人类城市化进程的快速发展,将原始植被表层剥离,取而代之的是大量“灰色”不透水基础设施面。城市下垫层变成一片片密实几近不透水的“挡板”,成为阻隔雨水能够自然下渗的界面;加之城市地面上部各种荷载对于土体的压实,将原先自然状态下的水力通道破坏,在雨季时节的城市低洼地带极易形成内涝。“海绵城市”理念自提出之时起就是研究的热点,学者们致力于围绕“渗、滞、蓄、净、用、排”六字原则解决城市难题,通过透水路面等设施手段来推进现代城市化进程。我们设想的是基于对自然环境低影响的改造理念,对土壤的渗水特性进行改良,在一定程度上依托环境自身能力实现水量的自然下渗。生物炭作为一种绿色环保的多孔材料,表面附有(或可吸附)多种有机官能团,具有较强的离子交换能力和强吸水性,多用来吸收有害气体、吸附土壤中重金属离子、农作物土壤保水增肥、调节土壤p H值等。利用生物炭对黏性土壤进行改良,经试验得出以下相应结果:(1)通过土工试验研究生物炭对黏土容重、最大含水率、液限与塑限、自由膨胀率等物理性质的影响,发现改良效果明显;利用激光粒度分析仪探究生物炭对黏性土壤土颗粒级配关系与比表面积的影响,发现其在一定程度上能优化颗粒级配,增加透水通道。以上试验结果皆为后续开展的试验建立基础。(2)通过室内土柱模型试验,发现生物炭对于土壤前期入渗率、累积入渗量影响明显,且可加快土壤前期入渗率,对红、普通黏土的影响较膨胀土大。此外,累积入渗量方面以对普通黏土影响最大,与生物炭含量呈正相关,C组(30%)较CK组(0)提高63.8%;红黏土次之,与生物炭含量亦呈正相关,C组(30%)较CK(0)组提高33.4%。(3)采用变水头法,发现生物炭对三种土壤饱和渗透系数影响明显,总体随生物炭含量升高呈增大趋势。以红、普通黏土影响较大,最高提高343.99%;膨胀土变化规律复杂。(4)通过土柱持水试验发现生物炭对于土壤最大持水量改变明显,随着生物炭含量增多三种土壤最大持水量均呈先降低后升高趋势。利用加热灯模拟日照对土样进行高温蒸发试验,发现结果大部分与设想相悖,在高温环境下生物炭不但没起到保水作用,反而加快水分蒸发速率;并且所得数据结果较为离散,但10%含量时对普通黏土有明显的“锁水”效应。