边坡软式排水管淤塞机理及淤塞效应研究

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地下排水系统是边坡工程的重要组成部分,对保证边坡的稳定性有着至关重要的作用。软式透水管是近年来地下排水系统中最常见的形式。确保含水丰富边坡中地下水的有效排出直接关系边坡的长期稳定。然而,淤塞问题是影响及制约软式透水管有效排水的关键问题之一。因此,开展边坡软式透水管的淤塞与排水效应的研究具有重要的理论意义与实际应用价值,可为实际边坡工程的支护提供参考依据。本文针对福建省典型的花岗岩残积砾质土边坡,利用室内物理边坡模型实验,在后缘常水头补给的情况下对在边坡服役的软式透水管的淤塞机理及淤塞效应进行分析,并借助先进的数码显微镜设备及数字图像处理技术对软式透水管表面土工织物的淤塞程度进行定量评价,进而研究软式透水管的淤塞形成机理及影响淤塞形成的因素,最后在室内物理模型实验的基础上,结合Plaxis3d数值模拟,揭示边坡软式透水管在淤塞影响下的渗流场的变化规律及其排水效应,获得的主要成果如下:(1)在对边坡进行通水的过程中,边坡内的水经由透水管的外壁流入管内,其所携带的土体细颗粒附着于透水管的外壁上,进而造成淤塞,且透水管的后部淤塞最大,前部次之,中部的淤塞程度最小。(2)软式透水管的使用时间与初始排泄量对软式透水管淤塞程度的影响规律基本呈现为实验初期淤塞增长较快,而后随着细颗粒不断地附着于透水管外壁上,透水管外壁的淤塞增长量逐渐减少直至接近饱和的过程。(3)运用Origin软件对数字图像处理技术所得的透水管的淤塞值进行拟合并预测,可得:在本文的模型实验条件下,软式透水管的临界使用时间大致在13.5~14.5个月这个区间内。(4)随着软式透水管淤塞量的增加,布设于边坡坡体的3个孔压计所测得的孔隙水压力的最大值也在逐渐地增大,当停止通水后,孔压值整体呈下降的趋势,且越到实验后期,孔压值的整体下降幅度越来越小。(5)通过Plaxis3d建立某埋设软式透水管边坡实际工程模型,结合Plaxis3d已建立室内边坡模型得出的结果,研究实际工程中的透水管不同埋设方式与埋设数量的排水效应。有限元结果表明:边坡埋设软式透水管来排泄坡体中的地下水时,应埋设在地下水位以下较深的位置,且埋设一排软式透水管时其作用最明显,此时边坡的稳定性最高。(6)通过将软式透水管的淤塞临界值赋予Plaxis3d模型中的参数并进行分析计算,可知当软式透水管的淤塞度达到70%以上时,软式透水管的排泄功能已经基本丧失。
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