一种可更换滤芯的排水管及其滤芯更换方法

本发明涉及边坡地下排水，尤其涉及一种可更换滤芯的排水管及其滤芯更换方法。

背景技术：

1、边坡具有无水不滑的特点，边坡治理中采用了大量的排水措施，地下水排水管是其中最为经济的措施，能够有效降低地下水位，一方面有利于控制岩土体的软化程度，另一方面则可减弱对滑体重度的影响及水压力的不良作用。然而，埋设于坡体中的排水管与岩土颗粒直接接触，受物理、化学及生物作用的多重影响，在运行一段时间后，经常性地发生淤堵，致使其排水能力逐步降低，改变了坡体内的渗流场，对边坡的稳定性具有显著影响，尤其是地下水位较高的边坡。同时，由于排水管一般为细长型，直径小、长度大，清理难度较大。因此，针对易淤堵的排水管，如何在科学评价其淤堵情况的前提下快速更换处理，是本领域技术人员所亟待解决的技术问题。

技术实现思路

1、针对现有技术方案中排水管易淤堵难处理的问题，本发明提供了一种可更换滤芯的排水管及其滤芯更换方法。

2、本发明提供如下的技术方案：一种可更换滤芯的排水管，包括：

3、多孔管，所述多孔管管壁设置有多个渗水孔，所述多孔管一端为封闭端且另一端为开口端；

4、滤芯，所述滤芯插接在所述多孔管内，所述滤芯包括滤网管、覆盖在所述滤网管表面的反滤层以及设置在所述滤网管内部的注水管。

5、优选地，所述反滤层两端分别凸出所述滤网管两端且均延伸至所述滤网管内壁，所述注水管两端和所述反滤层之间均设置有压头管。

6、优选地，所述滤网管两端分别设置有深部固定件和端部固定件；所述端部固定件与所述开口端对应且设置有出水口，所述注水管与所述开口端对应的一端设置有接头，所述接头设置有卡接部；所述深部固定件设置有限位槽，所述注水管设置有卡在所述限位槽内的管套。

7、优选地，所述多孔管内壁设置有多个沿多孔管轴向方向延伸的盲槽，所述盲槽内滑动连接有滑动板，所述盲槽侧壁和滑动板侧壁均设置有多个侧边槽，所述盲槽的侧边槽和所述滑动板的侧边槽拼接成所述渗水孔；多个滑动板之间设置有多个连接管，所述连接管与所述滤芯连接。

8、优选地，所述开口端可拆连接有管盖，所述管盖设置有向所述多孔管内侧延伸的内凸缘，所述端部固定件和内凸缘之间设置有挡圈。

9、一种排水管滤芯更换方法，应用于一种可更换滤芯的排水管，包括以下步骤：

10、步骤1，将排水管按长度划分为多段，定义每段排水管的堵塞程度为淤堵或畅通，多段排水管的不同淤堵程度全排列形成多个工况；

11、步骤2，根据坡体的工程地质特征、所在地降雨量、排水管性质，对所述多个工况下坡体的边坡稳定系数变化做有限元分析，得到每个工况下边坡稳定系数随时间变化曲线；

12、步骤3，确定一个边坡稳定系数值为更换标准；如果某工况的边坡稳定系数低于此更换标准，则更换处于此工况下的排水管，并在其边坡稳定系数低于此更换标准的时间点前完成排水管的淤堵状态检测与更换；如果有多个时间点，则应该在最早的时间点前完成排水管的淤堵状态检测与更换；更换时，将水通过注水管注入多孔管内部，冲出部分淤堵物，减小拉拔阻力，并利用对滤芯的拉力将滤芯拔出。

13、优选地，在步骤2中，所述工程地质特征包括岩土类型、土体重度、黏聚力、内摩擦角、弹性模量、泊松比、渗透系数；所述所在地降雨量为坡体所在地1～12月的每月降雨量；所述排水管性质包括排水管渗透系数、长度、管径、安装倾角。

14、优选地，在步骤2中，如果所述岩土类型包括膨胀土，则所述膨胀土的渗透系数包括竖向等效渗透系数、水平等效渗透系数。

15、优选地，所述竖向等效渗透系数kv为：

16、

17、式中，k为等效渗透系数；ηs、ηr分别为土体饱和状态及残余状态对应的裂隙率；ψ为基质吸力；ψs、ψr分别为土体饱和状态及残余状态对应的基质吸力；δ为裂隙宽度；δmax为最大裂隙宽度；δmaxs、δmaxr分别为土体饱和状态及残余状态对应的最大裂隙宽度；ρ为水的密度；g为重力加速度；k为修正系数；μ为水的粘度；为土体基质饱和状态对应的渗透系数；θ为归一化含水率；p、t为表征土体含水率与基质吸力关系的拟合参数；y为积分变量。

18、优选地，步骤2的具体步骤为：

19、确定坡体的工程地质特征、所在地降雨量、排水管性质；

20、建立边坡模型，采用有限元软件分析所述每个工况下坡体全年的孔隙水压力分布情况；

21、根据孔隙水压力分布计算每个工况下边坡稳定系数随时间的变化曲线。

22、本发明的有益效果是：1、采用多孔管和滤芯的组合，在淤堵后将滤芯拔出清洗或换新，可解决现有技术中排水管淤堵难以处理的问题；在滤芯内设置注水管，通过注水管向多孔管深处注水，以平衡滤芯拔出时多孔管深处和外界环境的压力差，并增大水压力将滤芯推出多孔管以及冲出部分淤堵物；滑动板随滤芯一同更换后，部分淤堵物随滑动板被带出，拼接成渗水孔的两个侧边槽之间产生位移破坏了渗水孔内淤堵物的稳定性，留在盲槽侧壁侧边槽内的淤堵物更容易被冲刷而排出；上述措施解决了排水管如何方便快捷进行更换以及更有效地清理淤堵物的问题；2、滤芯的更换方法将排水管按长度划分为多段，分析了不同淤堵情况下边坡的边坡稳定系数随时间的变化曲线，并针对土体等效渗透系数的计算公式做出了改进，更符合土体特性，分析结果更真实可靠，从而解决了排水管在什么样的淤堵状态下需要进行更换以及什么时间内完成更换从而不影响边坡稳定性的问题。

技术特征：

1.一种可更换滤芯的排水管，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种可更换滤芯的排水管，其特征在于，所述反滤层(22)两端分别凸出所述滤网管(21)两端且均延伸至所述滤网管(21)内壁，所述注水管(23)两端和所述反滤层(22)之间均设置有压头管(24)。

3.根据权利要求1所述的一种可更换滤芯的排水管，其特征在于，所述滤网管(21)两端分别设置有深部固定件(211)和端部固定件(212)；所述端部固定件(212)与所述开口端(13)对应且设置有出水口(213)，所述注水管(23)与所述开口端(13)对应的一端设置有接头(231)，所述接头(231)设置有卡接部(232)；所述深部固定件(211)设置有限位槽(214)，所述注水管(23)设置有卡在所述限位槽(214)内的管套(233)。

4.根据权利要求3所述的一种可更换滤芯的排水管，其特征在于，所述多孔管(10)内壁设置有多个沿多孔管(10)轴向方向延伸的盲槽(14)，所述盲槽(14)内滑动连接有滑动板(15)，所述盲槽(14)侧壁和滑动板(15)侧壁均设置有多个侧边槽(17)，所述盲槽(14)的侧边槽和所述滑动板(15)的侧边槽拼接成所述渗水孔(11)；多个滑动板(15)之间设置有多个连接管(16)，所述连接管(16)与所述滤芯连接。

5.根据权利要求3所述的一种可更换滤芯的排水管，其特征在于，所述开口端(13)可拆连接有管盖(30)，所述管盖(30)设置有向所述多孔管(10)内侧延伸的内凸缘，所述端部固定件(212)和内凸缘之间设置有挡圈(31)。

6.一种排水管滤芯更换方法，其特征在于，应用于权利要求1～5任意一项所述的一种可更换滤芯的排水管，包括以下步骤：

7.根据权利要求6所述的一种排水管滤芯更换方法，其特征在于，在步骤2中，所述工程地质特征包括岩土类型、土体重度、黏聚力、内摩擦角、弹性模量、泊松比、渗透系数；所述所在地降雨量为坡体所在地1～12月的每月降雨量；所述排水管性质包括排水管渗透系数、长度、管径、安装倾角。

8.根据权利要求7所述的一种排水管滤芯更换方法，其特征在于，在步骤2中，如果所述岩土类型包括膨胀土，所述膨胀土的渗透系数包括竖向等效渗透系数、水平等效渗透系数。

9.根据权利要求8所述的一种排水管滤芯更换方法，其特征在于，所述竖向等效渗透系数kv为：

10.根据权利要求6所述的一种排水管滤芯更换方法，其特征在于，步骤2的具体步骤为：

技术总结
一种可更换滤芯的排水管及其滤芯更换方法，涉及边坡地下水排水管技术领域，排水管包括多孔管和滤芯，所述多孔管管壁设置有多个渗水孔，所述多孔管一端为封闭端且另一端为开口端；所述滤芯插接在所述多孔管内，所述滤芯包括滤网管、覆盖在所述滤网管表面的反滤层以及设置在所述滤网管内部的注水管；更换方法包括将排水管分段、有限元分析得到不同淤堵及降雨情况下边坡稳定系数的变化曲线、根据变化曲线确定排水管是否更换和更换时间点。本发明优化了排水管的结构，并在分析方法上针对土体等效渗透系数的计算做出了改进，进一步基于不同淤堵情况下边坡的稳定系数分析建立了滤芯的更换方法，更符合土体的特性，分析结果更真实可靠。

技术研发人员：贺伟明,姜昭群,谢忠胜,张勇,蔡强,梁炯,周云涛
受保护的技术使用者：中国地质科学院探矿工艺研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16