虹吸具有免動力實現(xiàn)水體高效跨越輸送和流動過程由液位變化自動控制的特性，具有布孔位置選擇方便和經(jīng)濟性好的優(yōu)勢，適合斜坡地下水位控制的需要。《斜坡虹吸排水理論與實踐》通過模型試驗、數(shù)值模擬和理論分析及工程實踐，揭示了虹吸系統(tǒng)氣泡積累導(dǎo)致排水中斷的原因，提出了保障虹吸持續(xù)有效的技術(shù)措施，建立了斜坡虹吸排水技術(shù)體系，建設(shè)了國際上免維護的滑坡虹吸排水示范工程。
為便于虹吸排水技術(shù)方法的應(yīng)用，編制了“斜坡虹吸排水技術(shù)指南”，作為附錄列于書中，為規(guī)范使用斜坡虹吸排水技術(shù)提供了必要的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。
《斜坡虹吸排水理論與實踐》論述了斜坡虹吸的基礎(chǔ)理論和相關(guān)技術(shù)問題，構(gòu)建了斜坡虹吸排水方法，編制了必要的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，可供滑坡地質(zhì)災(zāi)害防治領(lǐng)域中的勘察、設(shè)計、施工、監(jiān)理等技術(shù)人員和管理人員及大專院校相關(guān)專業(yè)師生參考使用。
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目錄
前言
第1章 緒論1
1.1斜坡排水意義與面臨困難1
1.2虹吸原理3
1.3虹吸排水的優(yōu)勢5
1.4斜坡虹吸排水發(fā)展現(xiàn)狀7
第2章 虹吸過程氣泡產(chǎn)生原因與流態(tài)特征模型試驗10
2.1虹吸過程氣泡形成原因與特點10
2.2虹吸下水管段氣泡運動特征12
2.3氣液兩相流型14
2.3.1上水管中的流動型式14
2.3.2下水管中的流動型式16
2.3.3∩形彎管段流動型式16
2.3.4流型的過渡及其與管徑的關(guān)系17
2.4不同管徑虹吸流態(tài)模型試驗19
2.4.1試驗裝置及虹吸基本特征19
2.4.2虹吸管頂部流態(tài)特征20
2.4.3虹吸管內(nèi)氣泡的兼并與積累23
2.4.4形成段塞流的管徑條件24
第3章 不同虹吸管徑流態(tài)特征數(shù)值模擬27
3.1計算模型及邊界條件27
3.2數(shù)值計算方法28
3.2.1二維瞬態(tài)問題方程離散方法28
3.2.2表面張力和壁面黏附離散方法30
3.2.3體積分數(shù)連續(xù)性方程與動量方程32
3.2.4RNG k-ε湍流模型32
3.3數(shù)值模擬結(jié)果分析33
3.3.1虹吸管徑8mm流態(tài)模擬33
3.3.2虹吸管徑4~6mm流型數(shù)值模擬36
第4章 形成段塞流臨界管徑理論分析39
4.1水中最大穩(wěn)定氣泡直徑分析40
4.1.1分析計算模型40
4.1.2液面的能量法推導(dǎo)41
4.1.3氣泡極限大小與臨界管徑的關(guān)系45
4.2虹吸越過管頂點段塞流臨界管徑分析46
4.2.1分析計算模型46
4.2.2彎管液面的能量法推導(dǎo)47
4.2.3避免出現(xiàn)貼壁流態(tài)的管徑選擇50
第5章 停流期虹吸管空氣積累問題52
5.1停流期虹吸管空氣積累原因52
5.2停流期虹吸管空氣積累試驗53
5.2.1管徑8mm PU虹吸管頂部空氣積累53
5.2.2細管徑PU虹吸管頂空氣積累試驗54
5.2.3細管徑虹吸管氣泡上升過程56
5.3虹吸管壁空氣滲入理論分析57
5.4定溫條件下管端空氣溶入擴散速率的計算61
5.5管內(nèi)水中空氣析出64
5.5.1虹吸管內(nèi)壓力減少引起空氣析出64
5.5.2溫度變化引起空氣析出65
第6章 斜坡虹吸排水效果有限元模擬70
6.1地下水滲流理論70
6.1.1滲流基本概念70
6.1.2達西定律71
6.1.3滲流連續(xù)方程72
6.1.4潛水運動微分方程73
6.1.5地下水運動定解條件74
6.2斜坡虹吸排水有限元模擬方法75
6.2.1有限元計算模型75
6.2.2虹吸排水系統(tǒng)模擬方法76
6.2.3驗證虹吸排水系統(tǒng)模擬方法的合理性78
6.3斜坡虹吸排水效果數(shù)值分析80
6.3.1斜坡自然滲流場80
6.3.2虹吸排水作用后的斜坡滲流場81
6.4虹吸排水效果的影響因素研究82
6.4.1排水孔位置對排水效果的影響82
6.4.2排水孔的間距對排水效果的影響84
6.4.3排水孔傾斜角度對排水效果的影響85
第7章 斜坡虹吸排水系統(tǒng)建設(shè)87
7.1虹吸排水孔布置87
7.1.1鉆孔傾角和孔深87
7.1.2虹吸排水孔數(shù)量88
7.1.3虹吸排水孔間距選擇90
7.1.4虹吸排水孔的平面布置94
7.2虹吸排水流量97
7.2.1管流水力特性97
7.2.2虹吸流速試驗測試98
7.2.3虹吸孔需要的排水能力101
7.3虹吸啟動方法101
7.3.1出水口抽水啟動虹吸101
7.3.2出水口逆向壓水啟動虹吸102
7.3.3 U形管逆向灌水啟動虹吸103
7.4虹吸排水檢測103
7.4.1虹吸排水孔的孔口與孔底高差檢測103
7.4.2單孔流量檢測及排水總流量監(jiān)測104
7.4.3斜坡地下水位監(jiān)測105
7.5鉆孔和透水管及虹吸管106
7.6虹吸系統(tǒng)布置其他注意事項109
第8章 斜坡虹吸排水應(yīng)用工程實例111
8.1斜坡地質(zhì)環(huán)境條件111
8.1.1自然地理112
8.1.2工程地質(zhì)條件及滑坡成因112
8.2斜坡虹吸排水系統(tǒng)建設(shè)113
8.2.1傾斜虹吸排水孔鉆探114
8.2.2透水管與排水管制作安裝115
8.2.3引導(dǎo)初始虹吸116
8.2.4修建集水槽進行流量監(jiān)測116
8.3斜坡虹吸排水效果監(jiān)測118
8.3.1斜坡地下水位監(jiān)測孔118
8.3.2斜坡表面變形監(jiān)測系統(tǒng)120
8.4斜坡虹吸排水效果121
8.4.1降雨過程監(jiān)測結(jié)果121
8.4.2虹吸排水監(jiān)測結(jié)果122
8.4.3鉆孔地下水位監(jiān)測結(jié)果123
8.4.4鉆孔地下水位與虹吸排水流量變化關(guān)系124
8.4.5排水效果127
第9章 結(jié)語128
參考文獻130
附錄A斜坡虹吸排水技術(shù)指南133
A1斜坡工程地質(zhì)133
A1.1斜坡工程地質(zhì)條件調(diào)查133
A1.2水文地質(zhì)調(diào)查與測試136
A1.3土的水理性質(zhì)指標(biāo)經(jīng)驗值139
A1.4滑坡及其穩(wěn)定性影響因素140
A2虹吸管空氣積累原因與控制145
A2.1斜坡虹吸特點與氣泡產(chǎn)生原因145
A2.2虹吸管內(nèi)氣泡運動147
A2.3選擇合理管徑避免氣泡積累150
A2.4虹吸管材選擇154
A3虹吸排水系統(tǒng)設(shè)計156
A3.1虹吸排水孔布置156
A3.2斜坡虹吸排水基本要求158
A3.3虹吸排水孔間距159
A3.4虹吸排水流量計算163
A4虹吸排水系統(tǒng)建設(shè)166
A4.1孔底儲水管靴與透水管166
A4.2鉆孔施工與高差檢測168
A4.3虹吸排水系統(tǒng)安裝169
A4.4虹吸啟動方法171
A4.5虹吸系統(tǒng)布置其他要求173
A5虹吸排水效果檢測與建設(shè)工程驗收175
A5.1虹吸流量監(jiān)測175
A5.2降雨量和地下水位監(jiān)測177
A5.3斜坡變形監(jiān)測178
A5.4質(zhì)量檢查與驗收179
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