边坡俯倾排水孔负压排水法研究

实时排出坡体地下水可减少降雨诱发型滑坡灾害的发生。仰斜排水孔是滑坡治理中常用的排水方法,但排水孔的淤堵问题影响了排水的效果,其使用的耐久性也得不到保证。论文提出一种俯倾排水孔负压排水法,将钻孔分为下部透水孔段和上部注浆封闭孔段,中间使用止浆体分隔,虹吸排水管穿过注浆封闭孔段进入透水孔段的底部。当坡内地下水位上升,引起排水管进水口的水头高程大于钻孔的孔口高程时,虹吸排水自然启动并在透水孔段内产生负压,从而加快排水速度。负压排水过程的抽吸作用可将孔内淤积物排出,而封闭孔段将钻孔透水孔段与大气隔离,有利于解决化学淤堵问题和生物淤堵问题。论文首先定性分析了该方法的作用原理和应用可行性,再在恒定水头条件下,进行了负压和排水能力的物理模型试验。试验表明:(1)排水过程可以产生必要的孔内负压条件;(2)排水一段时间后,透水空腔内的压强值不再变化,排水流量基本稳定;(3)增大排水管径或增大排水口与透水空腔高差,可使透水空腔内产生更大的负压值,从而提高排水效果。因此该方法是一种新型有效的排水方法,有较好的工程应用价值。

边坡俯倾孔液压流排水方法研究

为突破边坡地下水无法从俯倾孔自然流出的物理限制,创建了俯倾孔液压流排水法。该方法利用边坡地下水位线与坡面地形线正相关的渗流场条件,通过注浆封闭俯倾孔的孔口段,在孔底的透水段中形成高于孔口的水头压力,利用地下水的压力差迫使孔内地下水通过排水管流出孔口,满足边坡实时排出地下水的需要。通过边坡渗流场分析,论证了俯倾孔液压流排水方法的可行性,模型试验展示了俯倾孔液压流排水方法的有效性及其排水发生过程。建设了首个边坡俯倾孔液压流排水法的应用示范工程,工程应用测试表明透水孔段内地下水的水头高度随着地下水的入渗而提高,当高于孔口高程时,孔内地下水不需要人为干预,就可以自动启动排水过程,直至孔内水排干,一次排水过程结束,验证了俯倾孔液压流排水法是一种有效的钻孔排水新方法,可望成为边坡工程排水的基本手段。

边坡负压排水非稳定流研究

自启动负压排水方法是一种新兴的间歇性波动排水方法,为对该方法的实现机理进行理论研究,建立了可供解析研究的负压排水模型。先引入狄拉克函数表述负压排水模型中点汇的数理特性,并对此模型推求出潜水剖面二维流运动方程及潜水面边界条件;再使用二维傅里叶正逆变换求解负压排水模型的定解问题,得到负压排水渗流场解析解。设置两种工况分别计算了自启动负压排水方法下数值模拟和理论解得到的边坡浸润线曲线,并进行了对比分析。结果表明:在不同排水孔位置工况的3组条件中,排水孔位置越深,理论解误差越大,其中排水孔位置为(24,10)时,靠近排水孔区域理论解与数值模拟结果误差最大;在排水孔位置固定、不同初始水头高度工况的3组条件中,左、右水头越高,理论解误差越大,其中左水头为28 m、右水头为8 m时,理论解与数值模拟结果误差最大。该自启动负压排水渗流场解析解在简化条件下的浸润线理论解与数值模拟结果吻合度较高。

滑坡负压排水方法的试验研究

及时迅速地排出坡体地下水能够有效地减少降雨引发的滑坡灾害。目前常用的仰斜式排水法因是重力排水,易在孔内产生淤堵而造成其长期稳定性不能得到保证。而利用俯倾排水孔进行负压排水,因其排水速度快,则不会产生孔内淤堵问题,但负压排水过程中,其贮水空腔周边岩土体可能因负压作用导致透水性变差,而其过滤装置也可能因负压的存在更容易淤堵。为了验证负压排水对土体产生的压密效果,并研究解决或减轻包裹贮水空腔的过滤装置的淤堵问题,对负压排水方法进行物理模型试验研究。结果表明:(1)排水形成的负压对土体有明显的压密效果,较大程度降低了土体的孔隙率及渗透性,但在任何密实度条件下,负压排水始终比渗流排水更快;(2)采用透水性能良好并有一定抗压力的材料包裹贮水空腔,可有效提升过滤装置的抗淤堵能力。

基于动态空间面板模型的填方路基边坡坡面位移预测

传统的边坡位移预测由于监测周期长、主要解释变量难以独立监测,存在建模困难、模型冗余、不具备空间预测能力等问题。以某半填半挖的高填方路堤边坡为研究对象,基于坡面位移实测数据,引入空间计量经济学基本理论和动态面板数据分析方法,检验和量化了不同测点间的空间关系,建立了坡面位移的动态空间面板数据模型,并进一步地检验了模型的预测结果。研究结果表明,相较于传统的时间序列模型,该模型参数更加简洁,并可同时对空间所有测点进行预测。模型不仅在时间维度有良好的预测效果,还具有一定的空间预测能力。。

S315省道K92边坡变形破坏机理分析

降雨引起地下水渗流场变化是影响边坡稳定性的重要因素,特别是渗透系数较低的残坡积土边坡,受降雨影响更为显著。315省道K92边坡岩土的力学强度较高,但由于开挖边坡后缘的自然斜坡有广阔的降雨入渗补给区,表层坡积土渗透性好,而前缘开挖边坡残坡积土渗透性差,造成雨季地下水位在坡面出露,从而诱发滑坡灾害。通过计算地下水位变化对边坡稳定性的影响,表明随着边坡后缘地下水位的抬升,边坡稳定系数逐渐减小,可见地下水位的上升引起渗透力增加是导致边坡失稳破坏的主要原因。因此,对于低渗透性土质边坡,应特别注意地下水渗流场变化对边坡稳定性的影响。

俯倾孔负压排水法在公路边坡治理中的应用

降雨入渗引起的坡体地下水位上升是诱发滑坡的重要因素,实时排出坡体地下水可减少滑坡灾害的发生。钻孔排水法施工方便、造价低廉,且能迅速有效地降低边坡地下水位。目前大量采用的水平排水孔的淤堵问题制约了其排水效果及使用的长期可靠性,且受水平排水孔工作原理的制约无法从根本上解决淤堵问题。俯倾排水孔负压排水法将钻孔分为下部透水孔段和上部注浆封闭孔段,利用边坡地下水位分布特点,采用虹吸管插入透水孔段底部,自然排出地下水,改变了钻孔排水的工作方式,可望有效提高钻孔排水方法的可靠性。俯倾排水孔负压排水方法首次在315省道K92边坡工程排水中得到了成功应用,表明该方法具有较好的工程应用价值。