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专利号: 201910988378X
申请人: 中国地质大学(武汉)
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 水利工程;基础;疏浚
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种适用于动水压力型水库滑坡深部排水防治方法,其特征在于,所述适用于动水压力型水库滑坡深部排水防治方法包括:通过在滑坡体中后部位置布置的多个分散式集水深井安设水位监测设备,实时监测水库水位与滑坡体中地下水位得到两者水头差;

监测到水库水位与滑坡体中地下水位水头差达到特定阈值时,启动抽排水井进行井点排水,降低坡体动水压力,并利用抽排水自动控制系统确定抽排水井开启工作的井点的位置、数量、开启时间、持续时间;

所述适用于动水压力型水库滑坡深部排水防治方法进一步包括:步骤一,库水位采集;实时采集水位,获取到的库水位高度序列数据,记为hk;

步骤二,井点水位确定,通过各井点的地下水位监测设备,分别采集各个井点中与库水位高度序列同步的滑坡体中地下水位,并记反应滑坡体抽水井附近的地下水水位值为hj:式中n为滑坡体中布设井点的个数;hi为各个井点中地下水位;

得到两者的水头差值

△h=hj‑hk;

步骤三,水位差阈值确定,根据滑坡的变形迹象,对滑坡进行勘察查明滑坡的工程地质条件,建立滑坡稳定性评价模型;

步骤四,开启数量,由饱和非饱和土力学及地下水动力学相关理论,对于滑坡体堆积层岩土体地下水渗流满足Darcy定律结合Dupuit稳定潜水井流,将概化则达到特定阈值时抽水量为

式中,K为潜在滑坡岩土体渗透系数m/d,由抽水试验确定;L’为集水井距离水库水位边界的水平距离m;r为集水井井径m;hj、hk分别为Fs=1条件下的对应井点水位m和库水位m;

步骤五,开启位置,根据滑坡勘察数据,分析滑坡中地下水储藏状态及运移情况,依此选定集水井的位置,同时根据地形、地貌、地层岩性采取不等间距梅花状布置方式;在确定抽水井数量基础上,中部到两侧,间隔呈梅花状模式开启抽水井;

步骤六,开启时间与结束时间,根据调蓄需求设定该阶段的最低库水位值求得阈值△h0,当水库水位下降幅度达到一定范围,△h接近△h0时即启用抽排水水泵开启工作。

2.如权利要求1所述的适用于动水压力型水库滑坡深部排水防治方法,其特征在于,启动抽排水井进行井点排水时,利用抽排水泵将地下水排出,同时利用坡表导排水水沟将井中地下水导流至滑坡周界以外。

3.如权利要求1所述的适用于动水压力型水库滑坡深部排水防治方法,其特征在于,步骤三中,滑坡的安全系数表示为

式中,N为土颗粒之间的接触压力(有效压力),α为土条底面与水平方向的夹角,β为土条浸润线与水平方向的夹角;L为土条的宽度;

W1为土条浸润线以上土体的重力,W2为土条中浸润线以下土体的饱和重力,Pa、Pb、U分别为AB、CD、BC边静水压力的合力,令β=α,得:

在库水位下降过程中影响坡体稳定性的因素涉及滑体含水层厚度hm。

4.如权利要求3所述的适用于动水压力型水库滑坡深部排水防治方法,其特征在于,步骤三中,过程取极限状况下滑坡稳定性系数Fs=1,得到极限状态下的对应的滑坡体中地下水位和库水位,求得滑坡体地下水位与库水位差值△h0作为后续启用抽排水水泵的阈值。

5.如权利要求1所述的适用于动水压力型水库滑坡深部排水防治方法,其特征在于,步骤四中,得到所需的排水井的数量

n=Q总/Q0;

式中,Q0为单个集水井的抽排水流量,Q总为滑坡体排水总量。

6.如权利要求1所述的适用于动水压力型水库滑坡深部排水防治方法,其特征在于,步骤六中,库水位调蓄至稳定水位时,滑坡体内外水头差逐渐减小,水库水位稳定一段时间后停止抽排水;确定各个集水井的抽排水作用时间、启用阶段及抽水持续时间。

7.一种实施权利要求1所述适用于动水压力型水库滑坡深部排水防治方法的用于动水压力型水库滑坡深部排水防治系统,其特征在于,所述适用于动水压力型水库滑坡深部排水防治系统包括:集水系统、水位监测系统、抽排水自动控制系统、抽水系统、坡表导排水系统;

所述集水系统,布置于滑坡体中后部位置,用于定时期的抽水;

所述水位监测系统,对集水井中的水位和库水进行监测,传送至抽排水自动控制系统;

抽排水自动控制系统,根据监测系统中库水位与井点中地下水位的水头差值,衡量库水位下降过程中是否启用集水深井抽水系统,库水位与井点中地下水位的水头差值达到预设阈值时,实现达到水头差阈值时对开启抽水工作的水泵台数和井点范围、抽排水时段和持续时间进行自动控制;

所述抽水系统,为井点中地下水按照预期的抽排水排出坡体;

所述坡表导排水系统,将由井底水泵抽排至井口的地下水导流至导排水沟中,导流到滑坡范围外。

8.如权利要求7所述的用于动水压力型水库滑坡深部排水防治系统,其特征在于,所述集水系统,为滑坡体中分布的集水井群,集水深井各井点在平面上呈梅花状分布于滑坡中后部,配合滑坡的水文地质条件采取不等间距布设,各井点间距20m‑50m,各个井点深入坡体达滑坡潜在滑面以下1m或库水位最低时对应的坡体内潜水面以下1m。

9.一种实施权利要求1所述用于动水压力型水库滑坡深部排水防治方法的滑坡工程防护设备。