一種邊坡快速滲排水及自加固裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于巖土工程防災(zāi)減災(zāi)技術(shù)領(lǐng)域，主要涉及一種土體快速滲排水的裝置，尤其是能加速雨后邊坡工程快速滲排水及自加固的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]我國南方地區(qū)地質(zhì)災(zāi)害廣泛發(fā)育，嚴(yán)重?fù)p害人們的生命財產(chǎn)安全，科學(xué)研究表面降雨是誘發(fā)滑坡、崩塌、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害的主要因素之一。降雨及雨后持續(xù)的雨水滲透將促使土體含水量增大、抗剪強度衰減，致使坡體安全系數(shù)降低，甚至引發(fā)坡體失穩(wěn)等安全問題。正因如此，在邊坡工程防護(hù)領(lǐng)域，工程技術(shù)人員往往設(shè)置必要的排水設(shè)施用于快速排出地表水或降低地下水水位，以減小雨水對邊坡穩(wěn)定性的影響。根據(jù)排水方式不同，可將排水設(shè)施分為地表排水設(shè)施和地下水排水設(shè)施。地表排水設(shè)施主要包括截水溝、跌水與急流槽、邊溝、排水溝、噴射混凝土護(hù)面和空心磚植草護(hù)面等形式，構(gòu)造簡單、排水效果良好；邊坡地下排水設(shè)施主要包括明溝、暗溝、滲溝、排水盲溝、坡體疏干孔(平孔)、排水井、擋土墻背排水等，不同形式間排水效果差異較大，但排水機(jī)理基本相同，均依靠地下水自然滲流排泄，速度慢、排水歷程長是其共同缺點。
[0003]眾所周知，坡體處于高飽和度的時間越長，越不利于其自身的穩(wěn)定性，失穩(wěn)破壞的風(fēng)險也越大。根據(jù)電化學(xué)原理，在直流電作用下，土體中的水具有向陰極流動的趨勢，電滲排水速度明顯大于自然排水，且電滲過程中會因電解而形成Fe'Al'Ca'Mg2+等離子，上述陽離子與電解產(chǎn)生的OH離子結(jié)合可形成膠結(jié)物質(zhì)會增強土體強度，有利于邊坡穩(wěn)定。因此，將上述方法運用于雨后邊坡防護(hù)工程。一方面可促進(jìn)邊坡快速滲排水，另一方面可實現(xiàn)邊坡在排水過程中加速固結(jié)、提高穩(wěn)定性。前述方法只有在通電的情況下方可實現(xiàn)，然而多數(shù)邊坡防護(hù)工程(如高速公路路塹邊坡)處于野外偏僻區(qū)域，不具備常規(guī)電網(wǎng)供電條件。因此，本實用新型綜合相關(guān)技術(shù)與應(yīng)用區(qū)域條件，提出由陣列太陽能電池板提供電能的方案。該實用新型在加速邊坡土體快速滲排水的同時，能夠促使邊坡土體進(jìn)一步“固結(jié)增強”，對邊坡防護(hù)工程具有重要的理論意義與實用價值。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為克服現(xiàn)有邊坡防護(hù)工程地下水排水設(shè)施效果差、排水速度慢等不足，本實用新型目的在于提供一種邊坡快速滲排水及自加固裝置，該裝置由太陽能陣列電池板供電，通過分設(shè)于坡頂?shù)年枠O鐵棒和分設(shè)于坡腳的陰極金屬網(wǎng)使坡體形成一個獨特的電解池，既能加速坡體內(nèi)部雨水向坡腳滲透，又能促進(jìn)邊坡土體進(jìn)一步固結(jié)增強。
[0005]為了實現(xiàn)上述技術(shù)目的，加速邊坡土體快速滲排水，并在滲排水過程中促使土體進(jìn)一步固結(jié)增強。本實用新型采用如下技術(shù)方案:一種邊坡快速滲排水及自加固裝置，其特征在于:在邊坡土體的頂端用鐵質(zhì)金屬棒作為陽電極，在邊坡土體的腳端用防銹金屬網(wǎng)作為陰電極；
[0006]陣列太陽能電池板及固定端或者風(fēng)力發(fā)電機(jī)位于邊坡的外表面；
[0007]所述陣列太陽能電池板及固定端或者風(fēng)力發(fā)電機(jī)、鐵質(zhì)金屬棒、鐵質(zhì)金屬棒通過電流導(dǎo)線I與變配電箱連接；
[0008]排水管位于防銹金屬網(wǎng)的下方。
[0009]所述變配電箱它包括有蓄電池、變壓器、自動控制器，蓄電池通過電流導(dǎo)線II與變壓器連接，變壓器與自動控制器連接。
[0010]所述陣列太陽能電池板及固定端中的太陽能電池板采用吸能材料。
[0011 ] 所述吸能材料采用多晶硅、單晶硅或薄膜中的一種。
[0012]在邊坡土體兩端施加直流電壓后，土中水在電場作用下會被拖拽向陰極方向移動，將主動設(shè)置的陰電極成為土體內(nèi)部水流的匯集點，與設(shè)置的陰電極和排水管相配合，形成暢通的排水通道；
[0013]埋設(shè)于坡體頂部的鐵質(zhì)金屬棒連接變壓器陽極，埋設(shè)于坡腳的防銹金屬網(wǎng)連接變壓器陰極，陰陽極連同含水的邊坡土體共同組成電解池；所述陣列太陽能電池板與配電箱經(jīng)由電流導(dǎo)線連接，無滲流狀態(tài)下太陽能電池板發(fā)電，并由蓄電池儲存；降雨及雨后，雨水經(jīng)邊坡工程坡面滲流進(jìn)入邊坡土體后，自動控制器啟動，蓄電池內(nèi)電能經(jīng)由變壓器調(diào)節(jié)，電解池通電；所述防銹金屬網(wǎng)配合設(shè)置的排水管將雨水排出坡體；所述鐵質(zhì)金屬棒在電解過程中產(chǎn)生Fe3+向陰極移動，并與OH反應(yīng)生成Fe(OH) 3膠體、并沉積；陰極附近土體中的Ca2+、Al3+、Mg2+和OH結(jié)合形成Ca (OH) 2、Al (OH)3、Mg (OH) 2等沉淀物，隨著膠體形成，土體密實度增大、抗剪強度進(jìn)一步提高，邊坡土體會達(dá)到自我加固的效果。
[0014]該裝置的技術(shù)原理是:在土體兩端施加直流電壓后，土中水在電場作用下會被拖拽向陰極方向移動，將主動設(shè)置的陰電極成為土體內(nèi)部水流的匯集點，與特殊設(shè)置的陰電極和排水管相配合，可形成暢通的排水通道。另外，將鐵質(zhì)材料用做陽電極，則可產(chǎn)生另外一種加固的效果。電滲降水過程中陽極的Fe原子離解形成Fe3+向陰極移動和陰極產(chǎn)生的OH向陽極移動相遇生成紅褐色的？6(0!1)3膠體在陽極附近使土體密實度加強，陰極附近土體中的Ca2+、Al'Mg2+和OH結(jié)合形成Ca (OH)2、Al (OH)3、Mg (OH) 2等沉淀物，隨著膠體形成，土體密實度增大、抗剪強度進(jìn)一步提高。
[0015]實用新型的有益效果
[0016]與現(xiàn)有技術(shù)相比，采用本實用新型所述的設(shè)計方案，可以實現(xiàn)如下有益效果:
[0017](I)天氣晴朗狀態(tài)下，太陽能電池板開始工作，吸收光能，把光能轉(zhuǎn)化為電能，儲存在蓄電池中，既節(jié)約能源，降低成本，又綠色環(huán)保；
[0018](2)降雨入滲過程中，一旦雨水滲入土體，電解池自動通電，直流電驅(qū)動下，土體內(nèi)部雨水快速向坡腳滲流，實現(xiàn)快速滲排水；
[0019](3)電解過程中，經(jīng)化學(xué)作用生成的？6(0!1)3膠結(jié)物填充邊坡結(jié)構(gòu)內(nèi)的空隙，能起到加強土粒間粘著力和填充孔隙的作用，使邊坡土體密實度增加、抗剪強度增大，并降低其透水性，加固效果顯著；
[0020]上述的電化學(xué)法邊坡快速滲排水及自加固裝置，它還包括便于控制裝置的太陽能控制單元，能夠簡單有效地控制裝置的開啟和關(guān)閉，也能避免太陽能電池板過度充電而損壞蓄電池。
[0021]上述的電化學(xué)法邊坡快速滲排水及自加固裝置，它還包括在坡頂土體內(nèi)混入CaCl2，雨水滲透后CaCl2溶液可加強其導(dǎo)電性、減小電阻、降低耗能，并進(jìn)一步加快滲排水速度。
【附圖說明】
[0022]圖1是本實用新型剖面構(gòu)造圖；
[0023]圖2為變配電箱的剖面構(gòu)造圖；
[0024]圖中1.鐵質(zhì)金屬棒，2.防銹金屬網(wǎng)(陰極)，3.排水管，4.太陽能電池板陣列，5.變配電箱，6.蓄電池，7.變壓器，8.自動控制器，9a.電流導(dǎo)線I，9b.電流導(dǎo)線II，10.滲水流線。
【具體實施方式】
[0025]下面結(jié)合附圖1、2和【具體實施方式】對本技術(shù)做進(jìn)一步說明:
[0026]一種邊坡快速滲排水及自加固裝置:在邊坡土體的頂端用鐵質(zhì)金屬棒I作為陽電極，在邊坡土體的腳端用防銹金屬網(wǎng)2作為陰電極；
[0027]陣列太陽能電池板及固定端4或者風(fēng)力發(fā)電機(jī)位于邊坡的外表面；
[0028]所述陣列太陽能電池板及固定端4或者風(fēng)力發(fā)電機(jī)、鐵質(zhì)金屬棒1、鐵質(zhì)金屬棒I通過電流導(dǎo)線I 9a與變配電箱5連接；
[0029]排水管3位于防銹金屬網(wǎng)2的下方。
[0030]所述變配電箱5它包括有蓄電池6、變壓器7、自動控制器8，蓄電池6通過電流導(dǎo)線II 9b與變壓器7連接，變壓器7與自動控制器8連接。
[0031]所述陣列太陽能電池板及固定端4中的太陽能電池板采用吸能材料。
[0032]邊坡內(nèi)部示意了滲水過程中的水力流線10。
[0033]所述吸能材料采用多晶硅、單晶硅或薄膜中的一種。
[0034]在邊坡土體兩端施加直流電壓后，土中水在電場作用下會被拖拽向陰極方向移動，將主動設(shè)置的陰電極成為土體內(nèi)部水流的匯集點，與設(shè)置的陰電極和排水管相配合，形成暢通的排水通道；
[0035]埋設(shè)于坡體頂部的鐵質(zhì)金屬棒連接變壓器陽極，埋設(shè)于坡腳的防銹金屬網(wǎng)連接變壓器陰極，陰陽極連同含水的邊坡土體共同組成電解池；所述陣列太陽能電池板與配電箱經(jīng)由電流導(dǎo)線連接，無滲流狀態(tài)下太陽能電池板發(fā)電，并由蓄電池儲存；降雨及雨后，雨水經(jīng)邊坡工程坡面滲流進(jìn)入邊坡土體后，自動控制器啟動，蓄電池內(nèi)電能經(jīng)由變壓器調(diào)節(jié)，電解池通電；所述防銹金屬網(wǎng)配合設(shè)置的排水管將雨水排出坡體；所述鐵質(zhì)金屬棒在電解過程中產(chǎn)生Fe3+向陰極移動，并與OH反應(yīng)生成Fe(OH) 3膠體、并沉積；陰極附近土體中的Ca2+、Al3+、Mg2+和OH結(jié)合形成Ca (OH) 2、Al (OH)3、Mg (OH) 2等沉淀物，隨著膠體形成，土體密實度增大、抗剪強度進(jìn)一步提高，邊坡土體會達(dá)到自我加固的效果。
【主權(quán)項】
1.一種邊坡快速滲排水及自加固裝置，其特征在于:在邊坡土體的頂端用鐵質(zhì)金屬棒(I)作為陽電極，在邊坡土體的腳端用防銹金屬網(wǎng)(2)作為陰電極； 陣列太陽能電池板及固定端(4)或者風(fēng)力發(fā)電機(jī)位于邊坡的外表面； 所述陣列太陽能電池板及固定端(4)或者風(fēng)力發(fā)電機(jī)、鐵質(zhì)金屬棒(I)、鐵質(zhì)金屬棒(I)通過電流導(dǎo)線I (9a)與變配電箱(5)連接； 排水管(3)位于防銹金屬網(wǎng)(2)的下方。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的邊坡快速滲排水及自加固裝置，其特征在于:所述變配電箱(5)它包括有蓄電池(6)、變壓器(7)、自動控制器(8)，蓄電池(6)通過電流導(dǎo)線II (9b)與變壓器(7 )連接，變壓器(7 )與自動控制器(8 )連接。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的邊坡快速滲排水及自加固裝置，其特征在于:所述陣列太陽能電池板及固定端(4)中的太陽能電池板采用吸能材料。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的邊坡快速滲排水及自加固裝置，其特征在于:所述吸能材料采用多晶硅、單晶硅或薄膜中的一種。
【專利摘要】本實用新型屬于巖土工程防災(zāi)減災(zāi)技術(shù)領(lǐng)域，主要涉及一種土體快速滲排水及自加固裝置，尤其是能加速雨后邊坡工程快速滲排水及自加固的裝置。該裝置由太陽能陣列電池板供電，通過分設(shè)于坡頂?shù)年枠O鐵棒和分設(shè)于坡腳的陰極金屬網(wǎng)使坡體形成一個獨特的電解池，既能加速坡體內(nèi)部雨水向坡腳滲透，又能促進(jìn)邊坡土體進(jìn)一步固結(jié)增強。
【IPC分類】E02D3/11, E02D17/20
【公開號】CN204780952
【申請?zhí)枴緾N201520445625
【發(fā)明人】胡艷香, 薛凱喜, 鄒玉亮, 薛忠喜, 魏永起, 楊澤平, 顧連勝, 程麗紅, 趙寶云, 賀其, 侯恒軍, 胡明華, 王少文, 崔夢麟, 陳佳帥
【申請人】東華理工大學(xué)
【公開日】2015年11月18日
【申請日】2015年6月26日