CN106759081A - 一种利用透空式堤坝辅助边坡排水的装置 - Google Patents
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Abstract
运用虹吸排水方法为海岸及库岸边坡排水时，因地下水位下降虹吸作用暂停后，虹吸管内真空度降低，虹吸作用难自行恢复的缺陷。本发明提供一种实时启动虹吸作用的排水装置。该装置由透空式堤坝、气室、虹吸管、排气管、补气管、单向阀组成，透空式堤坝的坝顶设置气室，虹吸管的一端伸入到边坡地下水位线以下，虹吸管的另一端穿过气室伸入到海水平面以下，排气管的一端伸入到边坡的后缘的地下水位线以下，排气管的另一端与气室相连，补气管设置在气室上端。该装置不仅给虹吸作用提供动力，为虹吸作用的自行恢复提供保障。而且该装置采用桩基础，即使坡前水深较大，仍然材料用量少、工程造价低，所以既适用于海岸边坡也适用于水位很深的库岸边坡。
Description
技术领域
本发明属于岩土工程领域，尤其涉及一种海岸及库岸边坡排水的装置。
背景技术
我国幅员辽阔，地质地形环境复杂，地质灾害频发，其中滑坡灾害对人类生产生活构成巨大威胁。大多数滑坡灾害的发生与地下水位变化有关。地下水位的上升导致滑坡体容重增加，滑面有效应力降低，抗剪强度减小，进而导致滑坡失稳。对于库岸边坡，当坡前水位快速下降时，坡内地下水向坡外渗流，产生渗透力，增加下滑力，促使滑坡失稳。因此及时排出边坡中的地下水，保持地下水位处于一个较低的水平，可有效防止滑坡的发生。
在常用的边坡排水方法中：水平排水孔效率低，孔位选择难，且长期稳定性差，易出现阻塞而导致失效；地下排水洞虽排水效果好，但其施工相对复杂，且工程量大，成本高；集水井抽水需要持久的动力源，同时维护困难。综合上述边坡排水方法，有学者提出了虹吸排水技术，边坡虹吸排水方法具有排水孔布置方便、集水能力强、截排水效果好、需要的钻孔长度小、工程建设速度快等优点，然而在使用虹吸排水方法的工程中，遇到干旱少雨季节时，地下水位降低，虹吸排水系统会暂时处于停止工作状态，由于溶解于水中的空气会以气泡的形式逐渐析出，虹吸管中就会不断累积空气，使虹吸管中的真空度降低，如长时间处于停流状态，会导致虹吸排水重启困难甚至虹吸中断。
发明内容
针对现有技术中使用虹吸排水方法为海岸及库岸边坡排水时，因地下水位下降虹吸作用暂停后，虹吸管内真空度降低，虹吸作用很难自行恢复的缺陷。本发明提供一种利用波浪能实时启动虹吸作用的虹吸排水装置。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种利用透空式堤坝辅助边坡排水的装置，由透空式堤坝、气室、虹吸管、排气管、补气管、单向阀组成，透空式堤坝建在边坡的前面，透空式堤坝的坝顶设置气室，虹吸管的一端伸入到边坡地下水位线以下，虹吸管的另一端穿过气室伸入到海水平面以下，排气管的一端伸入到边坡的后缘的地下水位线以下，排气管的另一端与气室相连，补气管设置在气室上端，排气管和补气管内部都设置单向阀。
进一步地，所述的透空式堤坝由预制桩和支墩组成，预制桩打入地基中，支墩建在预制桩上方。进一步地，所述的气室前端埋没在海水平面30cm以下。
进一步地，所述的排气管，气体只能通过单向阀排出气室，气体不能补进气室，所述的补气管，气体只能通过单向阀补进气室，不能排出气室。
一种利用透空式堤坝辅助边坡排水的装置工作时，在波浪的作用下，气室内液面发生激烈震荡。当气室内液面下降时，气室内的压强变低，补气管补进空气，虹吸管的出水口处的水位下降，虹吸管内真空度增加，为虹吸作用提供动力，即使当边坡地下水位下降到一定范围导致虹吸作用暂时停止，地下水位再次升高时，虹吸作用也会自行恢复，保证了边坡持续不断地排水；当气室液面升高时，气室内的压强升高，排气管排出的空气进入边坡的后缘土体中，形成非饱和区，改变边坡地下水的渗流路径，使水流出坡面，从而降低边坡的地下水位。
本发明的优点如下。
1.由于本发明气室的设计，在波浪的作用下，气室内的液面发生激烈震荡，气室液面降低时虹吸管出水口处的水位也随着降低，增加虹吸管内的真空度，给虹吸作用提供动力，为虹吸作用的自行恢复提供保障。
2.由于本发明排气管的设计，气室内压强升高之后，排出的气体进入边坡，形成非饱和区，改变边坡地下水的渗流路径，使水流出坡面，达到充气排水的效果，从而降低边坡的地下水位。
3.由于本发明补气管的设计，气室内空气从排气管排出后，补气管不断进行补气，使整个系统维持一个动态平衡，持续不断发挥作用。
4.本发明的透空式堤坝采用桩基础，即使坡前水深较大，仍然材料用量少、工程造价低，所以既适用于海岸边坡也适用于水位很深的库岸边坡。
附图说明
图1是本发明整体结构示意图。
图2是本发明的透空式堤坝部分的局部示意图。
在图中，1边坡、2透空式堤坝、3气室、4虹吸管、5排气管、6补气管、7地下水位线、8非饱和区、9单向阀、10预制桩、11支墩。
具体实施方式
如图1-2所示，一种利用透空式堤坝辅助边坡排水的装置，由透空式堤坝2、气室3、虹吸管4、排气管5、补气管6、单向阀9组成，透空式堤坝2建在边坡1的前面，透空式堤坝2的坝顶设置气室3，虹吸管4的一端伸入到边坡1的地下水位线7以下，虹吸管4的另一端穿过气室3伸入到海水平面以下，排气管5的一端伸入到边坡1的后缘的地下水位线7以下，排气管5的另一端与气室3相连，补气管6设置在气室3上端，排气管5和补气管6内部都设置单向阀9。
进一步地，所述的透空式堤坝2由预制桩10和支墩11组成，预制桩10打入地基中，支墩11建在预制桩10上方。
进一步地，所述的气室3前端埋没在海水平面30cm以下。
进一步地，所述的排气管5，气体只能通过单向阀9排出气室3，气体不能补进气室3；所述的补气管6，气体只能通过单向阀9补进气室3，不能排出气室3。
一种利用透空式堤坝辅助边坡排水的装置工作时，在波浪的作用下，气室3内液面发生激烈震荡。当气室3内液面下降时，气室3内的压强变低，补气管6补进空气，虹吸管4的出水口处的水位下降，虹吸管4内真空度增加，为虹吸作用提供动力，即使当边坡地下水位下降到一定范围导致虹吸作用暂时停止，地下水位再次升高时，虹吸作用也会自行恢复，保证了边坡1持续不断地排水；当气室3液面升高时，气室3内的压强升高，排气管5排出的空气进入边坡1的后缘土体中，形成非饱和区8，改变边坡1地下水的渗流路径，使水流出坡面，从而降低边坡1的地下水位。
Claims (4)
1.一种利用透空式堤坝辅助边坡排水的装置，其特征在于，由透空式堤坝2、气室3、虹吸管4、排气管5、补气管6、单向阀9组成，透空式堤坝2建在边坡1的前面，透空式堤坝2的坝顶设置气室3，虹吸管4的一端伸入到边坡1的地下水位线7以下，虹吸管4的另一端穿过气室3伸入到海水平面以下，排气管5的一端伸入到边坡1的后缘的地下水位线7以下，排气管5的另一端与气室3相连，补气管6设置在气室3上端，排气管5和补气管6内部都设置单向阀9。
2.如权利要求1所述的一种利用透空式堤坝辅助边坡排水的装置，其特征在于，所述的透空式堤坝2由预制桩10和支墩11组成，预制桩10打入地基中，支墩11建在预制桩10上方。
3.如权利要求2所述的一种利用透空式堤坝辅助边坡排水的装置，其特征在于，所述的气室3前端埋没在海水平面30cm以下。
4.如权利要求3所述的一种利用透空式堤坝辅助边坡排水的装置，其特征在于，所述的排气管5，气体只能通过单向阀9排出气室3，气体不能补进气室3；所述的补气管6，气体只能通过单向阀9补进气室3，不能排出气室3。
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