[發明專利]一種用于解決坎兒井凍融循環破壞方法

有效

• 申請號: 201410399149.1
• 申請日: 2014-08-14
• 公開（公告）號: CN104120753A
• 公開（公告）日: 2014-10-29
• 發明（設計）人: 胡明珠;周鵬;孫琪;王逢睿;肖碧
• 申請（專利權）人: 中鐵西北科學研究院有限公司
• 主分類號: E03B3/15
• 分類號: E03B3/15;E02D31/14
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及坎兒井保護領域，特別涉及一種用于解決坎兒井凍融循環破壞的方法。

背景技術

新疆坎兒井至今已有2000多年的歷史，是當地勞動人民利用地面坡度，將滲入地下的天山雪水不用任何動力引出地表用于生產、生活的古老水利設施。

新疆地區有水坎兒井有500多條，仍澆灌著大片綠洲良田，發揮著極大的社會效益和經濟效益，2006年新疆坎兒井被列為全國重點文物保護單位。

新疆有水的坎兒井數量從1949年的1473條，到2010年第三次全國文物普查時統計的618條。這61年時間里有水坎兒井數量減少了855條，以平均每年14條的速度減少，坎兒井衰退速度之快令人震驚。

如圖1，坎兒井由暗渠1、豎井2、明渠3、澇壩四部分組成。其中，在地面以下的暗渠常年空氣溫度、濕度比較穩定（溫度20℃左右、濕度90%左右），而豎井口（豎井與地面的交匯處）則是暴露在新疆戈壁環境中，這種環境的季節性及晝夜溫差非常大（夏季地表溫度達60℃、冬季氣溫則會降至-25℃，濕度小于30%）。

例如在冬季，由于溫差、濕差作用，暗渠內的濕熱水汽將沿豎井上升并從豎井井口飄出，由于豎井井口附近內外極短距離內存在巨大的溫濕度差，濕熱水汽在豎井口快速冷凝，使井壁四周土體的含水率持續上升。此外受地下水毛細上升作用的影響，豎井口土體的溫濕度也會升高。冬季新疆戈壁極端最低溫度可達零下二三十度，凍結作用使土體中毛細水向冷端遷移，進而又會增大豎井井口段土層中濕度，零下低溫使土體中毛細水凍結成冰，導致豎井井口周圍土體發生膨脹。

當冬季過去氣溫升高土體凍結融化，應力釋放，結構松弛。春夏季節豎井口附近土體中水含量蒸發，土體失水收縮出現表面裂紋，這樣周而復始的作用，使土體結構破壞，凝聚力喪失，導致土體破壞。豎井口段土層先是底部片狀剝落破壞，然后隨塑性區擴展發展成塊狀剝落破壞，最后形成大面積坍塌破壞。豎井口土體坍塌，坍塌體墜入暗渠導致暗渠淤積后使水流堵塞，暗渠水流堵塞后暗渠水位上升侵泡暗渠渠壁土體，導致暗渠土體坍塌，最后整個坎兒井破壞干涸。

發明內容

本發明提出了一種用于解決坎兒井凍融循環破壞的方法，解決了現有技術中坎兒井的豎井受凍融循環影響后易坍塌破壞，坍塌體墜入暗渠導致暗渠淤積，最終破壞整個坎兒井的問題。

本發明的技術方案是這樣實現的：

一種用于解決坎兒井凍融循環破壞的方法，包括以下步驟：

1）、以坎兒井的豎井口為中心，清除豎井口及周邊地面的松土，挖10-20cm深的圓形凹槽，整平壓實圓形凹槽表面；

2）、清除豎井內壁的松土，朝豎井徑向挖10-20cm的環形凹槽，并整平壓實；

3）、在環形凹槽內貼上粘土磚層，在環形凹槽上端和在距離地面以下1.5m處，分別用粘土磚設置一圈凸出的上支撐環和下支撐環，在粘土磚層的外表面涂上一層沙漿保護層；

4）、等沙漿晾干，在下支撐環上放置一個下井蓋，下井蓋的下表面為圓錐形，在上支撐環上放置一個上井蓋；

5）、往圓形凹槽內填上地面土，直到與地面水平。

進一步，所述上井蓋為木質上井蓋。

進一步，所述下井蓋為PVC上井蓋。

本發明的有益效果：

1、清除豎井口及周邊地面的松土，挖10-20cm深的圓形凹槽，整平壓實圓形凹槽表面，可以使豎井口更牢固，防止豎井口坍塌；

2、清除了豎井內壁的松土，防止松土剝落，導致暗渠淤積，并為后面的粘土磚加固提供堅實的豎井內壁；

3、環形凹槽內貼上粘土磚，粘土磚外涂有沙漿保護層，一方面起到支撐、加固豎井的作用，防止豎井內壁原土松動剝落，導致暗渠淤積；另一方面也使豎井內壁免受凍融循環的破壞；

4、下井蓋主要起到阻斷濕熱水汽，設在地面下1.5米處，是新疆地區最大凍深位置，使暗渠中的濕熱水汽上升到下井蓋底部時，水汽會凝結成水珠滴回到暗渠中，保證豎井口土體的干燥，避免凍融循環；下井蓋底部設計成圓錐形的形狀，使凝結的水珠在井蓋底部的中間位置下滴，保證水珠直接滴入暗渠，不會滴在豎井內壁；

5、上井蓋可以阻隔地表的沙土進入坎兒井的豎井，防止堵塞豎井和暗渠，蓋上地面土可以有效的保護上井蓋，采用木質材料，經濟環保，便于開啟，下井蓋使用PVC材質，保證在高濕度環境中的耐久性。

附圖說明