一种利用透空式堤坝辅助边坡排水的装置技术领域
本发明属于岩土工程领域，尤其涉及一种海岸及库岸边坡排水的装置。
背景技术
我国幅员辽阔，地质地形环境复杂，地质灾害频发，其中滑坡灾害对人类生产生活
构成巨大威胁。大多数滑坡灾害的发生与地下水位变化有关。地下水位的上升导致滑坡体
容重增加，滑面有效应力降低，抗剪强度减小，进而导致滑坡失稳。对于库岸边坡，当坡前水
位快速下降时，坡内地下水向坡外渗流，产生渗透力，增加下滑力，促使滑坡失稳。因此及时
排出边坡中的地下水，保持地下水位处于一个较低的水平，可有效防止滑坡的发生。
在常用的边坡排水方法中：水平排水孔效率低，孔位选择难，且长期稳定性差，易
出现阻塞而导致失效；地下排水洞虽排水效果好，但其施工相对复杂，且工程量大，成本高；
集水井抽水需要持久的动力源，同时维护困难。综合上述边坡排水方法，有学者提出了虹吸
排水技术，边坡虹吸排水方法具有排水孔布置方便、集水能力强、截排水效果好、需要的钻
孔长度小、工程建设速度快等优点，然而在使用虹吸排水方法的工程中，遇到干旱少雨季节
时，地下水位降低，虹吸排水系统会暂时处于停止工作状态，由于溶解于水中的空气会以气
泡的形式逐渐析出，虹吸管中就会不断累积空气，使虹吸管中的真空度降低，如长时间处于
停流状态，会导致虹吸排水重启困难甚至虹吸中断。
发明内容
针对现有技术中使用虹吸排水方法为海岸及库岸边坡排水时，因地下水位下降虹
吸作用暂停后，虹吸管内真空度降低，虹吸作用很难自行恢复的缺陷。本发明提供一种利用
波浪能实时启动虹吸作用的虹吸排水装置。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种利用透空式堤坝辅助边坡排水
的装置，由透空式堤坝、气室、虹吸管、排气管、补气管、单向阀组成，透空式堤坝建在边坡的
前面，透空式堤坝的坝顶设置气室，虹吸管的一端伸入到边坡地下水位线以下，虹吸管的另
一端穿过气室伸入到海水平面以下，排气管的一端伸入到边坡的后缘的地下水位线以下，
排气管的另一端与气室相连，补气管设置在气室上端，排气管和补气管内部都设置单向阀。
进一步地，所述的透空式堤坝由预制桩和支墩组成，预制桩打入地基中，支墩建在
预制桩上方。进一步地，所述的气室前端埋没在海水平面30cm以下。
进一步地，所述的排气管，气体只能通过单向阀排出气室，气体不能补进气室，所
述的补气管，气体只能通过单向阀补进气室，不能排出气室。
一种利用透空式堤坝辅助边坡排水的装置工作时，在波浪的作用下，气室内液面
发生激烈震荡。当气室内液面下降时，气室内的压强变低，补气管补进空气，虹吸管的出水
口处的水位下降，虹吸管内真空度增加，为虹吸作用提供动力，即使当边坡地下水位下降到
一定范围导致虹吸作用暂时停止，地下水位再次升高时，虹吸作用也会自行恢复，保证了边
坡持续不断地排水；当气室液面升高时，气室内的压强升高，排气管排出的空气进入边坡的
后缘土体中，形成非饱和区，改变边坡地下水的渗流路径，使水流出坡面，从而降低边坡的
地下水位。
本发明的优点如下。
1.由于本发明气室的设计，在波浪的作用下，气室内的液面发生激烈震荡，气室液
面降低时虹吸管出水口处的水位也随着降低，增加虹吸管内的真空度，给虹吸作用提供动
力，为虹吸作用的自行恢复提供保障。
2.由于本发明排气管的设计，气室内压强升高之后，排出的气体进入边坡，形成非
饱和区，改变边坡地下水的渗流路径，使水流出坡面，达到充气排水的效果，从而降低边坡
的地下水位。
3.由于本发明补气管的设计，气室内空气从排气管排出后，补气管不断进行补气，
使整个系统维持一个动态平衡，持续不断发挥作用。
4.本发明的透空式堤坝采用桩基础，即使坡前水深较大，仍然材料用量少、工程造
价低，所以既适用于海岸边坡也适用于水位很深的库岸边坡。
附图说明
图1是本发明整体结构示意图。
图2是本发明的透空式堤坝部分的局部示意图。
在图中，1边坡、2透空式堤坝、3气室、4虹吸管、5排气管、6补气管、7地下水位线、8
非饱和区、9单向阀、10预制桩、11支墩。
具体实施方式
如图1-2所示，一种利用透空式堤坝辅助边坡排水的装置，由透空式堤坝2、气室3、
虹吸管4、排气管5、补气管6、单向阀9组成，透空式堤坝2建在边坡1的前面，透空式堤坝2的
坝顶设置气室3，虹吸管4的一端伸入到边坡1的地下水位线7以下，虹吸管4的另一端穿过气
室3伸入到海水平面以下，排气管5的一端伸入到边坡1的后缘的地下水位线7以下，排气管5
的另一端与气室3相连，补气管6设置在气室3上端，排气管5和补气管6内部都设置单向阀9。
进一步地，所述的透空式堤坝2由预制桩10和支墩11组成，预制桩10打入地基中，
支墩11建在预制桩10上方。
进一步地，所述的气室3前端埋没在海水平面30cm以下。
进一步地，所述的排气管5，气体只能通过单向阀9排出气室3，气体不能补进气室
3；所述的补气管6，气体只能通过单向阀9补进气室3，不能排出气室3。
一种利用透空式堤坝辅助边坡排水的装置工作时，在波浪的作用下，气室3内液面
发生激烈震荡。当气室3内液面下降时，气室3内的压强变低，补气管6补进空气，虹吸管4的
出水口处的水位下降，虹吸管4内真空度增加，为虹吸作用提供动力，即使当边坡地下水位
下降到一定范围导致虹吸作用暂时停止，地下水位再次升高时，虹吸作用也会自行恢复，保
证了边坡1持续不断地排水；当气室3液面升高时，气室3内的压强升高，排气管5排出的空气
进入边坡1的后缘土体中，形成非饱和区8，改变边坡1地下水的渗流路径，使水流出坡面，从
而降低边坡1的地下水位。