本發(fā)明屬于防滲結(jié)構(gòu)領(lǐng)域，具體地說，涉及一種基于自膨脹顆粒的水平防滲結(jié)構(gòu)及施工方法。

背景技術(shù)：

1、隨著我國經(jīng)濟(jì)及科技的不斷發(fā)展，水利工程領(lǐng)域在庫區(qū)滲漏問題的解決上取得了顯著的進(jìn)展。傳統(tǒng)的堤壩防滲技術(shù)已發(fā)展出多種解決方案，主要分為水平防滲和垂直防滲兩大類。垂直防滲技術(shù)經(jīng)過多年的發(fā)展，已經(jīng)達(dá)到了相對成熟的水平，能夠有效應(yīng)對多種復(fù)雜地質(zhì)條件下的滲漏問題。然而，在防滲工作中，水平防滲技術(shù)及其施工方法仍然存在一些亟待解決的不足之處。

2、目前，傳統(tǒng)的水平防滲技術(shù)主要依賴于膨潤土防水毯和土工膜防滲。這些防滲材料雖然在一定程度上能夠阻止水體的滲漏，但其固有的高分子材料特性，尤其是土工膜結(jié)構(gòu)，完全阻斷了上覆水體與土體之間的物質(zhì)交換。這種完全封閉的結(jié)構(gòu)使得水生植物和水生動物的棲息環(huán)境被嚴(yán)重破壞，不利于水體生態(tài)系統(tǒng)的平衡與可持續(xù)發(fā)展，進(jìn)而對整體水環(huán)境的正向循環(huán)產(chǎn)生了不利影響。

3、有鑒于此特提出本發(fā)明。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于自膨脹顆粒的水平防滲結(jié)構(gòu)及施工方法，解決了上述背景技術(shù)中提出的問題。

2、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用技術(shù)方案的基本構(gòu)思是：

3、一種基于自膨脹顆粒的水平防滲結(jié)構(gòu)，包括：包括粘土保護(hù)層、自膨脹顆粒、土工布層以及粘土墊層、生態(tài)防護(hù)層；自膨脹顆粒層鋪設(shè)在所述粘土保護(hù)層下方；土工布層設(shè)置在所述自膨脹顆粒層的下方；粘土墊層覆蓋在所述土工布層下方；所述自膨脹顆粒層中摻入了自修復(fù)材料，生態(tài)防護(hù)層設(shè)置在所述粘土保護(hù)層的頂部，用于提供防滲功能并支持水生植物生長。

4、可選的，所述生態(tài)防護(hù)層內(nèi)設(shè)置有根系導(dǎo)向膜，用于引導(dǎo)植物根系生長，并防止其穿透所述防滲結(jié)構(gòu)。

5、可選的，根系導(dǎo)向膜由高密度聚乙烯制成的多層復(fù)合膜，且根系導(dǎo)向膜的相對側(cè)設(shè)置有微孔。

6、可選的，自膨脹顆粒是由卵礫石內(nèi)核、有機(jī)礦物包裹層組成，且顆粒外觀整體呈灰白色，粒徑范圍7～15mm，散粒狀，外層有機(jī)礦物包裹層通常情況下是干燥的，吸水膨脹層厚度為1～7mm。

7、可選的，自修復(fù)材料由以下材料混合而成，環(huán)氧樹脂占總重量的30%，二氯甲烷占總重量的40%，聚氯乙烯占總重量的20%，石蠟占總重量的8%，交聯(lián)劑占總重量的1%，吐溫80占總重量的1%，余量為去離子水。

8、可選的，自修復(fù)材料的制備方法包括以下步驟：

9、步驟（1），將環(huán)氧樹脂溶解在二氯甲烷中，形成濃度為30%的環(huán)氧樹脂溶液；

10、步驟（2），在攪拌環(huán)氧樹脂溶液的情況下加入吐溫80，在環(huán)氧樹脂溶液和吐溫80攪拌均勻后即可復(fù)合溶液①；

11、步驟（3），將聚氯乙烯溶解二氯甲烷中，形成濃度為10%的殼材料溶液，得到殼材料溶液后向殼材料溶液中加入戊二醛攪拌均勻得到的復(fù)合溶液②；

12、步驟（4），將復(fù)合溶液①緩慢滴加到復(fù)合溶液②中，形成均勻的乳液，保持?jǐn)嚢瑁饾u降低溫度至20℃以下，使聚氯乙烯殼材料在核心修復(fù)劑周圍逐步固化，形成微膠囊；

13、步驟（5），將石蠟加熱至熔化狀態(tài)，然后將固化的微膠囊懸浮于熔化的石蠟溶液中，進(jìn)行外層包覆處理并將包覆有石蠟的微膠囊冷卻至室溫，使外層的石蠟固化，形成具有雙層殼結(jié)構(gòu)的微膠囊。

14、可選的，土工布采用300g∕㎡的規(guī)格型號，且土工布間的搭接寬度不小于35cm。

15、可選的，粘土墊層的厚度為1-5cm，自膨脹顆粒防滲層的厚度為1-10cm，粘土保護(hù)的厚度為1-5cm。

16、一種基于自膨脹顆粒的水平防滲結(jié)構(gòu)的施工方法，包括以下步驟：

17、步驟s1，對施工現(xiàn)場進(jìn)行清理，移除雜草、石塊和其他雜物并使用振動壓實設(shè)備對施工區(qū)域進(jìn)行振搗，隨后進(jìn)行表面整平；

18、步驟s2，對通道進(jìn)行探查，對于小通道直接使用自膨脹顆粒灌注，灌注的同時采用振搗器插入密實并整平；若有大通道，首先對此區(qū)域進(jìn)行小塊石擠密換填，再鋪設(shè)相應(yīng)厚度的自膨脹顆粒振搗并整平；

19、步驟s3，在經(jīng)過處理的地基上，鋪設(shè)一層5cm厚的粘土墊層，選擇300g/㎡的土工布，根據(jù)施工區(qū)域的尺寸進(jìn)行裁剪，土工布之間的搭接寬度應(yīng)不小于35cm，將土工布平整鋪設(shè)在粘土墊層上，在鋪設(shè)完成后，使用輕型壓實設(shè)備對土工布進(jìn)行輕度壓實，確保其與粘土墊層緊密貼合；

20、步驟s4，將自膨脹顆粒與預(yù)先準(zhǔn)備好的自修復(fù)材料按設(shè)計比例混合，將混合好的自膨脹顆粒裝入綠葆“水溶環(huán)保袋”中，并將其鋪設(shè)在土工布的上方；

21、步驟s5，在土工布層上鋪設(shè)一層5cm厚的粘土保護(hù)層，同樣進(jìn)行均勻鋪設(shè)并輕度壓實；

22、步驟s6，在粘土保護(hù)層的上方鋪設(shè)根系導(dǎo)向膜并在根系導(dǎo)向膜上鋪設(shè)生態(tài)防護(hù)層，該層支持水生植物的生長，并提供額外的防滲功能。

23、采用上述技術(shù)方案后，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下有益效果，當(dāng)然，實施本發(fā)明的任一產(chǎn)品并不一定需要同時達(dá)到以下所述的所有優(yōu)點：

24、通過多個層次的材料相互配合，增強(qiáng)了防滲效果，提供了更加穩(wěn)固和持久的防滲結(jié)構(gòu)。多層次的設(shè)計使防滲結(jié)構(gòu)能夠更好地適應(yīng)復(fù)雜的地質(zhì)條件，無論是在高水壓、強(qiáng)滲透性土壤，還是在巖溶地質(zhì)區(qū)域，都能夠保持穩(wěn)定的防滲效果。此外通過在自膨脹顆粒層中摻入自修復(fù)材料，當(dāng)防滲結(jié)構(gòu)遭遇應(yīng)力或損傷時，自修復(fù)材料可以自動修復(fù)裂縫，保持防滲層的完整性。這種自修復(fù)功能顯著提高了防滲結(jié)構(gòu)的耐久性，降低了長期維護(hù)成本。

25、下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式做進(jìn)一步詳細(xì)的描述。

技術(shù)特征：

1.一種基于自膨脹顆粒的水平防滲結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括粘土保護(hù)層、自膨脹顆粒、土工布層以及粘土墊層、生態(tài)防護(hù)層；自膨脹顆粒層鋪設(shè)在所述粘土保護(hù)層下方；土工布層設(shè)置在所述自膨脹顆粒層的下方；粘土墊層覆蓋在所述土工布層下方；所述自膨脹顆粒層中摻入了自修復(fù)材料，生態(tài)防護(hù)層設(shè)置在所述粘土保護(hù)層的頂部，用于提供防滲功能并支持水生植物生長。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于自膨脹顆粒的水平防滲結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述生態(tài)防護(hù)層內(nèi)設(shè)置有根系導(dǎo)向膜，用于引導(dǎo)植物根系生長，并防止其穿透所述防滲結(jié)構(gòu)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于自膨脹顆粒的水平防滲結(jié)構(gòu)，其特征在于，根系導(dǎo)向膜由高密度聚乙烯制成的多層復(fù)合膜，且根系導(dǎo)向膜的相對側(cè)設(shè)置有微孔。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于自膨脹顆粒的水平防滲結(jié)構(gòu)，其特征在于，自膨脹顆粒是由卵礫石內(nèi)核、有機(jī)礦物包裹層組成，且顆粒外觀整體呈灰白色，粒徑范圍7～15mm，散粒狀，外層有機(jī)礦物包裹層通常情況下是干燥的，吸水膨脹層厚度為1～7mm。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于自膨脹顆粒的水平防滲結(jié)構(gòu)，其特征在于，自修復(fù)材料由以下材料混合而成，環(huán)氧樹脂占總重量的30%，二氯甲烷占總重量的40%，聚氯乙烯占總重量的20%，石蠟占總重量的8%，交聯(lián)劑占總重量的1%，吐溫80占總重量的1%，余量為去離子水。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于自膨脹顆粒的水平防滲結(jié)構(gòu)，其特征在于，自修復(fù)材料的制備方法包括以下步驟：

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于自膨脹顆粒的水平防滲結(jié)構(gòu)，其特征在于，土工布采用300g∕㎡的規(guī)格型號，且土工布間的搭接寬度不小于35cm。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于自膨脹顆粒的水平防滲結(jié)構(gòu)，其特征在于，粘土墊層的厚度為5cm，自膨脹顆粒防滲層的厚度為10cm，粘土保護(hù)的厚度為5cm。

9.一種基于自膨脹顆粒的水平防滲結(jié)構(gòu)的施工方法，其特征在于，包括以下步驟：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種基于自膨脹顆粒的水平防滲結(jié)構(gòu)及施工方法，本發(fā)明包括粘土保護(hù)層、自膨脹顆粒、土工布層以及粘土墊層。本發(fā)明通過多個層次的材料相互配合，增強(qiáng)了防滲效果，提供了更加穩(wěn)固和持久的防滲結(jié)構(gòu)。多層次的設(shè)計使防滲結(jié)構(gòu)能夠更好地適應(yīng)復(fù)雜的地質(zhì)條件，無論是在高水壓、強(qiáng)滲透性土壤，還是在巖溶地質(zhì)區(qū)域，都能夠保持穩(wěn)定的防滲效果。此外通過在自膨脹顆粒層中摻入自修復(fù)材料，當(dāng)防滲結(jié)構(gòu)遭遇應(yīng)力或損傷時，自修復(fù)材料可以自動修復(fù)裂縫，保持防滲層的完整性。這種自修復(fù)功能顯著提高了防滲結(jié)構(gòu)的耐久性，降低了長期維護(hù)成本。

技術(shù)研發(fā)人員：梁越,楊田甜,楊德宏,許彬,尹衍棟,黃亦斐,尹朝恒,饒育鋒
受保護(hù)的技術(shù)使用者：重慶交通大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19