[发明专利]一种复合管径的边坡虹吸排水装置

说明书

本发明涉及岩土工程领域，尤其涉及一种复合管径的边坡虹吸排水装置。包括排水管和注水设备；排水管为套管结构，包括外部的排水外管，排水外管内设有多根排水内管；排水管出水口与注水设备相连。本发明一是增大了水力半径，提升了排水效率；二是在保证同样水力半径的情况下，使用复合管径可减少4.7倍的安装次数，较大幅度减轻了安装工作量。

技术领域

本发明涉及岩土工程领域，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。

背景技术

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。在虹吸排水系统中，为增强系统长期免维护的稳定性，避免使用因气泡累积而很难长期维持稳定的大管径排水管，一般采用小管径(≤5mm)虹吸排水系统。小管径排水管的一大弊端是排水效率较低，因此边坡排水的应用过程中，需铺设的虹吸管数量较多，常常有数百根甚至有数千根，以至于完成一个边坡虹吸排水工程全部虹吸管的铺设需要大量时间。

发明内容

本发明的目的在于针对现有的单一管径虹吸排水系统施工工序繁琐与排水效率较低的缺陷，发明一种复合管径的边坡虹吸排水装置，该装置一方面可以增加过水断面面积，提高虹吸管的排水效率；同时还能减少虹吸排水管的安装次数。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

提供一种复合管径的边坡虹吸排水装置，包括排水管和注水设备；

排水管为套管结构，包括外部的排水外管，排水外管内设有多根排水内管；排水管出水口与注水设备相连。

作为一种改进，所述排水外管为壁厚3mm、内径17mm的排水管。

作为一种改进，所述排水内管为壁厚1.5mm、内径5mm的排水管。

作为一种改进，所述排水外管内设有三根排水内管。

水力半径R是衡量管道输水能力的重要指标，其具体表达公式如下：

R＝A/χ

式中，A为过流断面面积；χ为过流断面上流体与固体壁面接触的周界，称为湿周。

对于复合管径的排水管而言，其过水断面由独立的七部分断面构成，即分为三类断面形式，其水力半径应由各断面叠加计算而成，称为综合水力半径，具体求解如下式所示：

对于单一的内径为5mm的排水管，水力半径为1.25，而复合管径的水力半径约单一管径的4.7倍。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

应用本发明的复合管径的边坡虹吸排水系统，与传统的单一内径为5mm的排水管相比，复合排水管的综合水力半径约是其水力半径的4.7倍，一是增大了水力半径，提升了排水效率；二是在保证同样水力半径的情况下，使用复合管径可减少4.7倍的安装次数，较大幅度减轻了安装工作量。另一方面，与壁厚为1.5mm、内径5mm的排水管相比，3mm壁厚的大管径更能有效阻止空气的渗入，从而会减弱空气积累对流速造成的影响；而如若采用单一的同等壁厚为3mm、内径5mm的排水管，在保证同样过水断面面积的情况下，采用复合管径更加节省材料。

附图说明