本發(fā)明屬于道路邊坡加固技術領域，涉及一種道路邊坡加固處理方法，尤其涉及一種基于植物莖和根系注漿的道路邊坡加固處理方法，該方法既能錨固道路邊坡土壤，又可以防止淺層滑坡，主要適用于道路邊坡或山體的脆弱滑動面的防護。
背景技術：
邊坡是道路中的重要的一部分，在實際工程中，天然邊坡常常軟弱松散容易發(fā)生淺層滑坡的現(xiàn)象，需要對邊坡進行加固處理。用禾本植物加固邊坡與喬木和灌木加固相比，禾本科植物生長速度快，短時間就能形成較長的根系，對淺層土體進行加固。而喬木和灌木生長周期較長，短期加固效果不顯著，種植相對復雜，培育和種植成本較高，成活率相對較低。坡面上禾本植物的覆蓋率較大時其莖葉能夠有效的攔截高速落下的雨滴，通過緩沖作用，消耗掉雨滴大量的動能，從而明顯削弱雨滴的濺蝕對坡面保護有利。
植物根系與土通過注射注漿液形成三維網(wǎng)狀加筋結構體，產(chǎn)生了對土粒的網(wǎng)兜包裹效應，增加了土層的粘聚力。網(wǎng)兜效應在阻止坡面土顆粒被水流解離方面發(fā)揮著重要的作用。而經(jīng)過注漿的植物根系在土層中產(chǎn)生加筋效果，網(wǎng)兜作用效果更好。同時注漿液增加了根系的極限破壞能力有效防止了因淺層滑坡而導致根系脆性破壞，并且能在一定程度上減緩其腐爛的速度，而且即使植被枯萎，注漿體依然能夠有效替代原有根系結構，保持對邊坡土體加固的長效性。此種處理方法具有明顯的經(jīng)濟優(yōu)勢和重要的工程價值，與傳統(tǒng)的護坡方式相比，植物根系注入環(huán)氧樹脂等制作而成的有機注漿液利于水土保持和自然環(huán)境的恢復，特別對于一年生的草本植物，植物干枯死亡后，其根莖腐爛，無法繼續(xù)加固土體，而混凝土則會對土壤造成污染問題而且對后期邊坡的護理也造成一定的麻煩。
技術實現(xiàn)要素：
為了解決背景技術中存在的上述技術問題，本發(fā)明提出了一種低成本、綠色環(huán)保、高可靠度、固化方便、粘附力強以及力學性能良好的基于植物莖和根系注漿的道路邊坡加固處理方法。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案：
一種基于植物莖和根系注漿的道路邊坡加固處理方法，其特征在于：所述方法包括以下步驟：
1)在道路邊坡的坡面上撒播種植根系發(fā)達、生長能力強的禾本植物，如黑麥草；
2)待道路邊坡坡面上的禾本植物自然枯萎后，剪去禾本植物上部的枝干，預留禾本植物莖；所述禾本植物莖裸露地表5cm～10cm；
3)調(diào)制注漿液，所述注漿液的密度是1.2g/cm3～2.0g/cm3；所述注漿液是環(huán)氧樹脂與聚酰胺樹脂的混合物，如環(huán)氧樹脂e-44(6101)與聚酰胺樹脂650的混合物；該混合物是初為液態(tài)后可凝固且具有一定強度的有機液體；
4)通過步驟2)中預留的禾本植物莖的禾本植物導管向禾本植物根系中注射步驟3)調(diào)制得到的注漿液；
5)以禾本植物莖在地面上的出土處為圓心，向半徑5厘米-10厘米的圓內(nèi)注射注漿液。
作為優(yōu)選，本發(fā)明所采用的步驟3)的具體實現(xiàn)方式是：
將環(huán)氧樹脂和聚酰胺樹脂用手提式攪拌器按體積比80～120：30～60的比例充分混合；所述手提式攪拌器的攪拌速率是200rpm～250rpm；所述環(huán)氧樹脂和聚酰胺樹脂的混合物即為注漿液。
作為優(yōu)選，本發(fā)明所采用的步驟4)的具體實現(xiàn)方式是：
4.1)在環(huán)境溫度是15℃～32℃的條件下，采用注射器或微型高壓注漿機通過禾本植物莖的禾本植物導管向禾本植物根系中注射步驟3)制備得到的注漿液；所述道路邊坡的坡面上的每一株禾本植物莖的注漿液的體積是5ml～10ml；
4.2)對禾本植物莖的禾本植物導管的注漿完成后，維持環(huán)境溫度是15℃～32℃不低于24小時。
作為優(yōu)選，本發(fā)明所采用的環(huán)境溫度是20℃。
作為優(yōu)選，本發(fā)明所采用的環(huán)境溫度若高于32℃時，對待注漿的區(qū)域搭建遮陽棚；若環(huán)境溫度低于15℃時，在注漿的區(qū)域搭建暖棚升溫。
作為優(yōu)選，本發(fā)明所采用的步驟5)的具體實現(xiàn)方式是：
采用微型高壓注漿機以禾本植物莖在地面上的出土處為圓心，向半徑5厘米-10厘米的圓內(nèi)注射注漿液；所述道路邊坡的坡面上的每一株禾本植物根系周圍注漿液的體積是80ml～100ml；所述微型高壓注漿機的注漿壓力高于標準大氣壓0.3mpa～0.5mpa。
作為優(yōu)選，本發(fā)明所采用的禾本植物在邊坡的坡面上的覆蓋率是60％～80％。
本發(fā)明的優(yōu)點是：
本發(fā)明提供了一種基于植物莖和根系注漿的道路邊坡加固處理方法，使用環(huán)氧樹脂等有機材料制作而成的注漿液對禾本植物的莖和根系進行注漿，待其充分固結硬化后就能增加植物根系在土壤中的抗剪能力，并且能在一定程度上減緩其腐爛的速度，延長植物的使用時間使其不會隨著季節(jié)的變化而失去錨固作用，同時也減少了四季播種長期重復的過程。禾本植物加固邊坡與喬木和灌木加固相比，禾本科植物生長速度快，短時間就能形成較長的根系，對淺層土體進行加固。而喬木和灌木生長周期較長，短期加固效果不顯著，種植相對復雜，培育和種植成本較高，成活率相對較低。環(huán)氧樹脂作為防腐蝕材料不但具有密實、抗水、抗?jié)B漏好、強度高等特點，同時具有綠色環(huán)保、附著力強、常溫操作、施工簡便等良好的工藝性而且價格適中，與傳統(tǒng)的混凝土加固邊坡相比，植物根系注入環(huán)氧樹脂等制作而成的注漿液利于水土保持和自然環(huán)境的恢復，而混凝土則會對土壤造成污染問題而且對后期邊坡的護理也造成一定的麻煩。本發(fā)明采用植物根系與土通過注射注漿液形成三維網(wǎng)狀加筋結構體，注漿液結合根系的加筋作用一方面表現(xiàn)為增加了土層的粘聚力，另一方面表現(xiàn)為增強了對土粒的網(wǎng)兜包裹效應；粘聚力的增加在一定程度上阻止了坡面水流的剪切力破壞和表土層張裂縫的形成；網(wǎng)兜效應減弱了水流對土粒的解離作用。同時注漿液增加了根系的極限破壞能力有效防止了因淺層滑坡而導致的脆性破壞，并且能在一定程度上減緩其腐爛的速度，延長植物的使用時間使其不會隨著季節(jié)的變化而失去錨固邊坡的能力，同時也減少了每年四級播種長期重復的過程。本發(fā)明是一種低成本、綠色環(huán)保、高可靠度、固化方便、粘附力強、力學性能良好的道路邊坡加固處理方法。
附圖說明
圖1為本發(fā)明所提供的基于植物莖和根系注漿的道路邊坡加固處理方法的操作示意圖；
其中：
1-禾本植物葉子；2-禾本植物莖；3-禾本植物導管；4-禾本植物根系。
具體實施方式
下面結合附圖對本發(fā)明所提供的技術方案做進一步的說明，但本發(fā)明并不僅限于以下方式：
本發(fā)明提供了一種植物莖和根系注漿的道路邊坡加固處理方法，在滿足植物根系有效的控制淺層滑坡的基礎上，利用了注漿液的優(yōu)質(zhì)特性。該方法首先是在道路兩側邊坡坡面上種植禾本植物，待禾本植物枯萎之后再用環(huán)氧樹脂對其莖和根系進行注漿，使植物根系與土通過注射環(huán)氧樹脂形成三維網(wǎng)狀加筋結構體。根系的注漿作用一方面表現(xiàn)為增加了土層的粘聚力，另一方面表現(xiàn)為增強了對土粒的網(wǎng)兜包裹效應。粘聚力的增加在一定程度上阻止了坡面水流的剪切力破壞和表土層張裂縫的形成。網(wǎng)兜效應減弱了水流對土粒的解離作用。
具體而言，本發(fā)明提供了一種基于植物莖和根系注漿的道路邊坡加固處理方法，該方法包括以下步驟：
1)在邊坡的坡面上撒播種植根系發(fā)達、生長能力強的禾本植物，如黑麥草；禾本植物在邊坡的坡面上的覆蓋率是60％～80％；種植后的禾本植物在地表長有禾本科植物葉子1、禾本植物莖2、禾本植物莖2內(nèi)部有禾本植物導管3；地下有禾本植物根系4；
2)待禾本植物枯萎后，剪去禾本植物上部的枝干，預留禾本植物莖2；禾本植物莖2裸露地表5cm～10cm；
3)調(diào)制注漿液，注漿液的密度是1.2g/cm3～2.0g/cm3：
3.1)準備環(huán)氧樹脂以及聚酰胺樹脂，如環(huán)氧樹脂e-44(6101)與聚酰胺樹脂650；
3.2)將步驟3.1)準備的環(huán)氧樹脂和聚酰胺樹脂用手提式攪拌器按體積比80～120：30～60的比例充分混合；混合時間不低于3分鐘；手提式攪拌器的攪拌速率是200rpm～250rpm；環(huán)氧樹脂和聚酰胺樹脂的混合物即為所注射的注漿液。
4)通過步驟2)中預留的禾本植物莖2的禾本植物導管3向禾本植物根系4中注射步驟3)調(diào)制得到的注漿液：
4.1)在環(huán)境溫度是15℃～32℃的條件下，優(yōu)選環(huán)境溫度是20℃，采用注射器或微型高壓注漿機通過禾本植物莖2的禾本植物導管3向禾本植物根系4中注射步驟3)制備得到的注漿液；注漿液的體積根據(jù)植株大小不同為5ml～10ml；若環(huán)境溫度高于32℃時，應對待注漿的區(qū)域搭建遮陽棚；若環(huán)境溫度低于15℃時，應在注漿的區(qū)域搭建暖棚升溫。
4.2)完成對禾本植物莖2的禾本植物導管3的注漿過程后，維持環(huán)境溫度是15℃～32℃不低于24小時。
5)以禾本植物莖2在地面上的出土處為圓心，向半徑5厘米-10厘米的圓內(nèi)注射注漿液：
采用微型高壓注漿機以禾本植物莖2在地面上的出土處為圓心，向半徑5厘米-10厘米的圓內(nèi)注射注漿液；注漿液的體積根據(jù)植株大小不同為80ml～100ml；微型高壓注漿機的注漿壓力高于標準大氣壓0.3mpa～0.5mpa。
下面結合實施案例對本發(fā)明所提供的技術方案做進一步的詳細說明：
實施例1
試驗用土取自路堤邊坡的普通填土，選擇根系發(fā)達、生長能力強的黑麥草作為邊坡試驗的植物。試驗采用斜支木盒長2.0m，寬1.0m，厚0.2m來模擬人工邊坡。試驗設計坡度1：0.75、1：1.00、1：1.25植被覆蓋率為80％(覆蓋率達80％以上時能承受暴雨的沖刷)的3組試驗，編號分別為1、2、3，同時對根系進行注漿的對比實驗，編號分別為4、5、6，一共6組實驗。
同時，在相同條件下對6組試驗進行播種，澆水施肥至其成熟，然后任其枯萎。剪去其上部的枝干預留5cm～10cm左右的莖，調(diào)制密度為1.5g/cm3的環(huán)氧樹脂e-44(6101)與聚酰胺樹脂650混合的注漿液，注漿液用手提式攪拌器(220rpm)按照100：50的比例充分混合環(huán)氧樹脂和聚酰胺樹脂約3分鐘，在進行注漿之前要保證混合物有良好的流淌性。然后給后3組試驗注射注漿液，用10ml的注射器通過莖中導管向根系內(nèi)注射8ml的注漿液，并用微型高壓注漿機向根系周圍注射80ml注漿液，前3組作為對比試驗。
通過模擬降雨來測試植物普通根系和注漿根系加固道路邊坡的抗侵蝕和滑移能力。試驗數(shù)據(jù)如下，在相同的降雨強度下，實驗組1、2、3的土體垂向滑移分別是3.4cm、2.5cm、1.2cm，實驗組4、5、6的土體垂向滑移分別是1.3cm、0.5cm、0.2cm；實驗組1、2、3的侵蝕斑塊面積分別是300cm2(局部有垮塌)、190cm2、100cm2，實驗組4、5、6的侵蝕斑塊面積分別60cm2、20cm2、10cm2；實驗組1、2、3的底部土體堆積分別是350g、260g、180g，實驗組4、5、6的底部土體堆積量分別是100g、50g、30g。實驗數(shù)據(jù)表明，根系未注漿的實驗組在雨水作用下產(chǎn)生明顯的土壤滑移、侵蝕、發(fā)生局部垮塌。而注漿的根系在靠近邊坡上方受雨水沖蝕后，沿坡面往下有少量滑移，但造成的影響較小，未發(fā)生整體破壞。試驗表明植物莖和根系注漿的道路邊坡加固處理方法效果良好。
實施例2
圖1是本發(fā)明的對植物根系注漿的示意圖。
具體實施方式如下：
本發(fā)明的加固原理是將注漿液注射到禾本植物的莖和根系之中，使植物根系與土結合注漿液形成三維網(wǎng)狀加筋結構體。注漿液結合根系的加筋作用一方面表現(xiàn)為增加了土層的粘聚力，另一方面表現(xiàn)為增強了對土粒的網(wǎng)兜包裹效應；粘聚力的增加在一定程度上阻止了坡面水流的剪切力破壞和表土層張裂縫的形成；網(wǎng)兜效應減弱了水流對土粒的解離作用。同時注漿液增加了根系的極限破壞能力有效防止了因淺層滑坡而導致的脆性破壞。
禾本植物種植及施工：
在邊坡的坡面上撒播種植禾本植物黑麥草，黑麥草在邊坡的坡面上的覆蓋率是80％；種植后的黑麥草在地表長有禾本科植物葉子1、禾本植物莖2、禾本植物莖2內(nèi)部有禾本植物導管3；地下有禾本植物根系4；
待黑麥草自然枯萎后剪去植物上部的枝干，預留禾本植物莖2；禾本植物莖2裸露地表5～10cm。
注漿液的制作：
準備的環(huán)氧樹脂e-44(6101)與聚酰胺樹脂650用手提式攪拌器按體積比100：50的比例充分混合；混合時間不低于3分鐘；手提式攪拌器的攪拌速率是220rpm；環(huán)氧樹脂和聚酰胺樹脂的混合物即為所注射的注漿液。
植物根系注漿施工：
在環(huán)境溫度約25℃的條件下，采用注射器或微型高壓注漿機通過禾本植物莖2的禾本植物導管3向禾本植物根系4中注射步驟3)制備得到的注漿液；注漿液的體積根據(jù)植株大小不同為5～10ml；
采用微型高壓注漿機以禾本植物莖2在地面上的出土處為圓心，向半徑5厘米-10厘米的圓內(nèi)注射注漿液；注漿液的體積為100ml；微型高壓注漿機的注漿壓力高于標準大氣壓0.3mpa；
維持環(huán)境溫度是15～32℃不低于24小時。由于夏季施工，為避免中午高溫，在注漿后坡面覆蓋銀色反光膜。