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第1章 绪论1

1.1 斜坡排水意义与面临困难1

1.2 虹吸原理3

1.3 虹吸排水的优势5

1.4 斜坡虹吸排水发展现状7

第2章 虹吸过程气泡产生原因与流态特征模型试验10

2.1 虹吸过程气泡形成原因与特点10

2.2 虹吸下水管段气泡运动特征12

2.3 气液两相流型14

2.3.1 上水管中的流动型式14

2.3.2 下水管中的流动型式16

2.3.3 n形弯管段流动型式16

2.3.4 流型的过渡及其与管径的关系17

2.4 不同管径虹吸流态模型试验19

2.4.1 试验装置及虹吸基本特征19

2.4.2 虹吸管顶部流态特征20

2.4.3 虹吸管内气泡的兼并与积累23

2.4.4 形成段塞流的管径条件24

第3章 不同虹吸管径流态特征数值模拟27

3.1 计算模型及边界条件27

3.2 数值计算方法28

3.2.1 二维瞬态问题方程离散方法28

3.2.2 表面张力和壁面黏附离散方法30

3.2.3 体积分数连续性方程与动量方程32

3.2.4 RNG k-ε湍流模型32

3.3 数值模拟结果分析33

3.3.1 虹吸管径8mm流态模拟33

3.3.2 虹吸管径4～6mm流型数值模拟36

第4章 形成段塞流临界管径理论分析39

4.1 水中最大稳定气泡直径分析40

4.1.1 分析计算模型40

4.1.2 液面的能量法推导41

4.1.3 气泡极限大小与临界管径的关系45

4.2 虹吸越过管顶点段塞流临界管径分析46

4.2.1 分析计算模型46

4.2.2 弯管液面的能量法推导47

4.2.3 避免出现贴壁流态的管径选择50

第5章 停流期虹吸管空气积累问题52

5.1 停流期虹吸管空气积累原因52

5.2 停流期虹吸管空气积累试验53

5.2.1 管径8mm PU虹吸管顶部空气积累53

5.2.2 细管径PU虹吸管顶空气积累试验54

5.2.3 细管径虹吸管气泡上升过程56

5.3 虹吸管壁空气渗入理论分析57

5.4 定温条件下管端空气溶入扩散速率的计算61

5.5 管内水中空气析出64

5.5.1 虹吸管内压力减少引起空气析出64

5.5.2 温度变化引起空气析出65

第6章 斜坡虹吸排水效果有限元模拟70

6.1 地下水渗流理论70

6.1.1 渗流基本概念70

6.1.2 达西定律71

6.1.3 渗流连续方程72

6.1.4 潜水运动微分方程73

6.1.5 地下水运动定解条件74

6.2 斜坡虹吸排水有限元模拟方法75

6.2.1 有限元计算模型75

6.2.2 虹吸排水系统模拟方法76

6.2.3 验证虹吸排水系统模拟方法的合理性78

6.3 斜坡虹吸排水效果数值分析80

6.3.1 斜坡自然渗流场80

6.3.2 虹吸排水作用后的斜坡渗流场81

6.4 虹吸排水效果的影响因素研究82

6.4.1 排水孔位置对排水效果的影响82

6.4.2 排水孔的间距对排水效果的影响84

6.4.3 排水孔倾斜角度对排水效果的影响85

第7章 斜坡虹吸排水系统建设87

7.1 虹吸排水孔布置87

7.1.1 钻孔倾角和孔深87

7.1.2 虹吸排水孔数量88

7.1.3 虹吸排水孔间距选择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 虹吸流速试验测试98

7.2.3 虹吸孔需要的排水能力101

7.3 虹吸启动方法101

7.3.1 出水口抽水启动虹吸101

7.3.2 出水口逆向压水启动虹吸102

7.3.3 U形管逆向灌水启动虹吸103

7.4 虹吸排水检测103

7.4.1 虹吸排水孔的孔口与孔底高差检测103

7.4.2 单孔流量检测及排水总流量监测104

7.4.3 斜坡地下水位监测105

7.5 钻孔和透水管及虹吸管106

7.6 虹吸系统布置其他注意事项109

第8章 斜坡虹吸排水应用工程实例111

8.1 斜坡地质环境条件111

8.1.1 自然地理112

8.1.2 工程地质条件及滑坡成因112

8.2 斜坡虹吸排水系统建设113

8.2.1 倾斜虹吸排水孔钻探114

8.2.2 透水管与排水管制作安装115

8.2.3 引导初始虹吸116

8.2.4 修建集水槽进行流量监测116

8.3 斜坡虹吸排水效果监测118

8.3.1 斜坡地下水位监测孔118

8.3.2 斜坡表面变形监测系统120

8.4 斜坡虹吸排水效果121

8.4.1 降雨过程监测结果121

8.4.2 虹吸排水监测结果122

8.4.3 钻孔地下水位监测结果123

8.4.4 钻孔地下水位与虹吸排水流量变化关系124

8.4.5 排水效果127

第9章 结语128

参考文献130

附录A 斜坡虹吸排水技术指南133

A1 斜坡工程地质133

A1.1 斜坡工程地质条件调查133

A1.2 水文地质调查与测试136

A1.3 土的水理性质指标经验值139

A1.4 滑坡及其稳定性影响因素140

A2 虹吸管空气积累原因与控制145

A2.1 斜坡虹吸特点与气泡产生原因145

A2.2 虹吸管内气泡运动147

A2.3 选择合理管径避免气泡积累150

A2.4 虹吸管材选择154

A3 虹吸排水系统设计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 虹吸排水孔间距159

A3.4 虹吸排水流量计算163

A4 虹吸排水系统建设166

A4.1 孔底储水管靴与透水管166

A4.2 钻孔施工与高差检测168

A4.3 虹吸排水系统安装169

A4.4 虹吸启动方法171

A4.5 虹吸系统布置其他要求173

A5 虹吸排水效果检测与建设工程验收175

A5.1 虹吸流量监测175

A5.2 降雨量和地下水位监测177

A5.3 斜坡变形监测178

A5.4 质量检查与验收179