动水压力下砂土路基拼宽边坡渗透稳定防护结构及方法与流程

本发明涉及边坡防护，具体涉及动水压力下砂土路基拼宽边坡渗透稳定防护结构及方法。

背景技术：

1、随着我国经济快速发展，交通需求持续增长，既有高速公路的拓宽改造已成为必要手段，目前全国高速公路主要采用新旧路基拼宽的方法来进行高速公路拓宽。

2、边坡作为路基重要的组成部分，在对拼宽的路基填砂时，新路基上砂土渗透性大，水易沿边坡发生渗流，导致边坡滑塌。

3、基于此，现有技术方案第一步先是使用防护组件固定边坡，为边坡提供防护功能，第二步通过插入边坡的导流管引出边坡土壤中的水分，例如公告号为cn220184047u的实用新型专利。

4、现有方案在使用时存在以下技术问题：

5、第一，排水效率不足，难以有效降低边坡土体含水率。 现有方案中，导流管管壁上通常开设有多组贯穿管壁的通孔，以便于各方向土层中的渗水汇入管内。然而，在实际工程中，受边坡内部渗流方向、土体渗透系数各向异性以及局部孔隙水压力分布不均等因素影响，自一侧通孔流入导流管内的渗流水，在沿倾斜管身向下流动的过程中，极可能于下游位置的另一侧通孔处再次渗出管外（尤其当该处管外土体孔隙水压力低于管内水压时），形成管内短流现象。该现象导致相当一部分渗流水仅在导流管局部区段内进出，未能沿管身全程输送至排水出口，显著降低了导流管的排水效率和边坡土体的疏干效果。

6、需要说明的是，上述“贯穿孔引起排水短路”的问题并非理论推测，而是本领域技术人员在砂土路基拼宽工程中普遍观察到的现象。砂土因渗透系数较大，边坡内部渗流路径复杂多变，导流管贯穿孔的存在使管内外水力连通区域过多，导致管内水流在重力驱动下尚未抵达排水出口即从下游孔口回渗入土体。这一现象在降雨集中期或地下水位上升期尤为显著，是影响边坡排水系统实际功效的重要因素之一。

7、第二，缺乏对边坡失稳前兆的有效监测与预警手段。 现有技术方案的导流管仅具备被动排水功能，无法感知和反映边坡土体的变形状态。边坡在发生滑塌之前，通常会经历缓慢的土体蠕变和沉降过程，但现有方案对此缺乏相应的监测和预警机制。一旦因排水不畅导致土体含水率升高、抗剪强度下降，边坡可能突发滑塌，威胁行车安全和路基结构稳定。

技术实现思路

1、本发明的目的在于针对现有技术的不足之处，提供动水压力下砂土路基拼宽边坡渗透稳定防护结构及方法。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

3、动水压力下砂土路基拼宽边坡渗透稳定防护结构，所述结构包括：拼宽路基和拼宽路基一侧的边坡本体，边坡本体底部修筑集水槽，边坡本体上安装固定架，固定架上安装排水管和导流组件，所述排水管与导流组件连接，所述排水管连通至集水槽；所述导流组件斜插入边坡本体，导流组件进液端朝上，排液端朝下；所述导流组件包括导流管，导流管上半部分开设内滑槽，内滑槽内滑动安装弧形滑板；所述导流管内固定安装直筒，直筒内填充多孔泡沫塑料，所述弧形滑板开设进液孔，直筒上开设条形孔，当进液孔和条形孔连通时，边坡本体中的水分通过进液孔和条形孔进入直筒，经多孔泡沫塑料过滤排出直筒。

4、作为本发明进一步的方案：所述内滑槽内安装压簧，压簧与弧形滑板连接。

5、作为本发明进一步的方案：所述直筒上开设环形引导槽，环形引导槽位于相邻两条形孔之间，直筒底部开设连通孔，环形引导槽与连通孔连通。

6、作为本发明进一步的方案：所述弧形滑板滑动时，弧形滑板上的进液孔与环形引导槽对应，边坡本体中的水分经进液孔、环形引导槽和连通孔直接排入排水管。

7、作为本发明进一步的方案：每个导流组件所对应的排水管的连接支管处独立设置一个水质传感器，各水质传感器按其所处边坡本体的位置进行独立编号并与安装位置逐一对应记录；当某一水质传感器检测到水质浊度超过设定阈值时，发出包含其编号的信号，工作人员根据该编号定位至对应的导流组件安装区域，从而准确找到土层下沉的具体位置。

8、作为本发明进一步的方案：所述拼宽路基一侧修筑排水渠，拼宽路基上的积水排入排水渠。

9、动水压力下砂土路基拼宽边坡渗透稳定防护方法，所述方法应用于如上述所述的边坡渗透稳定防护结构，所述方法包括以下步骤：

10、步骤s1：在路基拼宽施工时，将固定架固定在边坡本体上，用于加固边坡本体，接着将导流组件安装在边坡本体内部；

11、步骤s2：当边坡本体渗水时，渗入边坡本体的水分通过弧形滑板的进液孔和直筒的条形孔进入直筒，水分经直筒中的多孔泡沫塑料过滤后，从直筒的排液孔排入导流管，最后通过排水管排入集水槽；

12、步骤s3：通过多孔泡沫塑料能够过滤掉水分中的泥沙，防止泥沙堵塞导流管，导致导流管无法正常排水。

13、作为本发明进一步的方案：所述方法还包括以下步骤：

14、步骤s4：当边坡本体发生土层下沉时，弧形滑板与周围土体产生相对位移，土体对弧形滑板的挤压作用逐渐增大，当该挤压作用超过压簧的弹力时，推动弧形滑板沿着导流管滑动；

15、步骤s5：随着弧形滑板滑动，弧形滑板上的进液孔与直筒上的环形引导槽对应，边坡本体中的水分通过进液孔流入环形引导槽，再次经过环形引导槽和连通孔排入排水管；

16、步骤s6：由于水分未经多孔泡沫塑料过滤，且水质较差，未过滤的水流经对应连接支管处的水质传感器后，水质传感器发出信号，工作人员根据信号位置找到土层下沉的区域，及时加固该位置的边坡本体，预防边坡本体滑塌。

17、本发明的有益效果：

18、（1）本发明在导流管上半部分滑动安装弧形滑板，通过弧形滑板上的进液孔设计，促使水分仅能单侧进入导流管，因此，当导流管正位安装后，渗入导流管的水分沿着导流管的倾斜方向流入排水管，确保进入导流管的水分能够全部引导出来，避免导流管边导边渗的现象。

19、（2）当边坡本体渗水时，渗入边坡本体的水分通过弧形滑板的进液孔和直筒的条形孔进入直筒，水分经直筒中的多孔泡沫塑料过滤后，从直筒的排液孔排入导流管，最后通过排水管排入集水槽，在此过程中，多孔泡沫塑料能够过滤掉水分中的泥沙，防止泥沙堵塞导流管，导致导流管无法正常排水。

20、（3）当边坡本体土层下沉时，埋设于土层中的弧形滑板随土体位移而受到逐渐增大的挤压作用，当该挤压作用超过压簧的弹力时，推动弧形滑板沿着导流管向下滑动，弧形滑板上的进液孔与直筒上的环形引导槽对应，边坡本体中的水分通过进液孔流入环形引导槽，再经环形引导槽和连通孔排入排水管，此时的水分未经多孔泡沫塑料过滤，且水质较差，未过滤的水流经对应连接支管处的水质传感器后，水质传感器发出信号，工作人员根据信号位置找到土层下沉的区域，及时加固该位置的边坡本体，预防边坡本体滑塌。

1.动水压力下砂土路基拼宽边坡渗透稳定防护结构，其特征在于，所述结构包括：拼宽路基（2）和拼宽路基（2）一侧的边坡本体（1），边坡本体（1）底部修筑集水槽（4），边坡本体（1）上安装固定架（5），固定架（5）上安装排水管（6）和导流组件（7），所述排水管（6）与导流组件（7）连接，所述排水管（6）连通至集水槽（4）；

2.根据权利要求1所述的动水压力下砂土路基拼宽边坡渗透稳定防护结构，其特征在于，所述内滑槽（710）内安装压簧（711），压簧（711）与弧形滑板（702）连接。

3.根据权利要求1所述的动水压力下砂土路基拼宽边坡渗透稳定防护结构，其特征在于，所述直筒（705）上开设环形引导槽（708），环形引导槽（708）位于相邻两条形孔（707）之间，直筒（705）底部开设连通孔（709），环形引导槽（708）与连通孔（709）连通。

4.根据权利要求3所述的动水压力下砂土路基拼宽边坡渗透稳定防护结构，其特征在于，所述弧形滑板（702）在初始位置时，所述进液孔（703）与所述条形孔（707）正对连通，且与所述环形引导槽（708）错位封闭；当弧形滑板（702）受挤压向下滑动至预警位置时，所述进液孔（703）与所述条形孔（707）错位关闭，同时与所述环形引导槽（708）正对连通，边坡本体（1）中的水分经进液孔（703）、环形引导槽（708）和连通孔（709）直接排入排水管（6），实现过滤水路与直排水路的切换。

5.根据权利要求1所述的动水压力下砂土路基拼宽边坡渗透稳定防护结构，其特征在于，每个导流组件（7）所对应的排水管（6）的连接支管处独立设置一个水质传感器，各水质传感器按其所处边坡本体（1）的位置进行独立编号并与安装位置逐一对应记录；当某一水质传感器检测到水质浊度超过设定阈值时，发出包含其编号的信号，工作人员根据该编号定位至对应的导流组件（7）安装区域，从而准确找到土层下沉的具体位置。

6.根据权利要求1所述的动水压力下砂土路基拼宽边坡渗透稳定防护结构，其特征在于，所述拼宽路基（2）一侧修筑排水渠（3），拼宽路基（2）上的积水排入排水渠（3）。

7.动水压力下砂土路基拼宽边坡渗透稳定防护方法，其特征在于，所述方法应用于如上述权利要求1-6任一所述的边坡渗透稳定防护结构，所述方法包括以下步骤：

8.根据权利要求7所述的动水压力下砂土路基拼宽边坡渗透稳定防护方法，其特征在于，所述方法还包括以下步骤：