輻射井對土質(zhì)邊坡浸潤線影響的試驗研究

龐 牧 華

(安徽省水利部淮委水利科學(xué)研究院，安徽 蚌埠 233000)

輻射井對土質(zhì)邊坡浸潤線影響的試驗研究

龐 牧 華

(安徽省水利部淮委水利科學(xué)研究院，安徽 蚌埠 233000)

以土質(zhì)邊坡內(nèi)部測壓管水深為研究對象，通過對比分析布置輻射井和無輻射井邊坡內(nèi)部測壓管水深，得到雨期輻射井對土質(zhì)邊坡內(nèi)部浸潤線位置的影響程度大于無雨期的結(jié)論，以及輻射井能使土質(zhì)邊坡內(nèi)部水力坡度減少的程度。

輻射井，土質(zhì)邊坡，浸潤線，水力坡度

0 引言

研究表明，邊坡中的地下水對邊坡的穩(wěn)定系數(shù)起到?jīng)Q定性作用[1]。土質(zhì)邊坡地下水水位的上升或降雨引起土體中相對隔水層以上積聚暫時性的地下水超過一定程度時，就容易導(dǎo)致土坡失穩(wěn)。因此，在滑坡治理中常采用降低地下水位線的措施。輻射井由于其具有出水量大的特點，能有效降低浸潤線[2]，并能最大限度集取邊坡地下水，且施工方便等一系列優(yōu)點，因而，近年來常被應(yīng)用于滑坡治理中。

1 試驗方法

在某灌溉渠道已有滑坡趨勢的坡段，樁號0+000和0+050處沿坡向分別等間距布置兩排試驗測壓管，每段排4根，樁號0+050設(shè)輻射井一口，見圖1。按照一定的頻率對測壓管內(nèi)水位定期觀測，降雨天氣適當(dāng)增加降雨前、降雨后的觀測頻率。

2 實測數(shù)據(jù)分析

2.1 輻射井對水位的影響

自2009年1月以來，對測壓管水位長期的現(xiàn)場觀測，積累了試驗區(qū)地下水位的大量實測數(shù)據(jù)，經(jīng)過對實測數(shù)據(jù)復(fù)查，剔除可疑數(shù)據(jù)，并結(jié)合當(dāng)?shù)亟涤曩Y料，整理復(fù)查后的觀測資料，選取一周內(nèi)無雨和一周連續(xù)降雨的觀測數(shù)據(jù)資料共六組，見表1，表2。

表1 一周無雨測壓管典型水深觀測資料 m

表2 一周連續(xù)降雨測壓管典型水深觀測資料 m

對比表1，表2中無雨和連續(xù)降雨時期測壓管內(nèi)水深實測值，同一試驗研究時期，樁號0+000截面數(shù)值高于樁號0+050截面數(shù)值。對比同一樁號的測壓管在無雨和連續(xù)降雨時期的水深實測值，連續(xù)降雨時期有輻射井的截面水位實測值明顯小于無雨時期。對比水位差值欄可知2號、3號測壓管數(shù)值變化明顯。

由上述現(xiàn)象可知，輻射井能夠降低土質(zhì)邊坡浸潤線，且連續(xù)降雨時期，輻射井降低浸潤線效果明顯。輻射井雨季排滲量比旱季排滲量大得多，可達2倍～4倍[3]。連續(xù)降雨時期輻射井排滲作用明顯，能夠很大程度降低降雨引起的地下浸潤線上升。統(tǒng)計全年測壓管觀測數(shù)據(jù)可得降雨時期輻射井能降低約72%的水位，無雨時期能降低約45%的水位。

2.2 輻射井對邊坡水力坡度的影響

在地下水動力學(xué)中，水頭變化的特征通常是用水力坡度進行描述。水力坡度即沿等水頭面(線)法線方向上的水頭變化率。滲流場中某點的水力坡度是指滲流通過該點時單位滲流途徑長度上的水頭損失，見式(1)[4]。由滲流的動水壓力所產(chǎn)生的滲透力大小決定于水力坡度。

(1)

其中，J為水力坡度；dH為水頭增量，沿滲流運動方向為負值；dL為兩計算過水?dāng)嗝骈g距。

本次試驗研究，同一樁號處測壓管等間距布設(shè)，因此可用水位增減量來衡量水力坡度變化。全年實測數(shù)據(jù)中選取有代表性的8組，計算1號測壓管與2號測壓管以及3號測壓管與4號測壓管之間水深變化，見表3。

表3 測壓管典型水深變化觀測資料 m

由表3數(shù)據(jù)可得，輻射井對其下游側(cè)水力坡度影響較上游側(cè)更加明顯。根據(jù)全年實測數(shù)據(jù)，輻射井的排滲作用能使下游側(cè)土坡內(nèi)部水力坡度降低約84%，使上游側(cè)土坡內(nèi)部水力坡度降低約67%，由此可見輻射井能夠有效減小土質(zhì)邊坡內(nèi)部水力坡度，提高邊坡滲流穩(wěn)定強度，較大程度提高土質(zhì)邊坡穩(wěn)定性。

3 結(jié)語

該灌溉渠道在已有滑坡趨勢的坡段，布設(shè)測壓管觀測土質(zhì)邊坡內(nèi)部測壓管水深，研究輻射井的排滲對土質(zhì)邊坡浸潤線的影響。根據(jù)對實測水深資料的分析研究可知，輻射井能降低邊坡內(nèi)浸潤線位置，且降雨時期降低水位能力較其他時期強；輻射井能減小邊坡內(nèi)部水力坡度值，且對下游側(cè)水力坡度減少量較上游側(cè)大。

[1] 鄭穎人，時衛(wèi)民，孔位學(xué).庫水位下降時滲透力及地下水浸潤線的計算[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報，2004，23(18)：3203-3210.

[2] 蔣仲鵬.環(huán)境工程學(xué)[M].北京：高等教育出版社，1986.

[3] 徐業(yè)平.駟馬山引江水道切嶺段滑坡成因與排滲效果分析研究[J].合肥工業(yè)大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)，2004，27(4)：410-413.

[4] 毛昶熙.滲流計算分析與控制[M].北京：中國水利水電出版社，2003.

Experimental research of radial well on the effection of saturated line for soil slope

Pang Muhua

(Anhui&HuaiheRiverInstituteofHydraulicResearch，Bengbu233000,China)

The article studied on the piezometric tube’s water depth of soil slope, through comparative analysis of radial well and no radial well slope’s water depth in piezometric tube, and come to the following conclusions: the action of radial well during rain period is is greater than the no rain period and the hydraulic gradient’s degree of reduction by radial well.

radial well, soil slope, saturated line, hydraulic gradient

2015-06-09

龐牧華(1985- )，男，碩士，助理工程師

1009-6825(2015)23-0063-02

TU411

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