本实用新型专利技术涉及边坡工程技术领域的一种用于顺层边坡首段加固的微波辐照装置，包括微波辐照设备，其特征在于，所述的微波辐照设备包括微波发生装置、水平波导管、波导转换器和竖向波导管；所述的竖向波导管伸入预施工的钻孔中对确定了首段滑移长度的顺层边坡进行局部辐照加热，后续可结合其他的主动加固措施，以实现辅助顺层边坡局部加固的目的。本实用新型专利技术结合坡长较大顺层边坡局部滑移且渐进性失稳的特点，确定其首段滑移长度以局部加固范围，预先使用微波快速加热钻孔周围的泥化夹层，提高岩土体本身的力学强度以及水稳定性等工程特性，可结合适合的加固措施继续施工，大大地提高了加固边坡的效率，节约工程成本。节约工程成本。节约工程成本。
【技术实现步骤摘要】
一种用于顺层边坡首段加固的微波辐照装置
[0001]本技术属于边坡工程
，具体涉及一种用于顺层边坡首段加固的微波辐照装置。
技术介绍
[0002]近年来，我国基础设施建设飞速发展，大量的交通道路工程向山区修筑，出现了大量的顺层边坡。顺层边坡开挖处理不当容易形成顺层滑坡，给道路施工带来大量的经济损失，严重影响施工进展。针对一般的顺层滑坡，常用控制顺层地段的挖方高度、顺层清方、采用抗滑桩和锚索桩等措施。对坡长较大的顺层边坡，在一般的加固设计措施无法加固的情况下，常采用绕避的方式，但遇到由于线路不可绕避的情况，如何对坡长上百米的顺层边坡进行加固是工程建设中亟需解决的问题。顺层边坡广泛存在渐进性失稳特征及首段局部破坏模式，且渐进性失稳与层间夹层的应变软化特征有关。基于该理论，对坡长较大的顺层边坡加固时可只对局部滑移的部分进行加固处理，既可达到提升边坡稳定性的目的，又能大大加快工期以及节约工程成本。
[0003]泥化夹层广泛分布于在岩体中，是控制边坡稳定性的重要结构面。泥化夹层具有膨胀性、黏粒含量高、遇水易崩解等工程特性，在降雨、地震、外界扰动等因素的作用下，泥化夹层易发生软化从而导致岩体稳定性降低从而引起边坡失稳。因此，此时边坡自身的岩体已经发生局部破坏,岩体的性能受到弱化。要提高岩体自身的抗剪强度、稳定性等工程特性可通过主动加固措施，如注浆加固、热加固等方式。但一般来说泥化夹层的孔隙率低，浆液难以渗透，加固的有效范围难以确定。而传统的热加固能耗高、污染大、效率低等特点在实际工程中鲜少使用。
[0004]微波作为一种新型的加热技术在土壤热处理领域被广泛应用，微波加热具有加热速度快、穿透能力强、热量损失小、控制及时等特点，同时软弱夹层中的水也为微波加热提供了基础。通过微波加热泥化夹层，可提高其力学性能和水稳定性，后续可结合其他的主动加固措施，以实现辅助顺层边坡局部加固的目的。
技术实现思路
[0005]本技术的目的在于针对以上不足，提供一种能够大幅提高加固效率、增强加固效果的用于顺层边坡首段加固的微波辐照装置。
[0006]本技术是这样实现的：
[0007]一种用于顺层边坡首段加固的微波辐照装置，包括微波辐照设备，其特征在于，所述的微波辐照设备包括微波发生装置、水平波导管、波导转换器和竖向波导管；所述的竖向波导管伸入预施工的钻孔中对确定了首段滑移长度的顺层边坡进行局部辐照加热，后续可结合其他的主动加固措施，以实现辅助顺层边坡局部加固的目的。
[0008]进一步的设置在于：
[0009]所述的顺层边坡首段滑移长度是通过室内模拟实验、数值分析等方法用应力集中
段长度来确定的，作为顺层边坡加固段的长度。
[0010]所述的钻孔深度应穿过泥化夹层，并进入下一土层0.5m～1.0m；所述的钻孔布置形式可采用矩形；所述的钻孔孔径、孔间距应根据地质条件、钻孔深度来确定。
[0011]所述的微波辐照设备包括微波发生装置和波导管；所述微波发生装置主要由电源、功率控制系统、磁控管、冷却水循环装置和环形器组成；所述的磁控管与环形器相连，将直流电能转化为微波能量，以连续波的形式提供稳定的微波功率，微波频率为2.45GHz，功率可由功率控制系统调节，功率大小范围为1—30kW；所述的冷却水循环装置冷却磁控管，保证微波发生装置的正常运行；所述的环形器与水平波导管相连，控制微波能量的方向。
[0012]所述水平波导管可为圆形或矩形，且通过波导转化器与竖向波导管相连接；所述的竖向波导管内设有微波传输天线，且其表面设有呈螺旋式布置的输出孔，便于微均匀辐照。
[0013]本技术的基本原理如下:
[0014]微波辐照加热不同于传统的热传导，是通过微波辐照所产生的电磁场作用于物质上，物质可能产生极化使自身产生能力而升温，其加热的效率很大程度取决于物质本身的介电常数，水的相对介电常数较高，因此泥化夹层的高含水率利于微波加热作用，而且泥化夹层中含有大量的黏土矿物，黏土矿物层间的金属阳离子较为自由，为微波加热提供了物质基础。微波辐照红层泥化夹层主要伴随水分的蒸发、黏土矿物的脱羟基等反应，黏土颗粒间的粘聚力增大，可以有效的提高岩土体的剪切强度和水稳定性。
[0015]与相关技术相比，本专利技术的优势在于：
[0016]a)本技术在对长大顺层边坡加固设计时，考虑了顺层边坡广泛存在渐进性失稳特征，只对局部滑移的部分进行加固处理，能大大的加快工程进度以及节约工程成本。
[0017]b)本技术对边坡中的泥化夹层利用微波辐射预先加热处理，以辅助其他加固措施，该方式简单，有广泛实用性；与传统加热相比，微波加热更加均匀、效率高且更环保；经微波加热的泥化夹层致密化、力学强度和水稳定性增强，提高了注浆加固的效率，强化了边坡的加固效果，便于后续其他的加固措施顺利进行。
附图说明
[0018]图1是用于顺层边坡首段加固的微波辐照装置示意图；
[0019]图2是局部破坏拉裂区示意图；
[0020]图3是微波发生装置示意图；
[0021]图中：1—泥化夹层，2—钻孔，3—微波发生装置，3.1—电源，3.2—功率控制系统，3.3—磁控管，3.4—冷却循环装置，3.5—环形器，4—水平波导管，5—波导转换器，6—竖向波导管，7—输出孔，8—微波发射天线，9—固定支架，10—局部破坏拉裂区。
具体实施方式
[0022]如图1所示，本技术的一种用于顺层边坡首段加固的微波辐照装置，包括：红层泥化夹层1，钻孔2，微波发生装置3，水平波导管4，波导转换器5，竖向波导管6，输出孔7，微波发射天线8，固定支架9，局部破坏拉裂区10。
[0023]下面结合附图对本技术作进一步的描述：
[0024]所述的一种用于顺层边坡首段加固的微波辐照装置，包括微波辐照设备，其特征在于，所述的微波辐照设备包括微波发生装置3、水平波导管4、波导转换器5和竖向波导管6；所述的竖向波导管6伸入预施工的钻孔2中对确定了首段滑移长度的顺层边坡进行局部辐照加热，后续可结合其他的主动加固措施，以实现辅助顺层边坡局部加固的目的。
[0025]进一步的设置在于：
[0026]所述的钻孔2深度应穿过泥化夹层1，并进入下一土层0.5m～1.0m；所述的钻孔2布置形式可采用矩形；所述的钻孔孔径、孔间距应根据地质条件、钻孔深度来确定。
[0027]所述的微波辐照设备包括微波发生装置3和波导管；所述微波发生装置3 主要由电源3.1、功率控制系统3.2、磁控管3.3、冷却水循环装置3.4和环形器 3.5组成；所述的磁控管3.3与环形器3.5相连，将直流电能转化为微波能量，以连续波的形式提供稳定的微波功率，微波频率为2.45GHz，功率可由功率控制系统3.2调节，功率大小范围为1—30kW；所述的冷却水循环装置3.4保护磁控管 3.5，保证微波发生装置3的正常运行；所述的环形器3.5与水平波导管4相连，控制微波能量的方向。
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【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种用于顺层边坡首段加固的微波辐照装置，包括微波辐照设备，其特征在于，所述的微波辐照设备包括微波发生装置、水平波导管、波导转换器和竖向波导管；所述的竖向波导管伸入预施工的钻孔中对确定了首段滑移长度的顺层边坡进行局部辐照加热，后续可结合其他的主动加固措施，以实现辅助顺层边坡局部加固的目的。2.根据权利要求1所述的一种用于顺层边坡首段加固的微波辐照装置，其特征在于，所述的钻孔深度应穿过泥化夹层，并进入下一土层0.5m～1.0m；所述的钻孔布置形式可采用矩形；所述的钻孔孔径、孔间距应根据地质条件、钻孔深度来确定。3.根据权利要求1所述的一种用于顺层边坡首段加固的微波辐照装置，其特征在于，所述的微波辐照设备包括微...
【专利技术属性】
技术研发人员：胡启军，杜昕阳，何乐平，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：新型
国别省市：
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