CN110805051B - 一种沿河边坡排水系统 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种沿河边坡排水系统，包括钻孔、排水管、恢复装置等等，在河岸边坡钻探形成下倾的钻孔，在钻孔中放置排水管，其进水口处于钻孔的底部，其出水口与恢复装置连接，恢复装置放置在河水中，恢复装置与河床底部固定，储水室和上腔室之间设置椭圆形隔膜仓，椭圆形隔膜仓内设置隔膜，隔膜将储水室和上腔室隔开，椭圆形隔膜仓带有栅格空隙，球阀的密度大于水，转轴安装在下腔室，转轴为凹字型，转轴的一端与外壳连接，转轴的另一端伸出外壳与桨叶连接，转轮设置在转轴上，连杆连接在转轮和塞体之间，上腔室和下腔室被塞体隔开。隔膜可以放置虹吸管中析出的泥沙落到塞体与外壳之间，防止泥沙阻塞塞体，避免使恢复装置失去效果。

Description

一种沿河边坡排水系统

技术领域

本发明属于岩土工程领域，尤其涉及一种沿河边坡排水系统及方法。

公路、铁路、水利等基础设施的修建会形成较长的路基边坡，沿河边坡滑塌不但影响交通安全，还会造成堰塞湖，所以，路基边坡的稳定安全至关重要。然而边坡地下水对边坡稳定性有很大的相关性。地下水位的上升导致滑坡体容重增加，坡面有效应力降低，抗剪强度减小，进而导致滑坡失稳。对于边坡，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，保持地下水位稳定，对防治滑坡灾害与应急处理都极为关键。

岩土工程常用的边坡排水方法中：水平重力式排水效率低，需要很长的钻孔，长时间使用会出现阻塞的问题；地下排水洞施工复杂，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。针对现有的边坡排水方法，有专家提出虹吸排水技术，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，坡体没有水需要通过虹吸作用排出，虹吸排水系统就会处于停止工作状态，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，当降雨再次来临时，导致虹吸难以再次启动甚至虹吸现象消失，边坡排水效果降低。

发明内容

本发明针对现有技术中使用虹吸排水方法为沿河边坡排水时，因地下水位下降虹吸作用暂停，虹吸管内真空度降低，虹吸作用很难自行恢复的缺陷。结合沿河边坡的特点，提出一种适用于沿河边坡的排水系统及方法，利用沿河边坡的水流提供动力，虹吸作用停止后可以抽走累积在虹吸管内的空气，增加虹吸管的真空度，恢复虹吸作用来启动排水过程。

本发明的技术方案是：一种沿河边坡排水系统，包括钻孔、虹吸管、恢复装置，在河岸边坡钻探形成下倾的钻孔，在钻孔中放置虹吸管，虹吸管的进水口处于钻孔的底部，虹吸管的出水口与恢复装置连接，虹吸管的直径为4mm，恢复装置放置在河水中，恢复装置与河床底部固定，恢复装置包括球阀室A、球阀室B、球阀A、球阀B、出水管A、出水管B、出水管C、桨叶、转轴、转轮、连杆、塞体、外壳、上腔室、下腔室、椭圆形隔膜仓、隔膜、储水室，球阀室A、球阀室B与储水室连接，球阀A、球阀B分别置于球阀室A、球阀室B中，虹吸管与球阀室A连接，出水管A连接在虹吸管和下腔室之间，出水管B与球阀室B连接，出水管C与下腔室的底部连接，出水管C设置在河流最低水位线以下，储水室和上腔室之间设置椭圆形隔膜仓，椭圆形隔膜仓内设置隔膜，隔膜将储水室和上腔室隔开，椭圆形隔膜仓带有栅格空隙，球阀A、球阀B的密度大于水，转轴安装在下腔室，转轴为凹字型，转轴的一端与外壳连接，转轴的另一端伸出外壳与桨叶连接，转轮设置在转轴上，连杆连接在转轮和塞体之间，所述的上腔室和下腔室被塞体隔开。

进一步地，所述的沿河边坡排水系统可以在沿河边坡设置多个。

进一步地，所述的钻孔的孔口与孔底之间的垂直距离比当地大气压力对应的水柱高度高2m以上，钻孔的直径大于75mm。

进一步地，所述的虹吸管设置一根或多根，所述的恢复装置设置一个或者多个。

进一步地，所述的恢复装置采用耐腐蚀材料制成。

进一步地，所述的虹吸管采用PU管或者PA管。

一种沿河边坡排水方法，包括如下步骤：

（1）通过边坡工程地质条件调查，分析边坡地下水位埋深及需要控制的地下水位线，打设下倾的钻孔进入边坡安全的地下水位线以下；所述钻孔可以在坡面不同位置打设，根据边坡岩土体类型、坡度、边坡区域降雨特征及施工方法等因素确定；

（2）将虹吸管的一端放入钻孔中，虹吸管的另一端放在河水中，向虹吸管逆向灌水，排出虹吸管中的气体后，停止逆向灌水，再将虹吸管的另一端与恢复装置连接，然后将恢复装置与河床固定连接，边坡地下水流经虹吸管、出水管A、下腔室、出水管C排到河中；

（3）发生降雨后，河流水位线上升，桨叶受到水流冲击而转动，带动转轴、塞体运动，塞体向下运动，上腔室形成负压，隔膜向下运动，储水室压强减小，球阀A向上运动，球阀B向下运动，虹吸管内的气体被吸入储水室中，塞体向上运动，上腔室压力增大，储水室内压强增大，球阀A向下运动，球阀B向上运动，储水室内的气体从出水管B排出，虹吸管中累积的空气不断被排出，虹吸管真空度增加，虹吸作用恢复，边坡正常进行虹吸排水；

（4）河流水位线上升并淹没桨叶，塞体停止运动，边坡地下水流经虹吸管、出水管A、下腔室、出水管C排到河中；

（5）降雨再次发生，河流水位线上升，重复上述过程。

本发明的优点如下：

1、本发明利用桨叶将水流动能转化为塞体运动动能，抽走累积在虹吸管内的空气，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、本发明利用水动力启动虹吸作用，不需要借助外力，不需要人工操作。

3、本发明发挥作用可以随着降雨发生，河流水位上涨同步进行，随着河流水位淹没恢复装置，可以停止工作。

4、本发明的隔膜可以放置虹吸管中析出的泥沙落到塞体与外壳之间，防止泥沙阻塞塞体，避免使恢复装置失去效果。

5、本发明利用河流动力制造的压强差，可以提供较大的吸力，能够经常性地清除虹吸管内的泥沙，防止虹吸管淤堵。

附图说明

图1为本发明的整体示意图；

图2为本发明的恢复装置的塞体向下运动的示意图；

图3为本发明的恢复装置的塞体向上运动的示意图；

图4为本发明的停止工作状态的示意图；

图中：沿河边坡1、钻孔2、虹吸管3、地下水位线4、恢复装置5、球阀室A51、球阀室B52、球阀A53、球阀B 54、出水管A 55、出水管B 56、出水管C 57、桨叶58、转轴59、转轮60、连杆61、塞体62、外壳63、上腔室64、下腔室65、椭圆形隔膜仓66、隔膜67、储水室68、河流水位线7。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应该理解，实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

实施例1

如图1-4所示，提出一种沿河边坡排水系统，包括钻孔2、虹吸管3、恢复装置5，在河岸边坡1钻探形成下倾的钻孔2，在钻孔2中放置虹吸管3，虹吸管3的进水口处于钻孔1的底部，虹吸管3的出水口与恢复装置5连接，虹吸管3的直径为4mm，恢复装置5放置在河水中，恢复装置5与河床底部固定，恢复装置5包括球阀室A 51、球阀室B 52、球阀A 53、球阀B 54、出水管A 55、出水管B 56、出水管C 57、桨叶58、转轴59、转轮60、连杆61、塞体62、外壳63、上腔室64、下腔室65、椭圆形隔膜仓66、隔膜67、储水室68，球阀室A 51、球阀室B 52与储水室68连接，球阀A 53、球阀B 54分别置于球阀室A 51、球阀室B 52中，虹吸管3与球阀室A 51连接，出水管A 55连接在虹吸管3和下腔室64之间，出水管B 56与球阀室B 54连接，出水管C57与下腔室65的底部连接，出水管C 57设置在河流最低水位线以下，储水室68和上腔室64之间设置椭圆形隔膜仓66，椭圆形隔膜仓66内设置隔膜67，隔膜67将储水室68和上腔室64隔开，椭圆形隔膜仓66带有栅格空隙，球阀A、球阀B的密度大于水，转轴59安装在下腔室65，转轴59为凹字型，转轴59的一端与外壳63连接，转轴59的另一端伸出外壳63与桨叶58连接，转轮60设置在转轴59上，连杆61连接在转轮60和塞体62之间，所述的上腔室64和下腔室65被塞体62隔开。沿河边坡排水系统可以在沿河边坡1设置多个。钻孔2的孔口与孔底之间的垂直距离比当地大气压力对应的水柱高度高2m以上，钻孔2的直径大于75mm。虹吸管3设置一根或多根，所述的恢复装置5设置一个或者多个。恢复装置5采用耐腐蚀材料制成。虹吸管3采用PU管或者PA管。

一种沿河边坡排水方法，包括如下步骤：

（1）通过边坡工程地质条件调查，分析边坡地下水位埋深及需要控制的地下水位线4，打设下倾的钻孔2进入边坡安全的地下水位线4以下；所述钻孔2可以在坡面不同位置打设，根据边坡岩土体类型、坡度、边坡区域降雨特征及施工方法等因素确定；

（2）将虹吸管3的一端放入钻孔2中，虹吸管3的另一端放在河水中，向虹吸管3逆向灌水，排出虹吸管3中的气体后，停止逆向灌水，再将虹吸管3的另一端与恢复装置5连接，然后将恢复装置5与河床固定连接，边坡地下水流经虹吸管3、出水管A 55、下腔室64、出水管C57排到河中；

（3）发生降雨后，河流水位线7上升，桨叶58受到水流冲击而转动，带动转轴59、塞体62运动，塞体62向下运动，上腔室64形成负压，隔膜67向下运动，储水室68压强减小，球阀A 53向上运动，球阀B 54向下运动，虹吸管3内的气体被吸入储水室68中，塞体62向上运动，上腔室64压力增大，储水室68内压强增大，球阀A 51向下运动，球阀B 52向上运动，储水室68内的气体从出水管B 56排出，虹吸管3中累积的空气不断被排出，虹吸管3真空度增加，虹吸作用恢复，边坡正常进行虹吸排水；

（4）河流水位线7上升并淹没桨叶58，塞体62停止运动，边坡地下水流经虹吸管3、出水管A 55、下腔室65、出水管C 57排到河中；

（5）降雨再次发生，河流水位线7上升，重复上述过程。

Claims (6)

1.一种沿河边坡排水系统，其特征在于，包括钻孔、虹吸管、恢复装置，在河岸边坡钻探形成下倾的钻孔，在钻孔中放置虹吸管，虹吸管的进水口处于钻孔的底部，虹吸管的出水口与恢复装置连接，虹吸管的直径为4mm，恢复装置放置在河水中，恢复装置与河床底部固定，恢复装置包括球阀室A、球阀室B、球阀A、球阀B、出水管A、出水管B、出水管C、桨叶、转轴、转轮、连杆、塞体、外壳、上腔室、下腔室、椭圆形隔膜仓、隔膜、储水室，球阀室A、球阀室B与储水室连接，球阀A、球阀B分别置于球阀室A、球阀室B中，虹吸管与球阀室A连接，出水管A连接在虹吸管和下腔室之间，出水管B与球阀室B连接，出水管C与下腔室的底部连接，出水管C设置在河流最低水位线以下，储水室和上腔室之间设置椭圆形隔膜仓，椭圆形隔膜仓内设置隔膜，隔膜将储水室和上腔室隔开，椭圆形隔膜仓带有栅格空隙，球阀A、球阀B的密度大于水，转轴安装在下腔室，转轴为凹字型，转轴的一端与外壳连接，转轴的另一端伸出外壳与桨叶连接，转轮设置在转轴上，连杆连接在转轮和塞体之间，所述的上腔室和下腔室被塞体隔开。

2.根据权利要求1所述的一种沿河边坡排水系统，其特征在于，所述的沿河边坡排水系统可以在沿河边坡设置多个。

3.根据权利要求1所述的一种沿河边坡排水系统，其特征在于，所述的钻孔的孔口与孔底之间的垂直距离比当地大气压力对应的水柱高度高2m以上，钻孔的直径大于75mm。

4.根据权利要求1所述的一种沿河边坡排水系统，其特征在于，所述的虹吸管设置一根或多根，所述的恢复装置设置一个或者多个。

5.根据权利要求1所述的一种沿河边坡排水系统，其特征在于，所述的恢复装置采用耐腐蚀材料制成。

6.根据权利要求4所述的一种沿河边坡排水系统，其特征在于，所述的虹吸管采用PU管或者PA管。

Images