夏 冬 李富平 袁雪濤 郗紅超(1.華北理工大學(xué)礦業(yè)工程學(xué)院，河北 唐山 063009；2.河北省礦業(yè)開發(fā)與安全技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河北 唐山 063009)

采礦業(yè)是國家經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)之一，而采礦業(yè)給國家經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展做出貢獻(xiàn)的同時(shí),也影響了礦區(qū)及其周邊環(huán)境，造成了一系列的生態(tài)環(huán)境問題[1]?？v觀國內(nèi)外礦山開采的歷史可以發(fā)現(xiàn)，超過90%的鐵礦資源和大部分煤炭資源均采用露天開采的方式進(jìn)行開采，即便很多礦山面臨露天轉(zhuǎn)地下開采，但今后較長一段時(shí)間內(nèi)，露天開采礦山的數(shù)量仍不會(huì)明顯減少，尤其是石灰石等建材礦山，即使轉(zhuǎn)入地下開采或閉坑，其造成的生態(tài)環(huán)境問題，特別是露天開采形成的巖質(zhì)邊坡生態(tài)恢復(fù)與重建問題并沒有得到有效的解決[2]。由于露天開采形成的邊坡高度高、坡度陡，植物很難適應(yīng)其極端惡劣的立地條件，因此生態(tài)恢復(fù)與重建的重點(diǎn)與難點(diǎn)均是裸露的巖質(zhì)邊坡[3]。就全國范圍而言，無論是鐵礦開采、煤礦開采還是石灰石礦開采所形成的巖質(zhì)邊坡，到目前為止，絕大部分都沒有得到生態(tài)恢復(fù)與重建[4]。

露天礦巖質(zhì)邊坡生態(tài)恢復(fù)與重建是礦區(qū)生態(tài)環(huán)境保護(hù)與植被恢復(fù)面臨的重大技術(shù)難題之一。當(dāng)前，露天礦裸露巖質(zhì)邊坡植被恢復(fù)大多借鑒較為成熟的公路邊坡植被恢復(fù)技術(shù)，如客土噴播技術(shù)[5]、植被混凝土防護(hù)技術(shù)[6-8]、三維植被網(wǎng)噴播技術(shù)[9-12]、飄臺(tái)法、植生袋法[13-16]、厚層基材噴播技術(shù)[17-20]、爆破燕窩生態(tài)重建技術(shù)、藤本護(hù)坡技術(shù)[21-26]等。上述各技術(shù)在高速公路巖質(zhì)邊坡生態(tài)恢復(fù)與重建中得到了廣泛的應(yīng)用，對(duì)指導(dǎo)巖質(zhì)邊坡生態(tài)恢復(fù)與重建具有重要的指導(dǎo)意義。對(duì)于露天礦，巖質(zhì)邊坡生態(tài)恢復(fù)與重建技術(shù)的選取應(yīng)在礦區(qū)地質(zhì)、氣候、土壤、生物、開采現(xiàn)狀調(diào)查的基礎(chǔ)上，充分考慮邊坡高度、坡面角、巖性、巖體結(jié)構(gòu)空間幾何信息、巖體風(fēng)化程度及巖體質(zhì)量等級(jí)等因素對(duì)生態(tài)重建技術(shù)選取的影響，而在實(shí)際應(yīng)用過程中，并未充分考慮邊坡巖體結(jié)構(gòu)空間幾何信息及巖體質(zhì)量等級(jí)對(duì)生態(tài)重建技術(shù)選取的制約作用?；诖?，本研究將對(duì)國內(nèi)外常用的生態(tài)重建技術(shù)進(jìn)行綜述，并對(duì)基于巖體結(jié)構(gòu)數(shù)字識(shí)別的露天礦巖質(zhì)邊坡生態(tài)重建技術(shù)研究應(yīng)用前景進(jìn)行了展望。

1 巖體結(jié)構(gòu)數(shù)字識(shí)別研究現(xiàn)狀

露天礦邊坡巖體的空間結(jié)構(gòu)及邊坡的高度、坡面角的角度、巖性、邊坡巖體的風(fēng)化程度等因素不僅影響邊坡的整體穩(wěn)定性，而且對(duì)生態(tài)重建方案的選取同樣產(chǎn)生重要影響。在巖體結(jié)構(gòu)空間幾何信息獲取方面，眾多學(xué)者根據(jù)其實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)提出多種方法，傳統(tǒng)的方法主要有測(cè)線法[27-28]、精測(cè)線法[29]、鉆孔定向取芯法[30]、孔內(nèi)照相法[31]、孔內(nèi)電視法[32]和取樣窗法[33-34]等。上述獲取巖體結(jié)構(gòu)信息的方法各有其優(yōu)缺點(diǎn)，測(cè)線法和精測(cè)線法獲取的巖體結(jié)構(gòu)信息較為準(zhǔn)確，但其共同缺點(diǎn)是受地形因素影響大，且效率不高；孔內(nèi)照相法、孔內(nèi)電視法和鉆孔定向取芯法是通過數(shù)量較少的孔內(nèi)信息獲取巖體結(jié)構(gòu)信息，這幾種方法的缺點(diǎn)是不能全面反映大范圍巖體結(jié)構(gòu)的空間幾何信息且成本高、效率低；取樣窗法主要用于統(tǒng)計(jì)單位面積內(nèi)的節(jié)理信息[33]。隨著科技的進(jìn)步，數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量技術(shù)和三維激光掃描技術(shù)以其自身的優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用于實(shí)際的巖體工程中，但三維激光掃描技術(shù)的掃描精度受激光測(cè)距和點(diǎn)云密度的制約[35-36]，使其應(yīng)用范圍受到一定程度的限制，而數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量技術(shù)作為一種全新、快速、高效、準(zhǔn)確、全面地獲取隨機(jī)巖體結(jié)構(gòu)信息的方法，在求解結(jié)構(gòu)面方位和規(guī)模信息方面顯得尤為先進(jìn)[37-38]。該方法的優(yōu)點(diǎn)是依據(jù)非接觸測(cè)量手段，提供基于三維空間坐標(biāo)數(shù)據(jù)和實(shí)體模型的數(shù)字產(chǎn)品[39-40]，通過一系列的數(shù)據(jù)處理和分析，可直觀地反映所測(cè)范圍內(nèi)巖體結(jié)構(gòu)空間幾何信息，并根據(jù)所獲取的巖體結(jié)構(gòu)空間幾何信息建立巖體結(jié)構(gòu)的實(shí)體模型[41]，該模型可再現(xiàn)所測(cè)區(qū)域巖體結(jié)構(gòu)面的產(chǎn)狀及線密度等信息[42]。通過對(duì)比分析上述各巖體結(jié)構(gòu)信息獲取方法的優(yōu)缺點(diǎn)及適用范圍，將傳統(tǒng)的方法與非接觸測(cè)量技術(shù)相結(jié)合(如將孔內(nèi)電視法和數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量技術(shù)相結(jié)合)，不僅可以快速獲取巖體表面結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀、跡長、線密度等空間幾何信息，而且可以獲取巖體不同深度范圍結(jié)構(gòu)面空間幾何信息，這些信息的精確獲取，不僅為邊坡穩(wěn)定性分析提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，更為巖質(zhì)邊坡生態(tài)重建技術(shù)的選取及植物選型提供參考。

2 巖質(zhì)邊坡生態(tài)重建技術(shù)研究現(xiàn)狀

日本、英國、澳大利亞、美國等國家在巖質(zhì)邊坡植被恢復(fù)與景觀再造方面開展的研究工作較早，這些國家依據(jù)自身的實(shí)際條件，通過半個(gè)多世紀(jì)的理論及工程實(shí)踐研究，形成了適宜于本國環(huán)境條件的生態(tài)修復(fù)的理論與技術(shù)方法。上述國家中，日本在公路沿線巖質(zhì)邊坡植被護(hù)坡研究方面處于國際領(lǐng)先地位且具有很強(qiáng)的代表性[43]。在歐美等發(fā)達(dá)國家，噴混植生技術(shù)是近年來應(yīng)用最為廣泛的邊坡生態(tài)重建技術(shù)[44]。隨著技術(shù)的進(jìn)步和人民環(huán)保意識(shí)的加強(qiáng)，高分子穩(wěn)定劑在美、日等國家的邊坡生態(tài)防護(hù)中得到了廣泛的應(yīng)用[45-46]。Alday等[47]對(duì)礦山廢棄地植被恢復(fù)后的生態(tài)演替規(guī)律進(jìn)行了實(shí)地調(diào)查與分析。

我國在巖質(zhì)邊坡生態(tài)重建方面的理論與實(shí)踐研究較歐美等發(fā)達(dá)國家開展得相對(duì)較晚，隨著國家對(duì)邊坡生態(tài)防護(hù)技術(shù)尤其是礦山巖質(zhì)邊坡生態(tài)防護(hù)技術(shù)重視程度的提高，我國在這方面的研究得到了快速發(fā)展[48]。目前，眾多學(xué)者及工程技術(shù)人員對(duì)巖質(zhì)邊坡生態(tài)重建技術(shù)主要集中于植被混凝土防護(hù)技術(shù)、客土噴播技術(shù)、三維植被網(wǎng)噴播技術(shù)、厚層基材噴播技術(shù)、植生袋生態(tài)重建技術(shù)等方面的研究。

2.1 植被混凝土防護(hù)技術(shù)

植被混凝土防護(hù)技術(shù)是在液壓噴播技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，該技術(shù)主要針對(duì)高速公路與鐵路沿線高陡巖質(zhì)邊坡生態(tài)修復(fù)技術(shù)難度大而開發(fā)的。該技術(shù)是將土壤(主要是工程區(qū)附近的沙壤土)、膠凝材料(主要是低堿度水泥)、保水劑、草本及灌木種子、水等按適宜的比例混合后配制混凝土拌合物。其主要優(yōu)點(diǎn)是材料來源廣、具有與土壤相似的多孔結(jié)構(gòu)、具有一定的強(qiáng)度和抗侵蝕能力，且施工機(jī)械化程度高[6]。

目前，該技術(shù)主要集中于植被混凝土成分及其比例以及其基本力學(xué)參數(shù)的研究，而關(guān)于植被混凝土—根系—巖質(zhì)邊坡的整體穩(wěn)定性、植被混凝土中營養(yǎng)成分的變化規(guī)律、植被恢復(fù)后的生態(tài)演替規(guī)律、生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性及混凝土中水分的儲(chǔ)存及運(yùn)移規(guī)律等方面的研究基礎(chǔ)相對(duì)較為薄弱，研究成果相對(duì)較少。

在植被混凝土成分及其比例以及其基本力學(xué)參數(shù)研究方面，許文年等[49-50]對(duì)植被混凝土有機(jī)質(zhì)成分及含量對(duì)其強(qiáng)度的影響規(guī)律開展了一系列的試驗(yàn)研究，結(jié)果表明有機(jī)質(zhì)含量與其強(qiáng)度呈負(fù)相關(guān)；李富平等[51-52]為降低礦區(qū)邊坡生態(tài)重建成本，開發(fā)出以鐵尾礦為基礎(chǔ)材料，低堿度硫鋁酸鹽水泥、糠醛渣、蘑菇渣、秸稈纖維、保水劑、黏合劑、有機(jī)肥等為基質(zhì)配比的植被混凝土，并對(duì)該植被混凝土的生物適宜性和基本力學(xué)參數(shù)開展了試驗(yàn)研究；夏振堯等[6]研究了水灰比、有機(jī)質(zhì)摻量和水泥含量對(duì)植被混凝土護(hù)坡基材初期強(qiáng)度的影響程度，結(jié)果表明上述3因素對(duì)植被混凝土初期強(qiáng)度的影響依次增大；梁永哲等[19]開展了植物纖維對(duì)植被混凝土抗凍耐久性影響的試驗(yàn)研究，結(jié)果表明當(dāng)棕纖維與黃麻纖維的含量分別為0.6%和0.9%時(shí)，植物纖維對(duì)植被混凝土的耐久性具有顯著的提高作用；Harianto等[54]的研究成果表明，植物纖維可明顯改善植被混凝土的持水性、保水性、干縮性、抗拉和抗剪等物理力學(xué)特性；張振東等[8]將斷級(jí)配植被混凝土應(yīng)用于巖質(zhì)邊坡生態(tài)護(hù)坡中，并在此領(lǐng)域開展了相關(guān)的研究工作，結(jié)果表明斷級(jí)配全填式植被混凝土具有生態(tài)重建效果好和抗沖刷性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。

在植被混凝土—根系—巖質(zhì)邊坡的整體穩(wěn)定性方面，李紹才等[55]為探究根系與巖土體相互作用的力學(xué)機(jī)理，開展了原位抗拉拔試驗(yàn)，結(jié)果表明根系直徑和類型是控制其抗拉強(qiáng)度的關(guān)鍵因素，研究成果為巖質(zhì)邊坡生態(tài)重建植物選型和工程設(shè)計(jì)提供了參考；張翔宇等[56]采用單因素試驗(yàn)方案，就根絲植入與土體強(qiáng)度之間的關(guān)系開展了試驗(yàn)研究，結(jié)果表明根絲豎向放置對(duì)土體強(qiáng)度增強(qiáng)作用最為明顯；Katuwal等[57]以含黑麥草根系的根—土復(fù)合體為研究對(duì)象，對(duì)不同含根量的土體開展了抗剪強(qiáng)度試驗(yàn)研究，結(jié)果表明含根量是控制根—土復(fù)合體抗剪強(qiáng)度的關(guān)鍵因素，且其強(qiáng)度與根系密度呈正相關(guān)；Ghestem等[58]為研究根系數(shù)量與根—土復(fù)合體強(qiáng)度之間的關(guān)系，以含鹽膚木、麻風(fēng)樹和蓖麻3種植物根系的根—土復(fù)合體為研究對(duì)象，對(duì)其開展了抗剪強(qiáng)度試驗(yàn)研究，結(jié)果表明細(xì)根數(shù)量是影響對(duì)根—土復(fù)合體抗剪強(qiáng)度的關(guān)鍵因素；黃曉樂等[59]分別對(duì)含紫花苜蓿、狗牙根根系的根—土復(fù)合體進(jìn)行抗剪強(qiáng)度與分形特征開展了系統(tǒng)的試驗(yàn)研究，結(jié)果表明，根—土復(fù)合體的抗剪強(qiáng)度隨根系分形維數(shù)的增加呈先增后減的趨勢(shì)；丁瑜等[60]對(duì)4種不同粗糙度的護(hù)坡基材土—巖接觸面開展了原位剪切試驗(yàn)，研究成果為解決基材土—巖接觸區(qū)域的整體穩(wěn)定性提供了必要的依據(jù)和指導(dǎo)。Tardio等[61]的研究表明，剪切位移對(duì)根—土復(fù)合體抗剪強(qiáng)度的貢獻(xiàn)率呈負(fù)相關(guān)；Rahardjo等[62]對(duì)灌木和深根系草本植物根系對(duì)邊坡加固作用開展了研究，提出了一種綜合分析應(yīng)力—應(yīng)變計(jì)算連續(xù)土質(zhì)邊坡穩(wěn)定性的方法。

在植被混凝土營養(yǎng)成分變化規(guī)律、植被恢復(fù)后生態(tài)演替規(guī)律、生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性及混凝土植生基質(zhì)中水分儲(chǔ)存及運(yùn)移規(guī)律等方面，杜祥運(yùn)等[63]以雙漢口水電站貧瘠土壤配制的植被混凝土為研究對(duì)象，開展了活化菌劑施用量對(duì)基材肥料及狗牙根生長狀況的影響規(guī)律的研究，結(jié)果表明活化菌劑的添加量為基礎(chǔ)質(zhì)量的6%～9%時(shí)，可顯著改善植被混凝土的理化性質(zhì)；陳璋等[64]對(duì)巖質(zhì)邊坡生態(tài)防護(hù)系統(tǒng)中微量元素徑流損失模型開展了試驗(yàn)研究，研究成果為植被混凝土養(yǎng)分設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)；宋媛媛等[65]為研究人工土壤養(yǎng)分隨降雨徑流損失規(guī)律，對(duì)人工土壤中氮、磷、氯元素受降雨侵蝕流失規(guī)律開展了試驗(yàn)研究，研究結(jié)果為人工土壤設(shè)計(jì)提供指導(dǎo)；李林霞等[66]的研究表明，合理的植物配置模式是促進(jìn)群落向正演替方向發(fā)展的關(guān)鍵因素；張俊云等[67]采用人工降雨的方式研究了巖質(zhì)邊坡植被護(hù)坡系統(tǒng)的水分平衡和運(yùn)移規(guī)律，研究成果為巖質(zhì)邊坡植被防護(hù)系統(tǒng)的水分平衡控制提供依據(jù)。

上述眾多學(xué)者的研究成果有力地推動(dòng)了植被混凝土防護(hù)技術(shù)在巖質(zhì)邊坡生態(tài)重建中的應(yīng)用，但在應(yīng)用該技術(shù)的過程中，并未充分考慮巖體裂隙的發(fā)育程度、邊坡高度、坡面角及巖性對(duì)植被混凝土基材配比、植物選型的影響，而對(duì)于巖質(zhì)邊坡植被混凝土生態(tài)重建工程而言，植物的地境條件由巖體裂隙的發(fā)育程度、優(yōu)勢(shì)結(jié)構(gòu)面的方向、結(jié)構(gòu)面的連通性、巖性和溫度等條件構(gòu)成[68]。因此，在應(yīng)用植被混凝土生態(tài)防護(hù)技術(shù)時(shí)，充分考慮植物的地境條件，不僅可優(yōu)化植被混凝土的配比，降低生態(tài)重建成本，而且可優(yōu)選適生植物，增強(qiáng)植被混凝土基質(zhì)—根系—巖質(zhì)邊坡坡面的整體穩(wěn)定性。

2.2 客土噴播技術(shù)

客土噴播技術(shù)是將土壤、有機(jī)肥料、保水劑、酸堿調(diào)節(jié)劑、適宜的植物種子等混合均勻后，借助柱塞泵和空氣壓縮機(jī)提供的動(dòng)力將上述混合物噴射到巖體或土體坡面上形成植物生長的土壤層[69]。該技術(shù)具有成本低、工藝簡(jiǎn)單和施工速度快等優(yōu)點(diǎn)，主要適用于硬土質(zhì)邊坡、風(fēng)化的巖質(zhì)邊坡、軟巖邊坡等，對(duì)裂隙發(fā)育的巖質(zhì)邊坡生態(tài)防護(hù)效果尤為明顯。李映等[70]對(duì)木質(zhì)素含量與客土噴播材料抗剪強(qiáng)度參數(shù)之間的內(nèi)在關(guān)系開展了研究工作，結(jié)果表明木質(zhì)素可顯著增強(qiáng)基質(zhì)的抗剪強(qiáng)度，研究成果為客土噴播基材的合理配比提供了借鑒和參考；楊奇等[71]開展了巖體表面粗糙度對(duì)客土噴播基材整體穩(wěn)定性影響的研究工作，結(jié)果表明巖體表面粗糙度對(duì)噴播基材的整體穩(wěn)定性起控制作用；田開洋[72]對(duì)客土噴播等生態(tài)重建技術(shù)的作用原理及其優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了詳細(xì)的論述與分析；孫汝斌等[73]對(duì)宜興廢棄礦山掛網(wǎng)客土噴播區(qū)植被前、后期的養(yǎng)護(hù)與管理進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，研究成果為客土噴播區(qū)植被養(yǎng)護(hù)與管理方案的制定提供參考；翟文光等[74]對(duì)客土噴播、混噴植生、生態(tài)植被毯等19種生態(tài)防護(hù)技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)、適用范圍及施工工藝原理進(jìn)行了詳細(xì)的分析，分析結(jié)果為高速公路沿線巖質(zhì)邊坡景觀提升及生態(tài)防護(hù)提供指導(dǎo)；黃燕[75]將客土噴播技術(shù)應(yīng)用于黃南線二期改造工程，取得了良好生態(tài)防護(hù)效果；郭東升等[76]對(duì)客土噴播技術(shù)的經(jīng)濟(jì)可行性及其效益進(jìn)行了分析，并將客土噴播技術(shù)應(yīng)用于礦山地質(zhì)環(huán)境的治理；王來永等[77]綜述了客土噴播技術(shù)的發(fā)展概況、施工要點(diǎn)、在道路護(hù)坡、礦山及水利工程中的應(yīng)用，并對(duì)其發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了展望；田繼龍等[78]通過對(duì)各邊坡生態(tài)防護(hù)技術(shù)對(duì)比分析后認(rèn)為該技術(shù)可用于公路等邊坡的生態(tài)防護(hù)。

上述學(xué)者和工程技術(shù)人員的研究和工程實(shí)踐表明，客土噴播技術(shù)有其自身的優(yōu)點(diǎn)和適用性，可作為邊坡生態(tài)恢復(fù)與重建的備選方案之一，但在實(shí)際的工程應(yīng)用過程中，眾多學(xué)者和工程技術(shù)人員并未充分考慮邊坡角度、坡面特征對(duì)客土噴播根—土復(fù)合體與邊坡的整體穩(wěn)定性的影響，而研究表明，邊坡角度和邊坡表面巖體節(jié)理裂隙的發(fā)育程度及優(yōu)勢(shì)結(jié)構(gòu)面的產(chǎn)狀是影響根—土復(fù)合體與邊坡的整體穩(wěn)定性的關(guān)鍵因素。

2.3 三維植被網(wǎng)噴播技術(shù)

三維網(wǎng)噴播技術(shù)是利用活性植物并結(jié)合土工合成材料，在坡面構(gòu)建具有自身生長能力的生態(tài)防護(hù)系統(tǒng)，通過植物生長對(duì)邊坡進(jìn)行加固的一門技術(shù)[10]。該技術(shù)具有施工簡(jiǎn)便、效率高、成本低及生態(tài)防護(hù)效果好等優(yōu)點(diǎn)[11]，其施工過程主要包括坡面整理、掛網(wǎng)錨固、種子的選擇與處理、種植基材混合配制、種植基材噴固、覆蓋無紡布、后期的養(yǎng)護(hù)與管理。

眾多學(xué)者和工程技術(shù)人員對(duì)三維網(wǎng)噴播技術(shù)在巖質(zhì)邊坡生態(tài)重建中的應(yīng)用開展了大量的理論與實(shí)踐研究。陳浩明等[79]采用三維植被網(wǎng)護(hù)坡技術(shù)對(duì)臺(tái)山核電廠淡水水源地左右壩肩進(jìn)行了生態(tài)防護(hù)，取得了良好的防護(hù)效果；鐘春欣等[12]對(duì)三維網(wǎng)加筋草皮坡面土壤抗侵蝕機(jī)理進(jìn)行了試驗(yàn)研究，結(jié)果表明加筋草皮可顯著減少坡面徑流的侵蝕模數(shù)；肖衡林等[80]對(duì)三維網(wǎng)指標(biāo)合理選擇問題進(jìn)行了理論推導(dǎo)和試驗(yàn)研究；顧晶[81]將三維網(wǎng)噴播植草技術(shù)應(yīng)用于廣州—惠州蘿崗段高速公路巖質(zhì)邊坡生態(tài)恢復(fù)與重建，取得了良好的治理效果；蹇華雄等[82]對(duì)三維植被網(wǎng)噴播技術(shù)的材料要求及施工質(zhì)量控制檢驗(yàn)指標(biāo)進(jìn)行了說明，指出在應(yīng)用該技術(shù)時(shí)，材料的物理力學(xué)性能及基材的配比要求必須符合一定的條件；肖成志等[83]對(duì)三維土工網(wǎng)墊植草護(hù)坡性能和坡面徑流沖刷機(jī)制開展了系統(tǒng)的試驗(yàn)研究；羅藝偉等[84]采用三維植被網(wǎng)植被護(hù)坡技術(shù)對(duì)強(qiáng)、全風(fēng)化花崗巖的巖質(zhì)邊坡進(jìn)行生態(tài)恢復(fù)與重建，結(jié)果表明該技術(shù)對(duì)上述所述巖質(zhì)邊坡具有良好的生態(tài)防護(hù)作用。

上述研究成果表明，三維網(wǎng)噴播技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)一步推動(dòng)了邊坡生態(tài)恢復(fù)與重建技術(shù)的發(fā)展。但對(duì)于實(shí)際的巖質(zhì)邊坡工程，在應(yīng)用該技術(shù)的過程中并未充分考慮邊坡坡面特征、邊坡巖體結(jié)構(gòu)的空間幾何信息、邊坡高度及坡面角等因素對(duì)該技術(shù)適用性的制約，而這些因素對(duì)植被網(wǎng)材料選取、噴播材料配比及植物選型均具有重要影響。因此，在應(yīng)用該技術(shù)之前，需對(duì)影響該技術(shù)的邊坡坡面特征、邊坡巖體結(jié)構(gòu)的空間幾何信息、邊坡高度及坡面角等進(jìn)行詳細(xì)的調(diào)查，為植被網(wǎng)材料合理選用、噴播基材配比及植物選型提供依據(jù)。

2.4 厚層基材噴播技術(shù)

厚層基材噴播技術(shù)是隨公路及礦山巖質(zhì)邊坡生態(tài)修復(fù)難度大而發(fā)展起來的一種新型生態(tài)防護(hù)技術(shù)。該技術(shù)是利用空氣壓縮機(jī)和混噴機(jī)械組成的噴播系統(tǒng)，將混有適宜植物種子的種植基質(zhì)噴射到需進(jìn)行生態(tài)修復(fù)的邊坡坡面上。種植基質(zhì)中含有黏結(jié)劑，由于黏結(jié)劑的黏結(jié)作用和鐵絲網(wǎng)及部分植物根系的加筋作用，進(jìn)而可以在坡面上形成一個(gè)既穩(wěn)定又適宜植物生長的植生層。該技術(shù)對(duì)于施工和管理難度大的裸露巖質(zhì)邊坡生態(tài)恢復(fù)具有明顯優(yōu)勢(shì)[18]。

在厚層基材噴播技術(shù)的研究與應(yīng)用方面，眾多學(xué)者與工程技術(shù)人員進(jìn)行了大量的理論與實(shí)踐研究工作。張俊云等[17]研發(fā)出厚層基材噴射植被護(hù)坡技術(shù)，簡(jiǎn)稱TBS技術(shù)(Thick-layer Base Material Spraying)，TBS技術(shù)解決了巖石邊坡無法生長植物的難題；張季如等[85]研制的適宜灌、草生長的ZZLS生態(tài)護(hù)坡材料具有較強(qiáng)的抗侵蝕能力；李義強(qiáng)等[86]以處于半干旱區(qū)域的京承高速三期沿線巖質(zhì)邊坡為研究對(duì)象，從適生植物篩選、技術(shù)適宜性評(píng)價(jià)等方面開展厚層基材噴播技術(shù)的研究工作，研究成果對(duì)指導(dǎo)該區(qū)域公路沿線巖質(zhì)邊坡植被恢復(fù)與重建具有一定的指導(dǎo)意義；張俊云等[17]對(duì)噴播基材的收縮恢復(fù)性開展了試驗(yàn)研究，研究成果為噴播材料選取及配比提供了理論依據(jù)；黃滔等[87]詳細(xì)介紹了厚層基材噴播技術(shù)的施工過程并將該技術(shù)應(yīng)用于邵懷高速公路沿線巖質(zhì)邊坡的生態(tài)防護(hù)，取得了良好的防護(hù)效果；楊悅舒等[88]以恢復(fù)生態(tài)學(xué)為理論依據(jù)，在綜合分析水對(duì)水電工程區(qū)域氣候、地質(zhì)、水體、水文、土壤和生物影響的基礎(chǔ)上，采用厚層噴播和植被混凝土技術(shù)對(duì)向家壩水電工程擾動(dòng)邊坡進(jìn)行生態(tài)防護(hù)，結(jié)果表明上述2種生態(tài)防護(hù)技術(shù)均取得了良好的生態(tài)景觀效應(yīng)。

上述學(xué)者從厚層基材噴播技術(shù)的適用條件、基材配比、基材的力學(xué)性質(zhì)、植物選型、施工工藝與技術(shù)、生態(tài)防護(hù)效果等方面開展了系統(tǒng)的研究工作，這些研究工作所取得的成果促進(jìn)了厚層基材噴播技術(shù)在高速公路沿線、水電工程等邊坡生態(tài)重建中的應(yīng)用，但在應(yīng)用該技術(shù)時(shí)，同樣沒有充分考慮邊坡巖體的巖性、坡面巖體的風(fēng)化程度、巖體節(jié)理裂隙的發(fā)育程度及巖體結(jié)構(gòu)面的產(chǎn)狀對(duì)基材配比、鐵絲網(wǎng)網(wǎng)格大小、網(wǎng)格鐵絲直徑、植物選型等的影響。

2.5 植生袋生態(tài)重建技術(shù)

植生袋是目前高速公路、露天礦巖質(zhì)邊坡及矸石山生態(tài)恢復(fù)與重建的重要材料之一，主要由培養(yǎng)土、植物種子和可降解的包裝袋組成[13]。該技術(shù)的施工工藝主要包括植生袋的制備、基質(zhì)備料、裝袋、運(yùn)送至工作面、植生袋碼放與固定和養(yǎng)護(hù)等工藝過程[16]。由于植生袋生態(tài)防護(hù)技術(shù)具有施工工藝簡(jiǎn)單、復(fù)墾效果好、運(yùn)輸方便、成本低等優(yōu)點(diǎn)，因而可將其作為巖質(zhì)邊坡生態(tài)防護(hù)的備選方案之一。魯明星等[14]將植生袋技術(shù)應(yīng)用于鐵礦巖質(zhì)邊坡生態(tài)防護(hù)工程并對(duì)邊坡的穩(wěn)定性進(jìn)行分析，結(jié)果顯示植生袋生態(tài)防護(hù)技術(shù)可顯著增強(qiáng)邊坡的安全系數(shù)；羅敏敏等[89]提出生態(tài)袋+SNS柔性生態(tài)防護(hù)技術(shù)并將該技術(shù)應(yīng)用于巖質(zhì)邊坡生態(tài)恢復(fù)與重建工程中，該方法的成功應(yīng)用為解決巖質(zhì)陡坡的生態(tài)防護(hù)提供了新的方法和思路；陳冀川等[15]探討了植生袋技術(shù)在巖質(zhì)邊坡生態(tài)景觀設(shè)計(jì)中的作用，為巖質(zhì)邊坡生態(tài)恢復(fù)與重建拓寬了思路。

綜上所述，眾多學(xué)者與工程技術(shù)人員的理論與實(shí)踐研究成果推動(dòng)了巖質(zhì)邊坡生態(tài)重建技術(shù)的快速發(fā)展，但其工作重點(diǎn)大多集中于護(hù)坡技術(shù)、植物選型、植生基質(zhì)配比、植生基質(zhì)物理力學(xué)參數(shù)、植生基質(zhì)中養(yǎng)分和水分的變化規(guī)律以及施工后的養(yǎng)護(hù)等方面。事實(shí)上，巖質(zhì)邊坡坡度、邊坡高度、坡面巖性及其風(fēng)化程度、坡面節(jié)理裂隙的發(fā)育情況及優(yōu)勢(shì)結(jié)構(gòu)面的方位均對(duì)植物選型、植生基質(zhì)配比、護(hù)坡技術(shù)選擇具有不同程度的制約作用。而在實(shí)際應(yīng)用過程中大多數(shù)學(xué)者和工程技術(shù)人員并未充分考慮上述各因素對(duì)生態(tài)重建技術(shù)、植生基質(zhì)配比及植物選型的影響。

3 巖質(zhì)邊坡生態(tài)重建技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)與展望

(1)巖質(zhì)邊坡生態(tài)恢復(fù)與重建適生植物篩選與生態(tài)系統(tǒng)長期穩(wěn)定性是巖質(zhì)邊坡植被恢復(fù)成效的關(guān)鍵性因素之一，生物多樣性是保證生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定的基礎(chǔ)，如何根據(jù)邊坡所處區(qū)域氣候、水文、土壤等自然條件以及邊坡巖體結(jié)構(gòu)面調(diào)查結(jié)果，采用喬、灌、草、藤本植物構(gòu)建穩(wěn)定的生態(tài)系統(tǒng)是巖質(zhì)邊坡生態(tài)恢復(fù)與重建是否能夠?qū)崿F(xiàn)的基礎(chǔ)前提，這方面的研究工作尚需完善與發(fā)展。

(2)低成本巖質(zhì)邊坡植生基材還有待于進(jìn)一步研制與開發(fā)。植生基材作為植物生長的基礎(chǔ)，其力學(xué)穩(wěn)定性和營養(yǎng)的持久性是植被恢復(fù)與重建能否成功的關(guān)鍵，植生基材的研制力求以“利廢恢復(fù)”為原則，盡量利用礦山廢棄物如尾礦等為基本原料，輔以緩釋肥料、黏結(jié)材料、有機(jī)肥料、工業(yè)廢料等，研制出適宜于植物生長、與坡面黏結(jié)力強(qiáng)、成本低廉的植生基質(zhì)。

(3)邊坡坡面—植生基質(zhì)—根系統(tǒng)一體(三位一體)的相互作用機(jī)理及其整體力學(xué)穩(wěn)定性仍然需要深入的研究。隨著試驗(yàn)監(jiān)測(cè)手段和數(shù)值模擬技術(shù)的進(jìn)一步完善，在獲取邊坡坡面角、坡面巖體力學(xué)性質(zhì)、坡面節(jié)理裂隙發(fā)育及分布情況以及坡面平整程度等方面信息的基礎(chǔ)上，結(jié)合不同植物品種、不同苗期以及不同配比情況下基材的物理力學(xué)性質(zhì)，用三維數(shù)值模擬軟件開展數(shù)值模擬研究，將數(shù)值模擬結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析，探索其整體穩(wěn)定性變化規(guī)律，揭示邊坡坡面—植生基質(zhì)—植物根系相互作用機(jī)理。

(4)露天礦巖質(zhì)邊坡生態(tài)重建過程中，在礦區(qū)地質(zhì)概況、氣候、土壤、生物、開采現(xiàn)狀調(diào)查的基礎(chǔ)上，充分考慮邊坡高度、坡面角、巖性及其風(fēng)化程度、坡面節(jié)理裂隙發(fā)育情況及優(yōu)勢(shì)結(jié)構(gòu)面的方位、坡面粗糙度、坡面巖體質(zhì)量等級(jí)，提出基于巖體結(jié)構(gòu)數(shù)字識(shí)別的露天礦巖質(zhì)邊坡生態(tài)重建技術(shù)。

(5)露天礦巖質(zhì)邊坡生態(tài)重建技術(shù)研究的最終目的是為工程服務(wù)，為巖質(zhì)邊坡生態(tài)重建提供理論依據(jù)和技術(shù)支持，如何將篩選的適生植物、低成本的植生基材、邊坡坡面—植生基質(zhì)—根系統(tǒng)一體相互作用機(jī)理及基于巖體結(jié)構(gòu)數(shù)字識(shí)別的露天礦巖質(zhì)邊坡生態(tài)重建技術(shù)等研究成果應(yīng)用于實(shí)際工程，有待生態(tài)重建專家與工程技術(shù)人員的共同努力。

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