辐射井对土质边坡浸润线影响的试验研究

庞 牧 华

(安徽省水利部淮委水利科学研究院，安徽 蚌埠 233000)

辐射井对土质边坡浸润线影响的试验研究

庞 牧 华

(安徽省水利部淮委水利科学研究院，安徽 蚌埠 233000)

以土质边坡内部测压管水深为研究对象，通过对比分析布置辐射井和无辐射井边坡内部测压管水深，得到雨期辐射井对土质边坡内部浸润线位置的影响程度大于无雨期的结论，以及辐射井能使土质边坡内部水力坡度减少的程度。

辐射井，土质边坡，浸润线，水力坡度

0 引言

研究表明，边坡中的地下水对边坡的稳定系数起到决定性作用[1]。土质边坡地下水水位的上升或降雨引起土体中相对隔水层以上积聚暂时性的地下水超过一定程度时，就容易导致土坡失稳。因此，在滑坡治理中常采用降低地下水位线的措施。辐射井由于其具有出水量大的特点，能有效降低浸润线[2]，并能最大限度集取边坡地下水，且施工方便等一系列优点，因而，近年来常被应用于滑坡治理中。

1 试验方法

在某灌溉渠道已有滑坡趋势的坡段，桩号0+000和0+050处沿坡向分别等间距布置两排试验测压管，每段排4根，桩号0+050设辐射井一口，见图1。按照一定的频率对测压管内水位定期观测，降雨天气适当增加降雨前、降雨后的观测频率。

2 实测数据分析

2.1 辐射井对水位的影响

自2009年1月以来，对测压管水位长期的现场观测，积累了试验区地下水位的大量实测数据，经过对实测数据复查，剔除可疑数据，并结合当地降雨资料，整理复查后的观测资料，选取一周内无雨和一周连续降雨的观测数据资料共六组，见表1，表2。

表1 一周无雨测压管典型水深观测资料 m

表2 一周连续降雨测压管典型水深观测资料 m

对比表1，表2中无雨和连续降雨时期测压管内水深实测值，同一试验研究时期，桩号0+000截面数值高于桩号0+050截面数值。对比同一桩号的测压管在无雨和连续降雨时期的水深实测值，连续降雨时期有辐射井的截面水位实测值明显小于无雨时期。对比水位差值栏可知2号、3号测压管数值变化明显。

由上述现象可知，辐射井能够降低土质边坡浸润线，且连续降雨时期，辐射井降低浸润线效果明显。辐射井雨季排渗量比旱季排渗量大得多，可达2倍～4倍[3]。连续降雨时期辐射井排渗作用明显，能够很大程度降低降雨引起的地下浸润线上升。统计全年测压管观测数据可得降雨时期辐射井能降低约72%的水位，无雨时期能降低约45%的水位。

2.2 辐射井对边坡水力坡度的影响

在地下水动力学中，水头变化的特征通常是用水力坡度进行描述。水力坡度即沿等水头面(线)法线方向上的水头变化率。渗流场中某点的水力坡度是指渗流通过该点时单位渗流途径长度上的水头损失，见式(1)[4]。由渗流的动水压力所产生的渗透力大小决定于水力坡度。

(1)

其中，J为水力坡度；dH为水头增量，沿渗流运动方向为负值；dL为两计算过水断面间距。

本次试验研究，同一桩号处测压管等间距布设，因此可用水位增减量来衡量水力坡度变化。全年实测数据中选取有代表性的8组，计算1号测压管与2号测压管以及3号测压管与4号测压管之间水深变化，见表3。

表3 测压管典型水深变化观测资料 m

由表3数据可得，辐射井对其下游侧水力坡度影响较上游侧更加明显。根据全年实测数据，辐射井的排渗作用能使下游侧土坡内部水力坡度降低约84%，使上游侧土坡内部水力坡度降低约67%，由此可见辐射井能够有效减小土质边坡内部水力坡度，提高边坡渗流稳定强度，较大程度提高土质边坡稳定性。

3 结语

该灌溉渠道在已有滑坡趋势的坡段，布设测压管观测土质边坡内部测压管水深，研究辐射井的排渗对土质边坡浸润线的影响。根据对实测水深资料的分析研究可知，辐射井能降低边坡内浸润线位置，且降雨时期降低水位能力较其他时期强；辐射井能减小边坡内部水力坡度值，且对下游侧水力坡度减少量较上游侧大。

[1] 郑颖人，时卫民，孔位学.库水位下降时渗透力及地下水浸润线的计算[J].岩石力学与工程学报，2004，23(18)：3203-3210.

[2] 蒋仲鹏.环境工程学[M].北京：高等教育出版社，1986.

[3] 徐业平.驷马山引江水道切岭段滑坡成因与排渗效果分析研究[J].合肥工业大学学报(自然科学版)，2004，27(4)：410-413.

[4] 毛昶熙.渗流计算分析与控制[M].北京：中国水利水电出版社，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

庞牧华(1985- )，男，硕士，助理工程师

1009-6825(2015)23-0063-02

TU411

A