经过中国地质科学院科研人员一年多的修复试验,北京千灵山景区入口处一块原本白花花的高陡裸露山体已与周围的生态环境融为一体,绿色植被郁郁葱葱,与另一块未修复的山体形成鲜明对比,表明高陡硬岩边坡软体修复技术取得成功。    据项目负责人、中国地质科学院常务副院长朱立新介绍,边坡生态环境,特别是路桥边坡、矿山边坡生态环境治理已成为当前我国面临的一个紧迫的环境课题。千灵山风景区位于京城西部,原为北京著名的石料产地,由于长期开采,形成了大面积的露天采空区。在千灵山景区的入口处,两排裸露的山体就像两块疮疤,影响着千灵山的美丽容颜,对当地的文化、旅游业产生极为不利的影响。千灵山采石留下的石灰岩高陡硬质边坡,工作面陡峭,坡底长70米,高近15米;两侧稍缓坡度近65度,中间近乎直立,达85度。这种矿业开发后留下的生态问题在北方较为普遍,对千灵山进行生态恢复探索示范,对北方硬质、高陡边坡的生态治理恢复具有重要意义。    如何找到经济的、适宜的、低碳环保的修复技术,还千疮百孔的采矿区美丽容姿?2009年底,由中国地质科学院牵头,联合地科院地质力学研究所、北京顺天边坡科技公司、北京矿冶研究总院、山东地矿工程集团公司、中国地质大学等单位,共同申请国土资源公益性行业专项资金项目《矿山高陡硬质边坡生态恢复软体技术研究与示范课题》。项目组经过多方考察和实地调研,将课题的边坡生态恢复现场试验示范基地选择在千灵山,旨在从矿山边坡土地复垦技术入手,借鉴和吸收国外先进的边坡治理技术,通过对千灵山硬质、高陡边坡进行软体技术恢复试验,开展加筋土矿山边坡低碳治理关键技术研发,探索适合我国的边坡软体结构护坡施工工艺,通过生态修复技术配合千灵山景区生态保护区建设,为我国北方矿山高陡硬质边坡推广应用新一代生态恢复技术奠定基础。    朱立新说,从2010年起,中国地质科学院牵头组织修复工程试验、园林绿化、地应力监测、边坡绿化等有关单位科研人员,按照“调查典型矿山—软体技术研发—矿山试验示范—稳定性评价—总结技术规程”的研究方法,调查研究了国外典型矿山和北京西部地区矿山生态修复情况。通过调研,项目组决定采用发达国家第四代生态恢复技术作为主要技术手段。朱立新说,边坡治理技术经过西方国家几十年的研究实践,已从第一代刚性结构技术,发展到第四代环保加筋土柔性边坡治理技术。这一技术以能建立与周围环境一致的植被景观或生态系统,并以其观赏价值、生物生产力或自然保护效果创造经济社会效益,而在矿山生态治理中被广泛采用。但由于第四代生态恢复技术成本高、软体生态恢复系统与矿山岩石边坡的有机结合问题未解决等原因,最近几年引进后,我国仅在河湖堤坝侵蚀等自然边坡的生态恢复中进行了探索应用,固体矿山采矿的生态治理还从未实践应用过。    为了克服第四代生态修复技术在我国水土不服的问题,科研人员开展了适合我国矿山环境现状的加筋土矿山边坡低碳治理关键技术研发。他们对千灵山采石场破损山体进行了详细的工程地质和水文地质调查,对该区岩体稳定性和基础承载力进行测算,开展了京西地区矿山边坡草本植被配型对比试验,以及生态袋雨浸室内模拟实验研究;研发了适合我国北方矿山高陡硬质边坡的生态恢复软体带构筑、软体结构护坡、软体结构施工工艺等一系列软体技术,采用地质工程与生态工程治理结合手段,解决了软体袋、软体结构护坡体与矿山高陡硬质岩石边坡有机结合难题。课题组根据千灵山采石场破损山体的工程地质和水文地质的现状,通过生态袋、植物与土壤基质等构筑绿色植被边坡结构技术,采用岩面碎石清理、钢筋混凝土基础处理、生态袋护坡系统砌筑、挂网喷播绿化和修建排水沟的综合治理方案,对千灵山矿山边坡进行生态恢复治理,在千灵山矿山高陡硬质边坡建立了646平方米试验示范区。经过一个植被生长季节观察,矿区示范段地质环境向良性转化,植被综合覆盖度达到80%以上。    与此同时,课题组在边坡软体修复施工以及完成后进行了为期2年的现场位移的实时监测,获取了应力、应变、塑性区分布等翔实的试验数据和野外监测数据;完成了生态袋抗雨浸性能物理模拟试验、力学性能测试;运用弹塑性理论开展了地质力学模型稳定性计算,提出了综合评价研究生态带—填土—锚杆—岩石边坡的稳定指标,为这一技术的研究、实践、推广应用提供了科学依据。    特别令人欣喜的是,试验示范区软体边坡经受了北京2012年“7·21”特大暴雨的考验,整体稳定可靠。2012年7月21日,北京经历了61年一遇的强降雨,降雨最大点在房山区河北镇,试验示范区正好处于降雨中心区。经现场踏勘发现,千灵山试验示范区软体边坡没有出现塌方和大的变形,全站仪监测边坡变形不超10毫米,经受住了特大暴雨考验。    课题组研发的“自适应软体结构边坡排水沟”、“生态袋加筋挡土墙”两项技术,分别获得国家实用新型专利和国家发明专利。课题组总结了千灵山矿山边坡生态恢复软体技术施工规范,编写的《加筋土边坡治理技术》一书已经出版,提交了《矿山高陡硬质边坡生态恢复软体技术规程》建议稿。通过推广应用,这一技术将会在“美丽中国”建设中发挥巨大作用。 

附件下载：