CN113279368A - 一种自动调节边坡内部渗透水压力的装置 - Google Patents

Abstract

一种自动调节边坡内部渗透水压力的装置包括集水锚管，所述的集水锚包括插入端及密封端；所述插入端插入边坡土体中，所述密封端与排水管一端连接，所述水排管另一端位置低于所述集水锚管密封端。本发明的优点是，有效地降低岸坡内部向外的渗透水压力，提高岸坡稳定性的自动调节边坡内部渗透水压力的装置。

Description

一种自动调节边坡内部渗透水压力的装置

技术领域

本发明属于库岸边坡防护防治领域，涉及一种自动调节边坡内部渗透水压力的装置。

背景技术

库岸边坡的变形破坏常常给工农业生产以及人民生命财产造成巨大损失，在库岸边坡的崩塌、滑坡等各种破坏形式中，库水位的变化往往是诱导边坡向不稳定方向发展的重要因素。在库水位上升期，在水压力的作用下库水向岩体内渗透，将会导致孔隙压力的集中，使结构面上有效应力降低。在库水位消落期，若库水位骤降，坡体中地下水位的下降将会出现滞后现象，坡外水位下降的快，坡内地下水位下降的慢，水位线以上坡体内滞留的地下水将产生较大的向坡外的渗透水压力，进而导致边坡的稳定性降低甚至破坏。因此，在库水位骤降时及时疏散岸坡内地下水，降低岸坡内孔隙水压力就显得尤为重要。

常规的岸坡防护措施存在很多不足，不仅工程量较大，极其耗费人力物力，还无法解决库水位下降时坡内地下水位下降的滞后性对岸坡稳定性的影响，不能有针对性的实现在库水位下降过程中同步排出库水位线以上岸坡内的水，因此无法及时消除坡内向外的渗透水压力，这对维持岸坡的稳定是极其不利的。

发明内容

本发明的主要目的是克服现有岸坡防护措施存在的不足，提供一种施工方便、工程量小、对岸坡原状土体扰动较小且能够随着库水的下降同步排出库水位以上坡体内部的地下水，有效地降低岸坡内部向外的渗透水压力，提高岸坡稳定性的自动调节边坡内部渗透水压力的装置。

实现本发明的目地技术方案是，一种自动调节边坡内部渗透水压力的装置包括集水锚管，所述的集水锚包括插入端及密封端；

所述插入端插入边坡土体中，所述密封端与排水管一端连接，所述水排管另一端位置低于所述集水锚管密封端。

进一步讲，所述装置还包括驱动器，所述的驱动器设置在排水管上。

进一步讲，所述的驱动器为由太阳能电池板或电源驱动的叶片，叶片旋转产生使所述排水管内产生向叶片方向的吸力。

进一步讲，所述的驱动器包括套筒，转轴一端穿过所述套筒，在所述套筒另一端连接所述水管；

在所述套筒内部的转轴上设有导流扇，在所述套筒外部的转轴上设有转轮，转轮扇叶与转轴横向垂直，导流扇的扇叶与转轴斜切；

挡板连接在所述套筒上、且包裹于转轮的下半部分。

进一步讲，所述的插入端包括由外壁腔和内壁腔构成二端开口腔体及设在所述腔体上端开口的所述密封端，所述排水管通过所述密封端接入所述内壁腔内部。

进一步讲，所述的集水锚管还包括导水管，所述导水管设置在所述内壁腔内部。

进一步讲，所述密封端包括顶板及设在所述顶板的连通器，所述导水管穿过所述顶板与所述排水管通过所述连通器连接。

进一步讲，在所述连通器上设有排气阀。

进一步讲，在所述的内壁腔底部开口设有底板，在所述插入端的外壁腔、内壁腔设有透水孔。

进一步讲，所述的排气阀为电子排气阀，所述的电子排气阀通过无线或有线网络与控制器连接；

水位上涨时，控制器控制电子排气阀打开，使插入端内部与外部空气连通；

水位下落时，控制器控制电子排气阀关闭，使插入端内部与外部空气不连通。

为实现上述目的，本发明提供了一种自动调节边坡内部渗透水压力的装置本发明有如下有益效果：

1、本发明所提供的调节水位变化边坡内部渗透水压力的，器材简单，施工方便。所用集水锚管、连接管、排水管等均为预制，装配简单，随到随用。整个施工过程无需大规模开挖，施工方便，节省了人力物力，带来了直接的和间接的效益，并且对岸坡原状土扰动较小，更有利于岸坡的稳定。

2、常规的防护措施无法实现随着库水位的下降自动排出库水位以上岸坡内的地下水，本发明所提供的调节水位变化边坡内部渗透水压力的，针对岸坡内地下水位下降的滞后性现象，充分利用了库水位和地下水位之间的高差所产生的压力差，能够利用“虹吸”的原理随库水位下降及时排出库水位以上岸坡内的地下水。

3、本发明所提供的调节水位变化边坡内部渗透水压力的系统，在连通器上方安装了排气阀，当地下水位上升导致集水锚管被地下水充满时，能够排出导水管和连通器内的空气以达到虹吸排水的基本条件，不需要再额外布置抽水设备。

4、本发明所提供的调节水位变化边坡内部渗透水压力的系统，在各排水管的出水口处安装一简易的驱动器，充分利用了库水的流动所提供的动能来带动转轮和导流扇转动，从而在排水管出水口处提供了吸力，实现了对排水管持续的抽吸作用，不需要其他任何外部作用，便保证了持续排水。

5、本发明将集水锚管设计横截面为环形，并沿通长方向每隔一定距离设置支撑，不仅提高了集水锚管自身的稳定性，还能够让集水锚管在满足集水排水功能的同时，在岸坡中起到了锚固的作用，进一步增强了岸坡的稳定性。

6、插入端与密封端长度比例可以根据边坡实际进行调整，为了防浪或是其它目地，可以将密封端加长，使密封端更多的露出坡面。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。

图1为本发明的示意图。

图2为本发明另一结构示意图。

图3为驱动器结构示意图。

图4 为另一驱动器立面图。

图5为图4中侧面示意图。

图6为集水锚管结构示意图。

图7为集水锚管顶视图。

图8为排气阀控制示意图。

图9为本发明工作原理图（一）。

图10为本发明工作原理图（二）。

如图中，集水锚管1、驱动器2、排水管3、内壁腔11、导水管12、连通器13、排气阀14、底板15、透水孔16、过滤层18、陶粒或其它滤水颗粒19、套筒21、转轴22、过滤网23、小孔23、导流扇24、转轮25、挡板26、固定板27、连接段27-1、固定段27-2、外壁腔28、控制器29。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步描述。

如图1中，一种自动调节边坡内部渗透水压力的装置包括集水锚管1，所述的集水锚包括插入端及密封端；

所述插入端插入边坡土体中，边坡土体中的水能进入插入端，所述密封端与排水管3一端连接，密封端能阻止边坡处部空气进入所述插入端，所述水排管3另一端位置低于所述集水锚1管密封端与排水管连接位置。

其工作原理:水位上涨时，边坡内的地下水位也随之上涨，集水锚管1内的地下水位也上涨，排水管3低位另一端在水中，排水管3另一端设置的位置可以是在水中，也可是在近水面有一定距离的位置，其排水管3另一端设置的位置由边坡结构或材质决定，即当水浬过排水管3另一端时，该装置在发挥自动调节边坡内部渗透水压力的作用，开始设置时并不一定需要将排水管3另一端设置在水中；

当水位下降时，只要水位没有下降到排水管3另一端之下，则水位下降排水管3内的水位在重力作用下也下降，排水管3内空气量不变但体积变大形成负压吸力，使集水锚管1内的水通过排水管3排出，达到加速降低边坡地下水位的作用。

如图2中，一种自动调节边坡内部渗透水压力的装置还包括驱动器2，所述的驱动器2设置在排水管3上，当水位下降没有超过排水管3另一端时，驱动器2旋转使排水管3产生向外吸力，与排水管3已有的负压吸力叠加形成较大抽力，使集水锚管1内的水通过排水管3排出，达到更快速降低边坡地下水位的作用。

如图3中，所述的驱动器2为由太阳能电池板或电源驱动的叶片4，叶片4旋转产生使所述排水管3内产生向叶片方向的吸力，太阳能电池板可以设置在边坡的顶端。

如图4、5所示，所述的驱动器2包括套筒21，转轴22一端穿过所述套筒21，在所述套筒21另一端连接所述排水管3；

在所述套筒21内部的转轴22上设有导流扇24，在所述套筒21外部的转轴22上设有转轮25，转轮25扇叶与转轴22横向垂直，导流扇24的扇叶与转轴22斜切；

挡板26连接在所述套筒21上、且包裹于转轮25的下半部分。

如图6、7所示，集水锚管为预制环形管，内壁腔11内为储水区，内壁腔11外与外壁腔之内为集水区，且沿所述集水锚管内壁腔和外壁腔之间每隔一定距离设置有支撑；所述储水区内的水由导水管排出，导水管设置在储水区内，并从集水锚管底端延伸至集水锚管顶部，导水管在集水锚管顶部由连通器与连接管和排气阀相连，优选的，在所述顶板上设有连通器13，所述导水管12与所述排水3管通过所述连通器13连接，在所述连通器13上设有排气阀14，在所述的内壁腔11底部开口设有底板15，在所述在所述集水锚管1外壁和内壁腔11壁设有透水孔16，连通器13相当于一个缓存器，集水锚管1内的水先进入连通器13中，并排出，防止因排水管吸力变化过大引起的集水锚管1内的压力过快变化，使集水锚管1内的压力变化幅度保持平稳。外壁腔28和内壁腔11外壁开有均匀分布的透水孔16以便于集水，从内壁腔11内部沿外壁设置有过滤层以防止外部的泥沙进入，所述过滤层18由一层60目的尼龙过滤网和两层100目的尼龙过滤网构成，过滤层18也可是由其它物过滤物构成，在集水区内填充有陶粒或其它滤水颗粒19。

如图8所示，所述的排气阀14为电子排气阀，所述的电子排气阀通过无线或有线网络与控制器29连接；

水位上涨时，控制器29控制电子排气阀打开，使集水锚管1内部与外部空气连通；

水位下落时，控制器29控制电子排气阀关闭，使集水锚管1内部与外部空气不连通。

工作原理：如图9、10所示， 当库水位逐渐上升直至最高水位线H1时，此时因库水位上涨，岸坡内地下水位也随之上涨，直至H1的位置与坡外库水位相平，地下水通过集水锚管外壁上的均布透水孔进入集水锚管的集水区，集水区内的水又通过集水锚管内壁底部的小孔流入储水区。因岸坡内地下水位较高，地下水会不断向集水锚管集水区内补给，集水区内的水又不断向储水区内补给，直到集水区和储水区都被水充满且两区域液面在同一高度；

当库水位稳定于最高水位线H1时，此时各集水锚管以及导水管在地下水压力的作用下均被水充满，库水位与地下水位相平；

当库水位开始下降时，地下水位的下降滞后于库水位，集水锚管内部储水区和岸坡外部将产生压力差，在压力差和驱动器抽吸的作用下，集水锚管内的水将经由导水管、各连接管以及排水管排出；

当集水锚管储水区内的水渐渐被排出，液面逐渐降低以至于在驱动器抽吸作用下内外压力差不足以将水排出时，排水过程会暂停，但在由储水区、导水管、排水管所组成的“虹吸”系统作用下，地下水仍不断向集水锚管内补充，直至储水区内液面上升到足够的高度时，再次进行排水。

Claims (10)

1.一种自动调节边坡内部渗透水压力的装置，其特征是：所述的装置包括集水锚管，所述的集水锚包括插入端及密封端；

所述插入端插入边坡土体中，所述密封端与排水管一端连接，所述水排管另一端位置低于所述集水锚管密封端。

2.根据权利要求1所述的一种自动调节边坡内部渗透水压力的装置，其特征是：所述装置还包括驱动器，所述的驱动器设置在排水管上。

3.根据权利要求2所述的一种自动调节边坡内部渗透水压力的装置，其特征是：所述的驱动器为由太阳能电池板或电源驱动的叶片，叶片旋转产生使所述排水管内产生向叶片方向的吸力。

4.根据权利要求2所述的一种自动调节边坡内部渗透水压力的装置，其特征是：所述的驱动器包括套筒，转轴一端穿过所述套筒，在所述套筒另一端连接所述水管；

在所述套筒内部的转轴上设有导流扇，在所述套筒外部的转轴上设有转轮，转轮扇叶与转轴横向垂直，导流扇的扇叶与转轴斜切；

挡板连接在所述套筒上、且包裹于转轮的下半部分。

5.根据权利要求1-4之一所述的一种自动调节边坡内部渗透水压力的装置，其特征是：所述的插入端包括由外壁腔和内壁腔构成二端开口腔体及设在所述腔体上端开口的所述密封端，所述排水管通过所述密封端接入所述内壁腔内部。

6.根据权利要求5所述的一种自动调节边坡内部渗透水压力的装置，其特征是：所述的集水锚管还包括导水管，所述导水管设置在所述内壁腔内部。

7.根据权利要求5所述的一种自动调节边坡内部渗透水压力的装置，其特征是：所述密封端包括顶板及设在所述顶板的连通器，所述导水管穿过所述顶板与所述排水管通过所述连通器连接。

8.根据权利要求7所述的一种自动调节边坡内部渗透水压力的装置，其特征是：在所述连通器上设有排气阀。

9.根据权利要求5所述的一种自动调节边坡内部渗透水压力的装置，其特征是：在所述的内壁腔底部开口设有底板，在所述插入端的外壁腔、内壁腔设有透水孔。

10.根据权利要求8所述的一种自动调节边坡内部渗透水压力的装置，其特征是：所述的排气阀为电子排气阀，所述的电子排气阀通过无线或有线网络与控制器连接；

水位上涨时，控制器控制电子排气阀打开，使插入端内部与外部空气连通；

水位下落时，控制器控制电子排气阀关闭，使插入端内部与外部空气不连通。

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