滑坡搶險充氣截排水方法研究

《滑坡搶險充氣截排水方法研究》是依託浙江大學，由尚岳全擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：滑坡搶險充氣截排水方法研究
• 依託單位：浙江大學
• 項目負責人：尚岳全
• 項目類別：面上項目

項目摘要

降雨引起坡體地下水位上升，包括表面降雨入滲和後緣地下水入滲。多數滑坡地下水位變化取決於後緣入滲補給量大小。防止滑坡外圍地下水入滲，以及在強降雨前排出坡體部分地下水，對確保滑坡安全和贏得滑坡搶險時間十分重要。目前斜坡截排水都是利用水往低處流的重力勢特性，屬於被動排水方法，無法實現快速截排水。至今沒有一種主動可加壓的排水技術措施。本項目圍繞充氣截排水技術方法的基礎理論開展研究，構建滑坡主動截排水技術方法。利用鑽孔充氣壓力大小的可控性，改變斜坡地下水滲流方向，形成比自然滲流環境更高的水力梯度，使地下水流出滑坡敏感區域。研究工作以不同類型岩土體的透氣性測試為基礎，以高壓氣體在坡體環境中的擴散方式及其影響因素研究為重點，以壓入氣體對岩土體滲透性和滲流場的改變作用研究為核心，探討充氣截排水技術的基礎理論問題，著眼於開拓滑坡充氣截排水新方法，解決充氣截排水技術在滑坡應急治理工程中套用的可行性問題。

結題摘要

防止滑坡外圍地下水入滲，以及在強降雨前排出坡體部分地下水，對確保滑坡安全和贏得滑坡搶險時間十分重要。項目研究以岩土體的透氣性測試研究為基礎，以高壓氣體在坡體環境中的擴散方式和影響氣水置換因素研究為重點，以壓入氣體對岩土體滲透性和滲流場的改變作用研究為核心，探討了充氣截排水技術的基礎理論問題和套用條件，開拓了滑坡截排水新方法，提出了滑坡充氣截排水技術實施的初步方案。 通過大型模型試驗論證了充氣截排水技術的可行性，試驗模型在充氣壓力15kPa的條件下，模型後緣入滲水位分別為0.4m、0.6m和0.8m時，潛在滑坡區地下水位平均降幅分別12.1%、9.6%和4.5%。建立了堆積層邊坡常見的粉質粘土滲透性及導氣率的關係，獲得了乾土狀態下的導氣率比飽和滲透性大2~3個數量級的研究結論。揭示了坡體充氣過程中非飽和區孔隙氣壓力、孔隙氣流速度、孔隙水滲流速度和體積含水量會隨時間發生波動性變化，當孔隙氣壓力隨時間增大時，孔隙氣體流速也隨時間增大，孔隙水滲流速度和體積含水量則隨時間減小。揭示了充氣點放置在距離潛在滑坡區較近的位置時，截排水效果更好，充氣壓力越大，潛在滑坡區的地下水位下降越多。滲透係數增大則充氣截排水達到穩定所需的時間越少，孔隙率越大則形成穩定截排水效果所需的時間也越長，但滲透系和孔隙率對最終的截排水效果影響微弱。揭示了邊坡充氣形成非飽和阻水區的過程，依次為：氣相不斷向水相中溶解擴散出現封閉氣泡形態存在的游離氣相、氣相開始在小部分孔徑較大的連通孔隙的流動、優勢滲流通道內大量氣體突破坡體進入大氣、原有孔隙滲流通道擴張且氣相滲流通道數量增加。 多數滑坡的搶險過程中，常常接近於極限平衡狀態，期間如果出現新的強降雨引起地下水位上升，就可能導致滑坡再次啟動，使治理工程毀於一旦，面臨滑坡啟動的威脅，制約救災工作的開展，項目研究探索建立的滑坡充氣截排水技術具有快速有效的特點，將對滑坡災害防治起積極作用。