边坡软式透水管排水机理及淤塞效应研究 工程建设往往因为空间利用,城市规划等需要对山体进行开挖支护,形成的边坡工程作为 性服役设施,其长期稳定性问题日益突出.地下排水系统作为边坡工程的重要组成部分,对于保持边坡的稳定性发挥着至关重要的作用.针对福建省典型的残积土边坡,利用室内边坡物理模型试验,对其在后缘补给充分情况下深层软式透水管的排水与淤塞效应展开研究;结合Plaxis有限元数值模拟对软式透水管作用下的边坡排水效果进行模拟分析,获得各种透水管布设工况下边坡渗流场变化规律;在室内边坡模型试验及有限元数值模拟的基础上,借助先进的数码显镜设备及量测方法对透水管排泄速度,淤塞质量增加量及透水管表面土工织物淤塞面积进行观测来研究透水管淤塞程度的发生,发展及演化规律,获得主要成果如下:

(1)模型两侧边界土体渗水较快,中部次之;底部和后缘渗水较快,中部土体饱水较为缓慢,主要原因在于边界的约束效应以及渗流通道决定的;

(2)不同倾角的透水管对边坡的渗流场影响显著.透水管倾角较缓,土体渗流首先汇集,而随着渗流不断带走细颗粒,渗流通道加大,土体密实度下降.排水后期低倾角比高倾角部位渗透强度大几十倍;

(3)透水管下端封堵对排水效果增大影响显著.当坡体后缘给水量一定时,地下水流优先往渗透性较好的通道排泄,坡体其他部位渗流强度相对变小,而该有利排泄通道受到的渗透破坏也较严重;

(4)数值分析结果显示:边坡后缘地下水位抬升,透水管孔长的增大,透水管下端封堵能够有效提高透水管导水能力;透水管孔径增大对排泄能力影响较小;透水管布设高程与打设角度(仰角)需考虑两者的布置对透水管与地下水位线之间相对位置的影响,透水管越深入后缘丰富地下水,调控的范围越大,导水能力发挥越好;

(5)软式透水管使用时间,排泄速度及水头变化周期对透水管淤塞程度的影响规律基本呈现出排水初期淤塞增长较快,随着土体内细颗粒不断被水流携带走,能够被渗透水流携带走的颗粒越来越少,故淤塞程度呈现逐渐衰弱的回归趋势;

(6)软式透水管淤塞的实质是土体内细颗粒运移的结果,在具有一定可度的淤塞程度范围内,软式透水管仍能够发挥有效排水的功能.。

           软式透水管管体耐压参数

   管径         2%            3%          4%           5%              10%

   50mm      18kg           37kg        6kg           110kg          440kg

   80mm      39kg           84kg         154kg       229kg          480kg

   100mm     76kg          159kg        277kg       374kg          620kg

   150mm     88kg          150kg        198kg       250kg          525kg

   200mm     110kg         248kg        318kg       368kg          480kg

  备注:测试长度为25cm,若以1m测试,则加压荷重为本表之四倍.