本發(fā)明屬于滑坡災害防治技術領域，具體涉及一種排出邊坡地下水的系統(tǒng)及方法，本發(fā)明適用于控制邊坡地下水位上升幅度的需要，尤其適用于坡體變形主要受地下水位變化影響的邊坡排水，達到防止滑坡災害發(fā)生目的。

背景技術：

大量滑坡是因為降雨入滲引起坡體地下水位上升而誘發(fā)的。坡體地下水位上升是一個降雨入滲的積累過程，采取持續(xù)有效的排水措施，實時排出入滲坡體的地下水，可以減少大量滑坡災害的發(fā)生。

當前邊坡的主要排水措施有：地表排水溝和排水盲溝、集水井抽水、水平排水孔、地下排水洞等。地表排水溝和排水盲溝等地表排水措施，其排水的有效性難以保證；集水井抽水需要動力和經常性管理，能源消耗大，使用成本高；水平排水孔因傾角小，自然排水過程中容易發(fā)生堵塞，影響排水措施的長期有效性；地下排水洞施工周期長、工藝復雜、費用高。至今缺乏吸排邊坡地下水的方法，探索經濟高效的邊坡排水新技術仍是當務之急。

技術實現要素：

本發(fā)明的目的在于針對現有邊坡排水技術的不足，提供一種持續(xù)有效的邊坡地下水鉆孔自啟動負壓排水系統(tǒng)及方法，以解決坡體地下水位過度上升誘發(fā)滑坡災害問題。本發(fā)明系統(tǒng)不僅能夠實時高效地排出邊坡深部的地下水，而且無需經常性后期維護。

為達到上述目的，本發(fā)明所采用的技術方案是：一種邊坡地下水鉆孔自啟動負壓排水系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括下傾鉆孔、管靴、透水管和排水管；所述鉆孔劃分為透水鉆孔段和注漿封閉鉆孔段，透水鉆孔段位于鉆孔的下部，注漿封閉鉆孔段位于鉆孔的上部，透水鉆孔段和注漿封閉鉆孔段之間設置遇水膨脹橡膠止水環(huán)；所述透水鉆孔段包括透水管和安裝在透水管底部的管靴，透水管的頂部接觸遇水膨脹橡膠止水環(huán)，透水管內形成空腔，粗砂碎石等大顆粒被阻止進入空腔，地下水可以通過透水管滲入空腔；所述排水管的進水口穿過遇水膨脹橡膠止水環(huán)后，插入透水管內，排水管的出水口位于邊坡下部，且出水口的高程低于鉆孔的孔底高程；所述注漿封閉鉆孔段的排水管和孔壁之間空隙由水泥砂漿充填，隔斷地表與透水鉆孔段空腔之間的水氣聯系；所述排水管的排水能力大于坡體地下水入滲到透水鉆孔段的空腔內的流量。

進一步地，所述鉆孔的孔徑大于90mm。

進一步地，所述透水管采用外織濾布、內撐hdpe的打孔波紋管，所述管靴采用底部密封、頂部開口的hdpe管，所述排水管采用管徑為4～8mm的pa管。

一種邊坡地下水鉆孔自啟動負壓排水方法，該方法包括：

(1)通過邊坡工程地質條件調查，分析邊坡地下水位埋深及需要控制的地下水位線，打設下傾的排水鉆孔進入邊坡安全地下水位線以下；

(2)截取透水管的長度為透水鉆孔段的長度，將透水管的底部插入管靴中固定，在透水管頂部放置遇水膨脹橡膠止水環(huán)，排水管的進水口穿過遇水膨脹橡膠止水環(huán)后，插入透水管內；

(3)將所述管靴、透水管、遇水膨脹橡膠止水環(huán)和排水管一起插入到透水鉆孔段，排水管的出水口位于邊坡下部，且出水口的高程低于鉆孔的孔底高程；

(4)待遇水膨脹橡膠止水環(huán)充分膨脹后，在注漿封閉鉆孔段的排水管和孔壁之間空隙充填水泥砂漿；

(5)坡體內的地下水位上升引起排水管進水口的水頭高度大于鉆孔的孔口高程時，透水鉆孔段內的地下水就會在水頭差的作用下由排水管排出，排水過程發(fā)生，虹吸作用會引起空腔內產生負壓，使坡體內的地下水加速流向空腔內，排干坡體及空腔內的地下水時，排水管的進水口會進入空氣，排水管的吸排作用消失，一次排水過程結束；隨著降雨入滲的循環(huán)發(fā)生，排水過程循環(huán)進行。

本發(fā)明的有益效果主要表現在：

1、可實現邊坡深部實時性持續(xù)排水，解決大型滑坡的排水治理問題，確保維持邊坡穩(wěn)定的工程造價低；

2、治理過程不涉及大規(guī)模土石方開挖，治理工程實施過程操作簡單易行；

3、排水措施的可靠性好，適用性強，排水過程無需動力和經常性的管理維護；

4、各排水孔可獨立建設、獨立工作，便于邊坡不同部位實施，建設選點容易，各部位可同時施工，排水系統(tǒng)建設速度快；

5、排水過程中，虹吸作用在透水鉆孔段內形成負壓，迫使坡體地下水快速流向鉆孔并排出地表；

6、間歇性抽吸排水可以帶出鉆孔內細小土顆粒，防止孔內淤積。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的邊坡地下水鉆孔自啟動負壓排水系統(tǒng)的結構示意圖；

圖中：鉆孔1、水泥砂漿2、遇水膨脹橡膠止水環(huán)3、透水管4、管靴5、透水鉆孔段6、注漿封閉鉆孔段7、排水管8、出水口9、坡面10、地下水位線11。

具體實施方式

下面結合具體實施例，進一步闡述本發(fā)明。應該理解，這些實施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內容之后，本領域技術人員可以對本發(fā)明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權利要求書所限定的范圍。

實施例1

如圖1所示，本實施例提供一種邊坡地下水鉆孔自啟動負壓排水系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括下傾鉆孔1、管靴5、透水管4和排水管8；所述鉆孔1劃分為透水鉆孔段6和注漿封閉鉆孔段7，透水鉆孔段6位于鉆孔1的下部，注漿封閉鉆孔段7位于鉆孔1的上部，透水鉆孔段6和注漿封閉鉆孔段7之間設置遇水膨脹橡膠止水環(huán)3；所述透水鉆孔段6包括透水管4和安裝在透水管底部的管靴5，透水管4的頂部接觸遇水膨脹橡膠止水環(huán)3，透水管4內形成空腔，粗砂碎石等大顆粒被阻止進入空腔，地下水可以通過透水管4滲入空腔；所述排水管8的進水口穿過遇水膨脹橡膠止水環(huán)3后，插入透水管4內，排水管8的出水口9位于邊坡的下部，且出水口9的高程低于鉆孔1的孔底高程；所述注漿封閉鉆孔段7的排水管8和孔壁之間空隙由水泥砂漿2充填，隔斷地表與透水鉆孔段6空腔之間的水氣聯系；所述遇水膨脹橡膠止水環(huán)3確保注漿封閉鉆孔段7注漿過程中的水泥砂漿2不進入透水鉆孔段6的空腔內；所述排水管8的排水能力(最大排水流量)q2應大于坡體10地下水入滲到透水鉆孔段6的空腔內的流量q1，使排水過程中在空腔內形成負壓，達到抽吸鉆孔周邊的地下水，實現高效排水；q1可按式(1)進行估算，q2可按式(2)進行估算。

其中：k0為巖土體滲透系數，h0為透水鉆孔段長度，hω為排水后鉆孔內水面以下鉆孔段的長度，r為影響半徑，rω為排水鉆孔的半徑。

其中：δh為進水口與出水口的水頭差，ζ為排水管的局部阻力系數，λ為排水管的沿程阻力系數，l和d分別為排水管的管長及內徑。

所述注漿封閉鉆孔段7長度應滿足遇水膨脹橡膠止水環(huán)3處于控制邊坡地下水位線11以下，并同時根據巖土體的滲透系數確定：巖土體滲透系數大于1m/d時，取注漿封閉鉆孔段7長度大于10m；巖土體滲透系數為1m/d～10^-1m/d時，取注漿封閉鉆孔段7長度6～10m；巖土體滲透系數為10^-1m/d～10^-2m/d時，取注漿封閉鉆孔段7長度3～6m；滲透系數為小于10^-2m/d時，取注漿封閉鉆孔段7長度3m。

此外，所述鉆孔1的孔徑應大于90mm，所述透水管4可采用外織濾布、內撐hdpe的打孔波紋管，所述管靴5可采用底部密封、頂部開口的hdpe管，所述排水管8可采用管徑為4～8mm的pa管，排水管8具有良好的氣密性，用于在坡體地下水位抬升引起空腔內水頭高度大于鉆孔的孔口高程時自然啟動排水，實時排出坡體內的地下水，控制邊坡地下水在安全水位線以下。

本實施例還提供一種利用上述系統(tǒng)的邊坡地下水鉆孔自啟動負壓排水系統(tǒng)，該方法包括：

(1)通過邊坡工程地質條件調查，分析邊坡地下水位埋深及需要控制的地下水位線，打設下傾的排水鉆孔1進入邊坡安全地下水位線11以下；所述鉆孔1可以在坡面不同位置打設，根據邊坡巖土體類型、坡度、邊坡區(qū)域降雨特征及施工方法等因素確定；

(2)截取透水管4的長度為透水鉆孔段6的長度，將透水管4的底部插入管靴5中固定，在透水管4頂部放置遇水膨脹橡膠止水環(huán)3，排水管8的進水口穿過遇水膨脹橡膠止水環(huán)3后，插入透水管4內；

(3)將所述管靴5、透水管4、遇水膨脹橡膠止水環(huán)3和排水管8一起插入到透水鉆孔段6，排水管8的出水口9位于邊坡下部，且出水口9高程低于鉆孔1的孔底高程；

(4)待遇水膨脹橡膠止水環(huán)3充分膨脹后，在注漿封閉鉆孔段7的排水管8和孔壁之間空隙充填水泥砂漿2；

(5)坡體內的地下水位上升引起排水管進水口的水頭高度大于鉆孔1的孔口高程時，透水鉆孔段內6的地下水就會在水頭差的作用下由排水管8排出，排水過程發(fā)生，由于排水管8的排水能力大于透水鉆孔段6地下水入滲流量，排水過程中的虹吸作用會引起空腔內產生負壓，使坡體內的地下水加速流向空腔內，排干坡體及空腔內的地下水時，排水管8的進水口會進入空氣，排水管8的吸排作用消失，一次排水過程結束；隨著降雨入滲的循環(huán)發(fā)生，排水過程循環(huán)進行。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內，所做的任何修改、等效替換等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。