一种变管径的高扬程边坡虹吸排水装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及岩土工程领域，尤其涉及一种变管径的高扬程边坡虹吸排水装置。包括排水管，排水管包括管径不同的三段，分别为两端的上水段、下水段和中间的连接段；排水管下水段的端口与真空泵或注水设备相连。本发明专利技术该装置既有效改善了高扬程粗管径虹吸排水的空气积累严重问题，又显著提升了细管径虹吸排水效率。

【技术实现步骤摘要】
一种变管径的高扬程边坡虹吸排水装置
本专利技术涉及岩土工程领域，尤其涉及一种适用于边坡变形破坏受地下水作用影响的排水处置装置。
技术介绍
边坡的变形破坏往往与地表和地下水的活动有关，其中不少边坡失稳是由地下水的升高直接引发的。边坡排水可以提高滑带土的抗剪强度，减小滑坡推力，从而提高边坡的稳定性。当前边坡的主要排水措施有：地下排水洞、水平排水孔、集水井抽水、地表排水沟和排水盲沟等，其中地下排水洞费用高、施工工艺复杂，水平排水孔易堵塞、排水效果差，集水井抽水需要动力和经常性管理，地表排水沟和排水盲沟只能排浅表部水、对提高边坡稳定性效果差。虹吸是一种利用液面高度差的作用力推动液体流动的物理现象，虹吸流动过程和流速由液面变化自动控制，非常适合坡体排水的需要，已经在边坡排水中得到推广应用。在一个标准大气压条件下，自然虹吸能达到的极限扬程为10.3m；随着海拔增大，气压降低，自然虹吸能达到的极限扬程逐渐降低；如海拔3000m处自然虹吸的极限扬程仅为6.97m。边坡地下水一般埋深较大，需要采用高扬程虹吸。此外，旱季长期无水，虹吸管会经历很长的停流期。针对高扬程间歇性虹吸排水管气泡累积问题，已有研究者提出采用小管径(小于5mm)的解决方案。该方案的弊端是虹吸排水效率较低。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有的小管径虹吸排水系统排水效率较低的缺陷，专利技术一种变管径的高扬程边坡虹吸排水装置，该装置一方面可以提高虹吸管的排水效率，同时还能减小虹吸管中的气泡累积。为达到上述目的，本专利技术所采用的技术方案是：提供一种变管径的高扬程边坡虹吸排水装置，包括排水管，排水管包括管径不同的三段，分别为两端的上水段、下水段和中间的连接段；排水管下水段的端口与真空泵或注水设备相连。作为一种改进，排水管的上水段内径为6.5mm。作为一种改进，排水管的下水段内径为4mm。作为一种改进，排水管的连接段长度为0.5m。虹吸排水系统为扬程高于5m以上(接近海平面地区)的高扬程排水系统，在排出坡体内地下水的过程中，当地下水位下降到一定范围时，虹吸作用将暂时停止，地下水位再次升高时，虹吸作用会自行恢复，实时控制坡体地下水位上升，保证地下水位位于安全水位线以下。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：应用本专利技术的变管径的高扬程边坡虹吸排水系统，充分利用高扬程排水的优点，解决边坡深部排水问题。一方面，与传统细管径的虹吸排水系统相比较，本专利技术提出的变管径虹吸排水系统可以显著提高排水效率，既可以迅速降低水位，又可以减少布置排水管数量，节约成本；与传统粗管径的虹吸排水系统相比较，本专利技术提出的变管径虹吸排水系统可以显著减小虹吸管中的累积气泡，增强了系统长期免维护的稳定性(非雨季，地下水位较低，虹吸管暂停；进入雨季后，地下水位升高，虹吸管需要自动启动；传统的粗管径虹吸系统，因气泡累积原因，很难长期维持稳定自动启动)。总之，该装置既有效改善了高扬程粗管径虹吸排水的空气积累严重问题，又显著提升了细管径虹吸排水效率。附图说明图1为变管径高扬程虹吸装置简易示意图；图2为在不同的高扬程下三类管径流量曲线图；图3为本专利技术的变管径高扬程虹吸排水装置的实施工作示意图。图中：1-地下水位线、2-钻孔、3-上水段、4-连接段、5-下水段、6-出水口、7-边坡、8-潜在滑动面、9-供水管、10-进水口。具体实施方式下面结合附图，对本专利技术作进一步的详细说明，以下的具体实施步骤可以使本专业领域的技术人员更全面的了解本专利技术，但不以任何方式限制本专利技术。如图1所示，一种变管径的高扬程虹吸排水装置简易示意图，包括排水管，排水管包括管径不同的三段，分别为两端的上水段3、下水段5和中间的连接段4。所述排水管下水段5的端口与真空泵或注水设备相连。上水段3内径为6.5mm，下水段5内径为4mm，连接段4长度为0.5m，连接段3上顶端距虹吸装置最高点0.5m。在具体实施中，本专利技术中的排水管可为一体成型的排水管或由两段不同管径的排水管经连接管拼接而成。本专利技术中的虹吸排水系统为扬程H0高于5m以上(接近海平面地区)的高扬程排水系统，为了进一步验证在高扬程下变管径的虹吸效果，在接近海平面地区进行了三类管径的虹吸实验，包括管径为6.5mm和4mm的全长排水管以及上水段为6.5mm、下水段为4mm的变管径排水管，以下简称为6.5mm、4mm、6.5+4mm。图2为三类管径在不同高扬程下的流量变化曲线，就排水效率而言，6.5mm的最快，6.5+4mm次之，4mm最慢。但随着扬程的增大，6.5+4mm和4mm的流量下降趋势比6.5mm更为缓和，从侧面反映出粗管径虹吸的气泡积累影响流速这一劣势，与试验过程观测到的气泡累积现象(6.5+4mm气泡累积明显小于6.5mm虹吸管)相吻合。总之，利用变管径既有效改善了高扬程粗管径的空气积累严重问题，又显著提升了细管径的排水效率问题。本专利技术变管径的高扬程虹吸排水装置，结合附图3，具体实施包括以下步骤：(1)获取边坡7的工程地质条件。掌握边坡的岩土体性质及岩层组合特征，确定地下水位的地下水位线1，着重研究地下水与边坡稳定性的关系，分析地下水位的变化对边坡稳定性的影响。通过地质勘察等手段，确定边坡潜在滑动面8的位置。(2)钻孔2的设计与布置。根据滑坡的规模以及地下水的储存位置，确定钻孔2的数目、位置以及钻孔2之间的间距，纵向一般设置1～3排，横向间距可取10m左右。在钻探过程中，尽量使钻孔2进入潜在滑动面8以下。(3)虹吸管管径的铺设。上水段3采用内径为6.5mm的排水管，下水段5采用内径为4mm的排水管，变管径处的连接段长度为0.5m。在铺设过程中，保证连接段的上末端距虹吸最高点0.5m，且上水段的进水口2应低于潜在滑动面8。(4)初始启动虹吸。可通过下水段5的出水口6外接真空泵，抽气使得整个排水管暂时处于真空状态，虹吸启动。当地下水位较高时，也可通过往出水口6注水实现此过程。(5)边坡7地下水位控制。虹吸启动后，坡体内地下水位不断被排出，同时虹吸的扬程在增大，当水位下降到一定范围后，坡体内外达到平衡，虹吸暂时停止。待因降雨等原因水位再次回升时，虹吸将会自行启动，控制坡体内水位位于安全线以下。注意：本专利技术的实际范围不仅包括上述所公开的具体实施例，还包括在权利要求书之下实施或者执行本专利技术的所有等效方案。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种变管径的高扬程边坡虹吸排水装置，其特征在于：包括排水管，排水管包括管径不同的三段，分别为两端的上水段、下水段和中间的连接段；所述排水管下水段的端口与真空泵或注水设备相连。/n

【技术特征摘要】
1.一种变管径的高扬程边坡虹吸排水装置，其特征在于：包括排水管，排水管包括管径不同的三段，分别为两端的上水段、下水段和中间的连接段；所述排水管下水段的端口与真空泵或注水设备相连。


2.根据权利要求1所述的一种变管径的高扬程边坡虹吸排水装置，其特征在于，所述排水管...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑俊，郭吉超，孙红月，吕庆，尚岳全，王炯超，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33