CN113152492A - 一种边坡主动式排水方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种边坡主动式排水方法及装置，本发明通过在边坡内部设置排水孔，所述排水孔内设置有排水管，所述排水管中部设置有拉瓦尔喷管式接头，在边坡不同位置安装土壤水分传感器，监测边坡土体含水率数值，当边坡含水率数值超过一定值后，则由主机发出指令控制风扇的运行状态。本发明能够通过监测边坡土体含水率的大小实现开启或者关闭设置在排水管出口的排风扇，维持边坡的水分在低位恒定数值，使得边坡始终处于稳定状态，从而保证了边坡的安全性。

Description

一种边坡主动式排水方法及装置
技术领域
本发明属于边坡排水工程技术领域，尤其涉及一种边坡主动式排水方法及装置。
背景技术
边坡稳定是工程建设中经常面临的重点和难点问题，是制约工程项目成立与否的关键因素，在水利水电、铁路公路等大型基础设施建设项目中，均是需重点研究的工程问题。边坡稳定中一个重要的环节是排水系统的设计，水对边坡稳定的影响很大。如果排水措施不健全，边坡便可能失稳，因此必须采取合理有效的排水系统。
现有的边坡排水系统通常采用在边坡深层滑动面以下布置排水洞及排水孔的措施，降低滑动面以上的地下水位，达到降低滑面上的水压力、提高滑坡体及滑动面力学参数的目的，进而提高边坡整体稳定性。由于现有排水孔均为被动式排水，当土体从饱和过渡为非饱和时，排水效率急剧降低，土体含水量下降非常缓慢，从而使土体长期处于含水状态，不利于边坡的稳定，因此急需找到一种高效的排水方法及装置。
发明内容
本发明提供一种边坡主动式排水方法及装置。
本发明包括边坡，所述边坡内部设置排水孔，所述排水孔内设置有排水管，所述排水管中部设置有拉瓦尔喷管式接头，在所述边坡内部分布有多个土壤水分传感器用以监测所述边坡的土壤水分含量，多个所述土壤水分传感器分别与主控器连接，所述边坡的排水孔出口端均设置有排风扇，所述主控器与所述排风扇的控制输出端连接。
进一步地，所述拉瓦尔喷管式接头的所述接头的喷管的前半部直径是由大变小向中间收缩至窄喉后又由小变大向外扩张至原直径。孔口风扇启动后在排水管内产生气流，当气流穿过拉瓦尔喷管窄喉后，气流加速，从而在管道内产生更大负压和更高效的蒸发效应，从而加速边坡土体水分的排出。
进一步地，所述排水孔为倾斜式排水孔。
进一步地，所述排风扇和主控器均通过太阳能供电。
一种边坡主动式排水方法，包括以下步骤：
A在边坡坡面位置设置小型控制器，该控制器接收土壤水分传感器数据以及与孔口风扇进行通信，控制风扇的运行状态；
B通过边坡多点埋设传感器实时监测土壤水分的含水量变化，
进行土壤水分数据归一化数据处理；
C控制软件从边坡实时读取土壤传感器测量值，根据该土壤传感器的含水量数值判断是否超过设定的土壤水分的安全阈值；
D控制排风扇的启动和关闭自动控制边坡的含水量，边坡内部土体含水量数值超过一定值后，则由主机发出指令，启动孔口风扇，开始抽风，加速排出土体水分；当边坡含水率数值小于一定值后，则关闭孔口风扇，采用自然通风形式排出水分。
进一步地，所述边坡采用分段式控制的形式，将所述边坡根据高度分为至少三层便于不同边坡高度土体的水分含量的控制。
本发明的有益效果为：
本发明能够通过监测边坡土体含水率的大小实现开启或者关闭设置在排水管出口的排风扇，维持边坡的水分在低位恒定数值，使得边坡始终处于稳定状态，从而保证了边坡的安全性。
附图说明
图1为一种边坡主动式排水方法及装置的流程图；
1-太阳能供电器2-排风扇3-排水管4-拉瓦尔喷管式接头，5-边坡
图2为所述拉瓦尔喷管式接头的结构图；
图3为一种边坡主动式排水装置的排水管结构示意图；
图4为一种边坡主动式排水装置的排水管分布图；
图5为一种边坡主动式排水方法排水效果和传统方法的对比图；
其中A为一种边坡主动式排水方法及装置控制的边坡土体含水量响应曲线，B为在与A同样条件下传统方法控制的边坡土体含水量响应曲线；
具体实施方式
以下对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
如图1-4所示，本发明包括边坡5，所述边坡内部设置排水管3，所述排水管中部设置有拉瓦尔喷管式接头4，在所述边坡5内部分布有多个土壤水分传感器用以监测所述边坡位置的土壤水分含量，多个所述土壤水分传感器分别与主控器连接，所述边坡的排水管3出口端均设置有排风扇2，所述主控器与所述排风扇2的控制输出端连接。
所述拉瓦尔喷管式接头4的所述接头的喷管的前半部直径是由大变小向中间收缩至窄喉后又由小变大向外扩张至原直径。排水管中的空气流入喷嘴的前半部，穿过窄喉后由后半部排出，这一结构可使气流的速度因喷管截面积的变化而变化，使气流从在通过所述拉瓦尔喷管式接头后加速流出。
所述排水管3为倾斜式排水管，所述排风扇2和主控器均通过太阳能供电。
本发明一种边坡主动式排水方法包括以下步骤：
A在边坡坡面位置设置小型控制器，该控制器接收土壤水分传感器数据以及与排风扇2进行通信，控制风扇的运行状态；
B通过边坡多点水分传感器实时监测土壤水分的含量变化后进行土壤水分数据的归一化处理；
C控制软件从边坡实时读取土壤传感器测量值，根据该土壤传感器的含水量数值判断是否超过设定的土壤水分的安全阈值；
D控制排风扇的启动和关闭自动控制边坡的含水率，边坡土体含水率数值超过一定值后，则由主机发出指令，启动排风扇2，开始抽风，加速排出土体水分；当边坡含水率数值小于一定值后，则关闭排风扇2，采用自然通风形式排出水分。
所述边坡采用分段式控制的形式，将所述边坡根据高度分为至少三层便于不同边坡高度的水分含量的控制。
为了验证新改进的排水方法及装置法的可靠性，图5给出了边坡土壤水分数据响应图，从图中可以看出，传统方法和现有的方法在相同条件下现有方法能更快速排出边坡土体水分，大大提高了排水效率。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种边坡主动式排水装置，包括边坡，其特征在于，所述边坡内部设置排水孔，所述排水孔内设置有排水管，所述排水管中部设置有拉瓦尔喷管式接头，在所述边坡内部分布有多个土壤水分传感器用以监测所述边坡位置的土壤水分含量，多个所述土壤水分传感器分别与主控器连接，所述边坡的排水孔出口端均设置有排风扇，所述主控器与所述排风扇的控制输出端连接。
2.根据权利要求1所述一种边坡主动式排水装置，其特征在于，所述拉瓦尔喷管式接头的所述接头的喷管的前半部直径是由大变小向中间收缩至窄喉后又由小变大向外扩张至原直径。
3.根据权利要求1所述一种边坡主动式排水装置，其特征在于，所述排水孔为倾斜式排水孔。
4.根据权利要求1所述一种边坡主动式排水装置，其特征在于，所述排风扇和主控器均通过太阳能供电。
5.一种边坡主动式排水方法，其特征在于，包括以下步骤：
A在边坡坡面位置设置小型控制器，该控制器接收土壤水分传感器数据以及与孔口风扇进行通信，控制风扇的运行状态；
B通过边坡多点设置的传感器实时监测土壤水分的含量变化，
进行土壤水分数据归一化数据处理；
C主机内的控制软件从边坡实时读取土壤传感器测量值，根据该土壤传感器的水分含量数值是否超过设定的土壤水分的安全阈值；
D控制排风扇的启动和关闭自动控制边坡的含水率，边坡土体含水率数值超过一定值后，则由主机发出指令，启动孔口风扇，开始抽风，加速排出土体水分；当边坡含水率数值小于一定值后，则关闭孔口风扇，采用自然通风形式排出水分。
6.根据权利要求5所述一种边坡主动式排水方法，其特征在于，所述边坡采用分段式控制的形式，将所述边坡根据高度分为至少三层控制便于不同高度的水分含量能够被控制在预期范围内。
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