滑坡治理排水技术方法

滑坡治理之虹吸排水技术孙红月浙江大学2016.11滑坡治理之虹吸排水技术常见滑坡类型影响边坡稳定性因素滑坡治理常用措施虹吸排水优势虹吸排水长期应用可靠性2滑坡治理之虹吸排水技术常见滑坡类型影响边坡稳定性因素滑坡治理常用措施虹吸排水优势虹吸排水长期应用可靠性3松散堆积土滑坡破碎岩质滑坡结构面控制的岩质滑坡滑坡治理之虹吸排水技术常见滑坡类型影响边坡稳定性因素滑坡治理常用措施虹吸排水优势虹吸排水长期应用可靠性78影响边坡稳定性因素•环境因素主要有：–地表水作用–岩石风化作用–地震作用–地下水作用–人类工程活动•环境因素变化或增大下滑力、或减小抗滑力，促使边坡变形破坏的发生和发展•滑坡总是在环境因素变化时发生的统计浙江省发生的滑坡，约3/4由降雨诱发降雨入渗坡体地下水位上升滑坡截排水预防滑坡降雨入渗是诱发滑坡的主要因素坡率1:1.5滑坡治理之虹吸排水技术常见滑坡类型影响边坡稳定性因素滑坡治理常用措施虹吸排水优势虹吸排水长期应用可靠性10滑坡治理常用措施避让削坡减载排水治理措施滑坡治理措施抗滑桩锚固挡土墙11滑坡治理常用措施削坡减载避让排水治理措施滑坡治理措施抗滑桩锚固挡土墙13削坡注意事项阻滑段坡面线堆重物致滑段阻滑段滑动面致滑段滑动面坡面线削坡减重15松散堆积土标高基岩水平距离（m）削坡区坡脚开挖不合理削坡导致大规模滑坡原有道路路基开挖滑坡治理常用措施挡土墙削坡减载避让滑坡治理措施排水治理措施锚固抗滑桩1718抗滑挡墙滑坡治理常用措施抗滑桩削坡减载避让滑坡治理措施排水治理措施锚固挡土墙19抗滑桩抗滑桩滑坡体20抗滑桩施工过程安全风险大滑坡治理常用措施锚固削坡减载避让滑坡治理措施排水治理措施抗滑桩挡土墙22锚固B5-7破碎岩体区相对完整岩体区亚粘土夹碎块石B2-5B6-15轻微变形破坏区B8-20Bz13-18Bz15-18Bz9-1823问题：工期长、费用高推广边坡排水技术水是诱发滑坡的主因排水治理滑坡最经济削坡减载抗滑桩护面墙抗滑桩锚杆框格梁目前常用滑坡治理技术削坡、抗滑桩、锚固、挡墙滑坡治理常用措施排水治理措施削坡减载避让滑坡治理措施抗滑桩锚固挡土墙25目前常用排水措施•地表排水：截水沟、排水沟、疏通自然沟•地下排水：盲沟、水平排水孔、地下排水洞27后缘盲沟排水恢复稳定水平排水孔地下排水洞排水碎石路泉3泉2A16SK454泉1河排水洞710A'SK41上三公路地下排水隧洞015020025050100150200dlQdelQ勘探期间地下水位上三公路3131delQ23标高（m）300底滑面CQ4崩积碎块石dlQ3坡积含碎砾石亚粘土delQ3滑坡堆积含粘性土碎块石delQ3岩质滑坡堆积碎块石dlQ3坡积含碎砾石亚粘土2503003504001122dlQ32CQ4450500m地下水位12345678910111213141516171819202122232425J1J2SK19SK59SK48中风化基岩顶面SK37SK27delQ32Jd3C-delQ2delQ32delQ32delQ32delQ3Jd3Jd3Jd3C-delQC-delQ160170180190200210220444标高（m）碎石路泉3泉2A16SK454泉1河排水洞710A'SK41上三公路目前排水基本方法1、地表排水沟2、排水盲沟3、水平排水孔4、地下排水洞5、井孔抽水-动力有无更好排水方法虹吸排水井孔抽水-动力上水管下水管虹吸排水优势明显至今未推广应用？两大物理限制•10m扬程•空气积累Sa=Pa/K空气溶解度Sa与该气体在液面上的分压Pa成正比K亨利常数≤10m10m虹吸管出水口钻孔透水管孔底储水管控制水位排水前水位线排水后水位线ABC海拔(m)最大虹吸扬程(m)010.3320010.095009.7410009.1620008.1630006.97斜孔解决虹吸扬程限制问题流速缓慢贴壁流空气积累虹吸破坏流态模型试验储水管高2m上水管高11.23m下水管高20.46m储水箱贴壁流段塞流管顶弯头液面形状不同管径条件下的水流过管顶时流态采用能量法理论分析，揭示了决定管顶弯头处液面形状的主要因素是管径大小，当虹吸管小于临界管径时，不出现贴壁流理论分析:不出现贴壁流的条件XYOx=-rx=ry=ay=-af(-r)f(r)XYOx=-rx=ry=ay=-af(-r)f(r)cosclgrgcosclgrg模型试验:长时间停流空气积累ABh空气99.29.49.69.81010.20100200300400虹吸启动扬程/m试验时间/天360天9.1m压力降低过饱和析出温差溶解度变化析出管端空气溶入管外气体分子入渗滑坡治理之虹吸排水技术常见滑坡类型影响边坡稳定性因素滑坡治理常用措施虹吸排水优势虹吸排水长期应用可靠性43虹吸排水优势1：孔位易选择、孔深浅水平排水孔120m、5%实际工程虹吸孔20m虹吸排水优势1：孔位易选择、孔深浅虹吸排水优势2：虹吸孔集水能力强15m459.8m45虹吸排水优势3：工程建设速度快虹吸排水优势4：快速恢复滑坡稳定滑坡治理之虹吸排水技术常见滑坡类型影响边坡稳定性因素滑坡治理常用措施虹吸排水优势虹吸排水长期应用可靠性50排水孔剖面布置线滑体170万m3应用案例1•古滑坡体，沿公路走向宽约220m，垂直公路长约300m。•2005年6月，开挖边坡锚喷表面出现裂缝，部分边坡表面钢筋被拉断，滑坡整体复活，8月采用了卸载、坡脚设挡墙与路线外移的方案处理了边坡。•2006年3月再次出现变形，处置后，坡面仍见局部变形迹象。现场钻进过程2013.7.11开始施工，其中11个钻孔的深度为32m，倾角25°，间距5m，虹吸管进水口与钻孔孔口高差12m。其余38个钻孔深度为16m，倾角46°，间距2.5m，虹吸管进水口与钻孔孔口高差12m。斜坡在中部区域地下水较丰富，属于地下水富集区。越向两端地下水越少，有些孔中甚至未见水。排水管入孔排水管样式图流量监测排水5.5m3/dZK1地下水位埋深变化公路（m）ZK1ZK3ZK4（m）14.7046.3045.004.8032.3051.0051.50ZK534.4040.37ZK241.1542.557.3927.1037.4025°22.2038.5013.30虹吸排水前人工监测到的最高和最低地下水位41.9042.80虹吸排水后自动水位计监测到的最高地下水位50100150200250100751251752251257550250虹吸孔67891011121314151613/6/2413/10/2414/2/2414/6/2414/10/2415/2/24日期ZK1地下水位埋深/m020406080100120140160180日降雨量/mmZK4地下水位埋深变化公路（m）ZK1ZK3ZK4（m）14.7046.3045.004.8032.3051.0051.50ZK534.4040.37ZK241.1542.557.3927.1037.4025°22.2038.5013.30虹吸排水前人工监测到的最高和最低地下水位41.9042.80虹吸排水后自动水位计监测到的最高地下水位50100150200250100751251752251257550250虹吸孔3335373941434547495113/5/1413/8/1413/11/1414/2/1414/5/1414/8/1414/11/1415/2/14日期ZK4地下水位埋深/m020406080100120140160180降雨量/mm公路（m）ZK1ZK3ZK4（m）14.7046.3045.004.8032.3051.0051.50ZK534.4040.37ZK241.1542.557.3927.1037.4025°22.2038.5013.30虹吸排水前人工监测到的最高和最低地下水位41.9042.80虹吸排水后自动水位计监测到的最高地下水位50100150200250100751251752251257550250虹吸孔虹吸排水有效、可靠分水江05省道16省道•应用案例2变形破坏历史2004年12月竣工通车2005年拉裂变形，坡面截排水2010年坡面裂缝加剧，削坡卸载2014年坡面裂缝进一步加剧发展2014年坡面出现大量新裂缝目前变形破坏特征目前变形破坏特征纵向长约135m前缘宽约120m平均厚度约15m约18×104m3滑坡成因机制①不利的边坡结构：岩层倾向坡外；坡内岩层分布有多层软弱夹层；②不利的水文地质条件：地下水位埋深浅，区域降水量大，地表水入渗迅速且排泄不畅；③长大溶蚀裂隙解除侧缘束缚：长大溶蚀裂隙深切砾岩层，为滑坡形成解除或减弱侧缘边界束缚；④路基开挖陡坡诱发变形：筑路开挖形成形成有效临空面。•坡脚抗滑桩加固•控制地下水位上升•进行边坡安全监测防灾治理对策焦山滑坡虹吸排水平面布置~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~附图2焦山互通B匝道右侧边坡虹吸排水孔布置剖面图（BK1-BK1'）比例尺边坡虹吸排水剖面图孔底储水管打孔波纹管外织滤布透水管4mm9mm排水管横断面地下水进入通道虹吸管5~8cm管端虹吸管进水孔4mm9mm透水管PVC管排水管孔底储水管排水管、透水管和孔底储水管靴构造示意图排水降深10m滑面埋深13m虹吸孔2015/1/202015/3/172015/5/122015/7/72015/9/12015/10/272015/12/222016/2/16-50050100150200250300350400450500P01P02P03位移/mm监测日期开始虹吸排水排水约13.5m3/d虹吸排水技术准确应用前提：1、明确滑坡发生机理：地下水是主要因素；2、了解坡体的水文地质条件：地下水位监测.降雨量监测Hobo水位记录仪水位监测谢谢大家！孙红月[e-mail]