【摘 要】
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陕南是我国南水北调工程的水源地,也是国家重要的水资源保护区,该地地形地貌以山地丘陵为主,耕地类型主要为坡耕地,水土流失严重。坡改梯工程被实践证明是一项保水、保土和保肥,以及深受农民喜爱的水土保持工程。但该地的土质是粘土含量大的膨胀土,遇水易软化膨胀变形,导致梯田垮坎现象极为严重,为此,当地多采用石坎梯田或预制件坎梯田。随着我国环境保护意识的加强,开山取石被禁止,石料来源短缺,建设石坎梯田成本极高。
【基金项目】
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陕西省科技推广项目:《夯土筑坎技术研究》（编号:K3330218022）；
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陕南是我国南水北调工程的水源地,也是国家重要的水资源保护区,该地地形地貌以山地丘陵为主,耕地类型主要为坡耕地,水土流失严重。坡改梯工程被实践证明是一项保水、保土和保肥,以及深受农民喜爱的水土保持工程。但该地的土质是粘土含量大的膨胀土,遇水易软化膨胀变形,导致梯田垮坎现象极为严重,为此,当地多采用石坎梯田或预制件坎梯田。随着我国环境保护意识的加强,开山取石被禁止,石料来源短缺,建设石坎梯田成本极高。为此,我们尝试使用传统添加剂对当地膨胀土进行改良以获得在梯田建设中良好的适用性。本文分别选取石灰和水泥两种添加剂的2%、4%、6%和8%的四个剂量梯度,通过塑性、膨胀性、抗崩解性和抗冲刷性等室内评价指标筛选出符合改良陕南膨胀土梯田田坎垮坎目标的添加剂类型和剂量;并且结合野外实地夯土筑坎验证和筛选出符合高效、经济和生态环保等目标的添加剂类型、剂量和夯筑工艺。目的是破解陕南地区夯土筑坎材料短缺与存在大量膨胀性粘土土方资源不能充分利用之间的窘境。主要试验结果如下:（1）室内试验结果表明,添加2%石灰和水泥即达到了改良目标。与原状土相比,添加2%的石灰可有效改善膨胀土的塑性、膨胀性和抗冲刷性,但降低了膨胀土的抗崩解性:添加2%的石灰使膨胀土塑性指数降低了18%,膨胀力和膨胀率降为了零,柱形膨胀土样在整个冲刷过程结束后只被冲刷掉了12%,柱形膨胀土样提前14分钟完全崩解。膨胀土的抗崩解性和抗冲刷性的反差试验结果说明了添加2%的石灰可有效改善膨胀土的渗透性,使之能够在薄层水流冲刷下长期不倒。随着石灰含量的增加,膨胀土的塑性、膨胀性、抗冲刷性和抗崩解性等改善效果越好。添加的水泥改良膨胀土的室内试验规律和石灰相似,只是水泥的塑性指数在添加6%的剂量后才会发生显著降低,4%水泥的抗崩解性远逊于4%石灰。（2）野外试验结果表明添加2%的石灰以全坎的形式夯筑梯田是最高效、经济和环保的。添加3%石灰以全坎的形式夯筑的田坎的改良效果最好,保存度超过95%,几乎未发生垮塌。2%石灰全坎夯筑的田坎虽然用料和3%石灰隔20cm土层夯筑的相差不大,但改良效果要比其高一个等级。水泥改良膨胀土田坎垮坎规律和石灰相似,但在相同筑坎工艺和相同掺量的情况下,石灰的改良效果都要优于水泥一个等级。从生态环保的角度出发,添加3%石灰和水泥的梯田田坎上的植被生长情况都要次于素土,2%的则和素土区别不大。从经济的角度出发,添加石灰改良膨胀土梯田田坎的筑坎方式比石坎梯田每公顷便宜25万元,显著降低了夯筑成本。石灰夯筑的比水泥更便宜。从室内和野外试验相结合的角度出发,采用石灰和水泥改良膨胀土修筑梯田田坎是可行的,最优的修筑方案就是2%的石灰全坎形式夯筑。
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