[发明专利]一种利用开孔圆筒辅助边坡排水的装置

说明书

技术领域

本发明属于边坡工程领域，尤其涉及一种海岸边坡排水的装置。

背景技术

我国幅员辽阔，地质地形环境复杂，地质灾害频发，其中滑坡灾害对人类生产生活构成巨大威胁。大多数滑坡灾害的发生与地下水位变化有关。地下水位的上升导致滑坡体容重增加，滑面有效应力降低，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。

在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。综合上述边坡排水方法，有学者提出了虹吸排水理论，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，导致虹吸难以再次启动甚至虹吸现象消失。

发明内容

针对现有技术中使用虹吸排水方法为海岸边坡排水时，因地下水位下降虹吸作用暂停后，虹吸管内真空度降低，虹吸作用很难自行恢复的缺陷。本发明提供一种利用波浪能实时启动虹吸作用的虹吸排水装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种利用开孔圆筒辅助边坡排水的装置，由开孔圆筒、气室、虹吸管、排气管、补气管、单向阀组成，开孔圆筒平行海岸线建在边坡的前面，开孔圆筒的顶部与水面之间形成气室，虹吸管的一端伸入到边坡地下水位线以下，虹吸管的另一端穿过气室伸入到海水平面以下，排气管的一端伸入到边坡的后缘的地下水位线以下，排气管的另一端与气室相连，补气管设置在开孔圆筒顶部，排气管和补气管内部都设置单向阀。所述的开孔圆筒无底，开孔圆筒的迎波浪一侧设有孔洞，开孔圆筒由大直径钢筋混凝土或钢圆筒构成，开孔圆筒的下部沉入地基中，开孔圆筒的上部悬出海面，开孔圆筒沉入地基中的部分构成结构的基础。所述的排气管，气体只能通过单向阀排出气室，气体不能补进气室，所述的补气管，气体只能通过单向阀补进气室，不能排出气室。

这种利用开孔圆筒辅助边坡排水的装置工作时，在波浪的作用下，气室内液面发生激烈震荡。当气室内液面下降时，气室内的压强变低，补气管补进空气，虹吸管的出水口处的水位下降，虹吸管内真空度增加，为虹吸作用提供动力，即使当边坡地下水位下降到一定范围导致虹吸作用暂时停止，地下水位再次升高时，虹吸作用也会自行恢复，保证了边坡持续不断地排水；当气室液面升高时，气室内的压强升高，排气管排出的空气进入边坡的后缘土体中，形成非饱和区，改变边坡地下水的渗流路径，使水流出坡面，从而降低边坡的地下水位。

本发明的优点如下。

1.由于本发明气室的设计，在波浪的作用下，气室内的液面发生激烈震荡，气室液面降低时虹吸管出水口处的水位也随着降低，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.由于本发明排气管的设计，气室内压强升高之后，排气管排出的空气进入边坡的后缘土体中，形成非饱和区，改变边坡地下水的渗流路径，使水流出坡面，从而降低边坡的地下水位。

3.由于本发明补气管的设计，气室内空气从排气管排出后，补气管不断进行补气，使整个系统维持一个动态平衡，持续不断发挥作用。

4.由于开孔圆筒无底，可以直接沉入海底，尤其适用于软土地基。其结构型式简单，材料用量少，施工速度快，工程造价低。

附图说明

图1是本发明整体结构示意图。

图2是本发明的开孔圆筒部分的局部示意图。

在图中，1边坡、2开孔圆筒、3气室、4虹吸管、5排气管、6补气管、7地下水位线、8非饱和区、9单向阀。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明，本发明的目的和效果将更加明显。