°。

本发明的另一种优选实施方式，所述两根固定锚固杆的倾斜角度均为45-70°，而且其底端超过弧形锚固基体的底部至少5cm，每根固定锚固杆插入到锥形孔侧壁泥土内的长度不低于30cm。

本发明的另一种优选实施方式，所述两个弧形锚固基体的底部围成一个断开的圆孔，且在该圆孔内插入有竖直向下的定位锚固杆，该定位锚固杆的顶端处于种植腔的底部，底端穿过两个弧形锚固基体的底部围成的圆孔后楔入到锥形孔底部的膨胀土内。

本发明的另一种优选实施方式，所述两个弧形锚固基体的顶部具有弧形延伸部，且两个弧形锚固基体上的弧形延伸部处于同一个圆柱的轮廓上；所述两个弧形延伸部超出锥形孔，从而在种植腔内种好植物后，两个弧形延伸部暴露在土层之上，所述两根固定锚固杆的上端分别穿过两个弧形延伸部，下端依次穿过种植腔和对侧的弧形锚固基体后插入到锥形孔侧壁的泥土内。

本发明的另一种优选实施方式，制成所述两个弧形锚固基体和其上的支撑片以及固定锚固杆的材料为锯末、湿陷性黄土、粗砂、水泥和水以1:8:4:2:5的质量比混合形成的泥浆，将其注入到模具内，自然凝结而成；所述的粗砂选用不均匀系数Cu＝d60/d10≥3.36。

利用上述的锚固结构来防止膨胀土坡面水土流失的方法，包括如下步骤：

1)在膨胀土坡面上以间隔1m的距离挖设锥形孔，之后在每个锥形孔内放置一个锚固结构，且锥形孔的深度小于锚固结构中弧形锚固基体的高度，从而使两个弧形锚固基体上部设置的供固定锚固杆穿过的倾斜孔暴露在锥形孔外部；

2)在一个锥形孔内，将两个弧形锚固基体分别按照上述的布置方式布置在锥形孔内，并使两者一左一右紧贴锥形孔的内壁设置；

3)将一根固定锚固杆沿左侧弧形锚固基体上部的倾斜孔穿入，再从右侧弧形锚固基体下部的倾斜孔穿出，并楔入到锥形孔侧壁的膨胀土中；

4)按照步骤3)的方法将另一根固定锚固杆从右侧弧形锚固基体上部的倾斜孔穿入，再从左侧弧形锚固基体下部的倾斜孔穿出，并楔入到锥形孔侧壁的膨胀土中，从而将两个弧形锚固基体连接为一体并锚固在锥形孔内；

5)向两个弧形锚固基体所围成的种植腔内先填充粒径不超过10mm的建筑垃圾，其填充高度为种植腔整体高度的1/5-1/10，从而形成建筑垃圾底层，之后在建筑垃圾底层上铺填种植黄土，并栽种适宜生长在黄土内且根系发达的藤蔓型植物。

本发明的另一种优选实施方式，所述步骤5)中的种植黄土是由湿陷性黄土、粒径不超过5mm的细颗粒建筑垃圾和粒径为10-20mm的中颗粒建筑垃圾以75:15:10的质量比混合而成。

本发明中所用的建筑垃圾采用破碎的废弃砖石和废弃混凝土。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

本发明通过在膨胀土坡面上挖设锥形孔，并在每个锥形孔内设置锚固结构，锚固结构能够将锥形孔附近的土体进行锚固和改良，形成锚固节点，防止出现浅层滑坡，在锚固结构内种植根系发达的植物，利用其根系来防止水土流失，从而起到了保护膨胀土坡生态环境和体系的作用；

本发明锚固结构中的两个弧形锚固基体之间形成受力缓冲区，并且由若干相互交错的弧形支撑片，这样在锚固结构与膨胀土坡面的锥形孔形成一体时，能够起到锚固节点的作用，增强膨胀土层的整体力学性能，并最大程度降低浅层滑坡的产生；而两根固定锚固杆除了将锚固结构与膨胀土坡面连为一体之外，还能够深入到地面中，对锥形孔周边一定区域的土层起到深层锚固作用；而定位锚固杆的存在，则能够进一步强化对于深层土的锚固作用；弧形锚固基体具有暴露在地面上的弧形延伸部，暴露在地面上的部分，能够起到一定的拦挡和蓄水作用；

本发明中弧形锚固基体、支撑片和固定锚固杆选用锯末、湿陷性黄土、粗砂、水泥和水注浆后凝结形成，由于湿陷性黄土具有土质均匀、结构疏松、孔隙发育的特点，在未受水浸湿时，一般强度较高，压缩性较小，而膨胀土的特点为浸水后体积剧烈膨胀，失水后体积显著收缩的黏性土；本发明利用湿陷性黄土、粗砂和水泥与水混合注浆形成具有一定强度支撑的锚固结构，这样在受到雨水冲刷时，利用粗砂的骨架作用在锚固结构内产生渗流通道，有效将黄土持续灌注渗透到膨胀土内，利用黄土的湿陷性有效缓和膨胀土的膨胀特性，来解决膨胀后容易被雨水冲刷带走的缺陷；

4)本发明在锚固结构中种植藤蔓型植物时，先在底部填充粒径不超过10mm的建筑垃圾颗粒，从而形成了隔离层，不仅使植物的根系能够尽可能向周边扩张，来锚固更大面积的膨胀土，而且还能够起到更好的蓄水作用；之后在隔离层上铺设由黄土、细颗粒建筑垃圾和中颗粒建筑垃圾形成的种植黄土，其中的黄土在供植物生长所需之外，主要是向锚固结构提供源源不断的黄土源，这些黄土能够随着雨水冲刷，通过锚固结构内的渗流通道，持续灌注到膨胀土内；而细颗粒建筑垃圾和中颗粒建筑垃圾，能够使黄土的孔隙率增大，便于雨水的渗入和吸收蓄积；

5)本发明中所用的建筑垃圾，其破碎粒径分布不均匀，成分较为复杂，当与膨胀土混合后，膨胀土能减少建筑垃圾的级配不均匀，而建筑垃圾颗粒的强吸水性以及碱性，减少了膨胀土的水敏感性，从而对膨胀土进行改良，降低其被雨水冲刷带走的数量。