边坡虹吸排水管内空气积累原因及应对措施

坡体地下水位上升是诱发滑坡的重要因素,实时排出地下水是防治边坡地质灾害的有效手段。虹吸排水具有免动力和流动过程由液位变化自动控制的物理特性,可满足实时排出坡体地下水的需要,但虹吸管中空气积累会导致虹吸过程中断,制约了边坡虹吸排水技术的推广应用。溶解于水的空气因虹吸管内压力降低而释出是形成气泡的物理基础。实验结果表明,虹吸进水口水面以上垂直高度3.5m以上就会出现大量气泡,经过虹吸顶点后,气泡发生强烈的兼并形成大气泡。当虹吸管的进出水口的水头差较大时,气泡间的水弹容易推动气泡从出水口排出。当虹吸管直径大于5mm时,缓慢的虹吸流动,会发生管内气泡的积累,最终破坏虹吸过程;虹吸管的直径小于4mm时,可以形成基本稳定的弹状流。因此,为保持边坡虹吸过程长期有效,经常性降雨并且坡体地下水丰富的地区可选用直径为5mm的虹吸管,非经常性降雨的地区应选择小于等于4mm的虹吸管。

富水区隧道渗漏病害虹吸排水处置方法模型试验研究

针对隧道渗漏水病害问题,提出了一种新型隧道虹吸排水处置方法。通过室内物理模型试验,分析了虹吸排水作用对隧道围岩地下水的影响。结果表明:虹吸排水系统对地下水位的分布影响较大,虹吸管处地下水位变化尤为明显。降雨强度是影响虹吸排水流量的重要因素,降雨强度增大,虹吸排水流量先增大后维持最大流量不变,降雨所需疏干时间增长。围岩渗透系数与虹吸管径是影响地下水位分布与虹吸排水效果的重要因素,围岩渗透系数与虹吸管径越大,地下水位整体降深越大,虹吸排水流量维持在最大流量的稳定时间越短,地下水疏干时间越短,虹吸排水效果越好。

边坡高扬程虹吸排水管流态特征研究(英文)

研究目的:从实验及理论角度阐述边坡高扬程虹吸排水容易断流造成虹吸中断的原因,并提供解决方案,实现虹吸排水的长期有效。创新要点:利用物理模型实验,结合理论解析推导,得到了高扬程虹吸排水管顶部流态特征及其与管径的关系,解决了高扬程虹吸排水容易断流造成虹吸中断问题,保证了虹吸排水技术在边坡治理工程中的长期有效性。研究方法:通过物理模型试验,揭示虹吸水流经过管顶区段的三种流型特征(见图4);利用热力学理论推导,得到了虹吸水流经过管顶区段由贴壁流向弹状流转变的临界管径,见公式(23)。重要结论:管中形成气液共同移动的完整弹状流是实现虹吸排水长期稳定的关键,虹吸水流经过管顶区段由贴壁流向弹状流转变时存在临界管径。保证边坡工程中虹吸排水长期稳定的管径以3.6 mm为宜。