一种矿区土壤回填系统及土壤裂缝检测修复方法与流程

1.本发明涉及土壤回填技术领域，具体为一种矿区土壤回填系统及土壤裂缝检测修复方法。


背景技术：

2.采石场地面其渗水性差，植被破坏严重，由于地面失去保护降水没有土壤的下渗吸附和植物截留几乎全部形成地表径流，回流时间短水流势能大，容易引发泥石流或者山洪，采石场地面常采用土壤回填并种植植物，采石场地面边坡由于开采破坏或者边坡过陡过高，边坡处原有的应力平衡被打破，应力变化导致边坡表面发生裂缝的风险增加，裂缝扩大发育容易导致边坡滑坡坍塌，土壤覆盖地面后难以观察到裂缝的形成。


技术实现要素：

3.本发明要解决的技术问题是克服现有的缺陷，提供一种矿区土壤回填系统及土壤裂缝检测修复方法，实现对裂缝形成的预警，裂缝中加入盐溶液利用盐溶液浓度降低对裂缝体积进行检测，裂缝内盐溶液低冰点降低裂缝因结冰造成的扩张风险，可以有效解决背景技术中的问题。
4.本发明解决其技术问题所采用的技术方案包括：一方面，提供了一种矿区土壤回填系统，应用于低渗水的地面，所述地面表面布设有分割框，所述分割框上设有若干个上下连通的容置孔，每个容置孔内均设有填充层，每个填充层内均设有液位传感器一，所述分割框上覆盖有覆土层。
5.其中，地面表面靠近其斜坡处产生裂缝，裂缝经过容置孔且容置孔内的水流入到裂缝中。
6.其中，所述裂缝对应的填充层和覆土层剥离，将裂缝中的水抽出，向所述裂缝中加入盐溶液。
7.所述裂缝的开口处封闭填充封闭组件。
8.作为本发明的一种优选技术方案，包括控制器，所述裂缝靠近其开口处设有液位传感器二，所述液位传感器二位于封闭组件下方。
9.所述地面上侧设有覆条，且覆条完全遮挡封闭组件；所述控制器分别与液位传感器一、液位传感器二电连接以为其供电。
10.作为本发明的一种优选技术方案，还包括不少于两个的导管，所述导管的一端位于所述裂缝内，所述导管的另一端贯穿封闭组件、覆条并延伸至覆条的上方。
11.所述导管位于覆条上方的一端安装有封堵头。
12.作为本发明的一种优选技术方案，所述覆土层和分割框之间设有秸秆层。
13.作为本发明的一种优选技术方案，所述秸秆层和分割框之间设有滤水层，所述滤水层和分割框之间设有若干个盲管。
14.作为本发明的一种优选技术方案，所述地面的边坡上安装有若干个金属锚杆。
15.作为本发明的一种优选技术方案，所述封闭组件为蜡或者沥青。
16.另一方面，一种土壤裂缝检测修复方法，包括：地面表面靠近其斜坡处产生裂缝，裂缝经过容置孔且容置孔内的水流入到裂缝中。
17.其中，所述裂缝对应的填充层和覆土层剥离，将裂缝中的水抽出，向所述裂缝中加入盐溶液，并间隔2-48h测定所述裂缝中盐溶液的浓度。
18.裂缝的开口处封闭填充封闭组件。
19.作为本发明的一种优选技术方案，导管的数量为两个，且两个导管均靠近所述裂缝的两边。
20.所述裂缝继续扩张、导致所述裂缝体积增大，裂缝内液面下降。
21.通过其中一个导管向裂缝中注入热水（或蒸汽），另一个导管向外排水（或蒸汽）。
22.作为本发明的一种优选技术方案，所述裂缝的开口处封闭填充封闭组件后、覆条完全遮挡封闭组件。
23.与现有技术相比，本发明的有益效果是：1、本发明示例的矿区土壤回填系统，地面表面靠近其斜坡处产生裂缝，裂缝经过容置孔且容置孔内的水流入到裂缝中，控制器通过液位传感器一检测到分割框中部分的容置孔中水液位降低，实现裂缝的监测预警。
24.2、本发明示例的矿区土壤回填系统，一方面裂缝中加入盐溶液，盐溶液在裂缝的水中充分扩散然后测定所述裂缝中盐溶液的浓度，依据盐溶液浓度的降低得到裂缝的体积，辅助判断裂缝断裂造成边坡坍塌的风险；另一方面裂缝内填充有盐溶液，盐溶液相较于水的冰点低，降低冬季低温造成裂缝内水结冰的风险，避免结冰造成裂缝的发育扩张；再一方面，当裂缝扩张导致封闭组件不能有效的封堵裂缝开口，通过其中一个导管向裂缝中注入热水或者蒸汽，封闭组件遇热软化并封堵裂缝的开口，覆条阻挡并使封闭组件位于裂缝开口处，封闭组件使裂缝内部和分割框隔离，避免分割框容置孔内水和裂缝内盐水混合，降低盐水对覆土层上植物生长的影响。
25.3、本发明示例的矿区土壤回填系统，秸秆层避免铺设覆土层过程中碎土进入到滤水层内间隙影响滤水层积水效果，覆土层粉碎的土壤逐渐变成整块，秸秆层随时间发酵，为覆土层上种植的植物提供养分。
附图说明
26.图1为本发明的一视角结构示意图；图2为本发明的爆炸结构示意图；图3为本发明的裂缝封堵状态结构示意图；图4为图3的a处结构放大示意图。
27.图中：1覆土层、2地面、3控制器、4秸秆层、5滤水层、6盲管、7液位传感器一、8填充层、9分割框、10导管、11封闭组件、12液位传感器二、13覆条。
具体实施方式
28.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完
整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
29.实施例一：请参阅图1-4，本实施例公开一种矿区土壤回填系统，应用于低渗水的地面2，地面2为采石场开采后留下的作业面，地面2表面布设有分割框9，且分割框9靠近边坡，分割框9上设有若干个上下连通的容置孔，每个容置孔内均设有填充层8，每个填充层8内均设有液位传感器一7，分割框9上覆盖有覆土层1，覆土层1覆盖填充层8，覆土层1水平面积为10-50m
²
。
30.地面2上表面靠近其斜坡处产生裂缝，裂缝经过容置孔且容置孔内的水流入到裂缝中，然后将裂缝对应的填充层8和覆土层1剥离，将裂缝中的水抽出，裂缝下部残留有水，向裂缝中加入盐溶液，盐溶液的体积和浓度不做限制；盐溶液优选为饱和溶液。
31.裂缝的开口处封闭填充封闭组件11。
32.优选的，覆土层1和分割框9之间设有秸秆层4，进一步秸秆层4和分割框9之间设有滤水层5，滤水层5和分割框9之间设有若干个盲管6。
33.地面2的边坡上安装有若干个金属锚杆。
34.本实施例封闭组件11为蜡或者沥青；蜡为石蜡熔点57-63℃、聚乙烯蜡102-115℃、eva蜡熔点93-100℃或者pp蜡熔点100-135℃；沥青优选为软化点低于70℃的煤沥青或者软化点低于100℃型号的沥青。
35.覆土层1为可种植植物的熟土；填充层8为沙子、碎石或者设有通水口的塑料框。
36.本实施例还包括控制器3，控制器3与液位传感器一7电连接以为其供电。
37.本实施例的工作过程和原理是：在地面2上表面靠近其边坡2-10m的范围设置分割框9，且分割框9的容置孔内放入填充层8，然后在分割框9上覆盖30-100cm的覆土层1。
38.降水或者灌溉后，水分由覆土层1渗透流入到填充层8内，实现分割框9容置孔的蓄水。
39.当地面2表面靠近其斜坡处产生裂缝，裂缝经过容置孔且对应的容置孔内的水流入到裂缝中，控制器3通过液位传感器一7检测到分割框9中部分的容置孔中水液位降低，裂缝的形成监测方便解决土壤对裂缝遮挡不便于监测裂缝形成的问题；将液位降低的容置孔对应的填充层8和覆土层1剥离，使裂缝露出，将裂缝中的水抽出，裂缝底部残留有水，向裂缝中加入盐溶液，并间隔2-48h使盐溶液在裂缝的水中充分扩散然后测定裂缝中盐溶液的浓度，依据盐溶液浓度的降低得到裂缝大概的体积，辅助判断裂缝断裂造成边坡坍塌的风险。
40.其中，依据盐溶液浓度的降低得到裂缝的体积，通过以下公式获得：v2=v1
×
m1
÷
m2；m1盐溶液稀释前浓度；m2盐溶液稀释后浓度；v1盐溶液稀释前体积；v2盐溶液稀释后体积、即裂缝的体积；裂缝内壁被前期进入的水浸润，后加入的盐溶液被裂缝内壁吸附少对裂缝体积测量影响小，且盐溶液加入后隔2-48h测量浓度，水分蒸发对裂缝的体积测量影响小；并且本实施例对裂缝体积的测量为有误差测量、计算得到裂缝的大概体积，其误差在允许范围内。
41.裂缝的开口处封闭填充封闭组件11，并将填充层8和分割框9修复，然后回填覆土层1。
42.封闭组件11使裂缝内的盐溶液和分割框9容置孔内的水不接触，避免裂缝内的盐溶液扩散到分割框9容置孔内影响覆土层1上种植的植物。
43.灌溉或者降水，水经覆土层1下渗并在填充层8内聚集，使覆土层1上种植的植物生长过程中可以得到水分供应。
44.覆土层1和分割框9之间设有秸秆层4，进一步秸秆层4和分割框9之间设有滤水层5，滤水层5和分割框9之间设有若干个盲管6；滤水层5为沙子或者碎石子，灌溉或者降水过程中覆土层1上的水经秸秆层4下渗并进入到滤水层5内和填充层8内，滤水层5内的水沿盲管6流出至外部积水位置，积水位置为储水罐或者储水池，积水位置的水可以二次浇灌，提高水资源利用率；秸秆层4避免铺设覆土层1碎土进入到滤水层5内间隙影响滤水层5积水效果，且覆土层1粉碎的土壤逐渐变成整块，且秸秆层4随时间发酵，为覆土层1上种植的植物提供养分。
45.优选的，当裂缝威胁过大时，在裂缝对应的边坡安装金属锚杆，增强边坡的稳定性；通过外部的电阻表测量相邻金属锚杆之间的电阻，当测量的两个金属锚杆之间的电阻小于预设值，即测量的金属锚杆均与盐溶液接触，便于确定裂缝在竖直方向扩张范围。
46.盐溶液为氯化钠溶液、碳酸氢钠溶液、硫酸钙溶液等，盐溶液不与石材发生化学反应。
47.分割框9为浇筑在地面2上的水泥；或者分割框9包括黏土和木板框，木板框先放置于地面2上表面，木板框中部设有连通的竖直设置的放置孔，将黏土放置于放置孔，黏土与地面2接触；当分割框9的容置孔内积水时，相邻的容置孔中的水不漫过分割框9无法实现连通流动。
48.进一步的，裂缝内填充有盐溶液，盐溶液相较于水的冰点低，降低冬季低温造成裂缝内水结冰的风险，避免结冰造成裂缝的发育扩张。
49.进一步的，边坡上边沿设置有挡墙。
50.实施例二：如图3、图4所示，本实施例公开了一种矿区土壤回填系统，其结构与实施例一的结构大致相同，不同之处在于，本实施例裂缝靠近其开口处设有液位传感器二12，液位传感器二12位于封闭组件11下方。
51.地面2上侧设有覆条13，且覆条13完全遮挡封闭组件11。
52.控制器3与液位传感器二12电连接以为其供电。
53.优选的控制器3设置在覆土层1上方。
54.控制器3包括但不限为单片机、plc控制器或者计算机，控制器3通过液位传感器一7检测水位、控制器3通过液位传感器二12检测水位均为现有技术中常用的方法，本发明中所使用的控制器3、液位传感器一7、液位传感器二12等均为现有技术中的常用电子元件，其工作方式及电路结构均为公知技术，在此不作赘述。
55.进一步的，液位传感器二12为浮球式液位传感器、超声波液位传感器或者雷达液位传感器。
56.封闭组件11为软橡胶布或者不透水且可扩展的粘接布。
57.本实施例的工作过程和原理是：
当裂缝处理后其扩张发育，裂缝的体积增大导致裂缝中的盐溶液水位下降，控制器3通过液位传感器二12检测裂缝内的水位降低，便于掌握裂缝的发育情况；裂缝内壁为石材其渗透性差，盐溶液因渗透造成的损耗小，且裂缝开口被封闭组件11遮挡、盐溶液不会因蒸发产生损耗，保证检测结果的误差在允许范围内。
58.覆条13完全遮挡封闭组件11，当裂缝发育扩张后、裂缝开口变大、封闭组件11不能有效的封堵裂缝开口，覆条13贴在开口处降低裂缝内盐溶液和填充层8内水的交换，降低填充层8内水盐度上升的速率。
59.进一步的，地面2上表面喷涂或者刷涂有现有技术中常见的防水涂料。
60.实施例三：如图3所示，本实施例公开了一种矿区土壤回填系统，其结构与实施例二的结构大致相同，不同之处在于，本实施例还包括不少于两个的导管10，导管10的一端位于裂缝内，导管10的另一端贯穿封闭组件11、覆条13并延伸至覆条13的上方。
61.导管10位于覆条13上方的一端安装有封堵头。
62.本实施例的工作过程和原理是：控制器3通过液位传感器二12检测裂缝内的水位降低，即裂缝存在扩张发育的风险，封闭组件11不能有效的封堵裂缝开口，将两个导管10上的封堵头均取下，通过其中一个导管10向裂缝中盐水使裂缝内填充盐水，然后通过其中一个导管10向裂缝中注入热水或者蒸汽，封闭组件11遇热软化并漂浮在盐水上，使封闭组件11流动重新封堵裂缝的开口，覆条13阻挡并使封闭组件11位于裂缝开口处，封闭组件11使裂缝内部和分割框9隔离，避免分割框9容置孔内水和裂缝内盐水混合，避免盐水影响覆土层1上植物生长。
63.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。