[發明專利]利用壓縮空氣誘導和控制滑坡的系統及方法

有效

• 申請號: 201910559852.7
• 申請日: 2019-06-26
• 公開（公告）號: CN110306567B
• 公開（公告）日: 2021-04-16
• 發明（設計）人: 李明東;李炳焱;孫健峰;周家文;張京伍
• 申請（專利權）人: 東華理工大學
• 主分類號: E02D17/20
• 分類號: E02D17/20
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

1.利用壓縮空氣誘導和控制滑坡的系統，其特征在于：包括壓縮空氣作用面（2）、設定滑坡體（3）、壓縮空氣注入管（4）、壓縮空氣分配管（5）、穩壓室（6）、壓力表（7）、空壓機（9）；壓縮空氣注入管（4）從設定滑坡體（3）的表面延伸至壓縮空氣作用面（2），壓縮空氣注入管（4）通過壓縮空氣分配管（5）與穩壓室（6）連接，穩壓室（6）上安裝壓力表（7）；穩壓室（6）通過泵室連接管（8）與空壓機（9）連接，泵室連接管和壓縮空氣分配管上分別安裝有閥門；壓縮空氣注入管的布設區域為壓縮空氣作用面上滑坡體厚度大于平均厚度0.25倍的區域，其在布設區域內分布式間隔布設，相鄰兩根壓縮空氣注入管的間距為0.7-2.8m；

壓縮空氣分配管與多根壓縮空氣注入管連接，壓縮空氣分配管的流通量大于其所連接的所有壓縮空氣注入管的流通量總和；

壓縮空氣注入管采用金屬管道，壓縮空氣分配管采用軟質塑料管，并使壓縮空氣分配管預留出大于設定滑坡體預定滑移量的長度余量；

空壓機、穩壓室、泵室連接管設置于設定滑坡體外穩定處；

穩壓室的體積滿足以下關系式：v_穩≥100（p-1）kAt/h；其中p為壓縮空氣的壓力，單位為atm（標準大氣壓）；k為土體的氣體滲透系數，單位為m/s；A為壓縮空氣作用面上壓縮空氣注入管的布設區域的面積，單位為m²；h為滑坡體的平均厚度，單位為m；t為穩壓時間，單位為s，取值為10-60s。

2.一種基于權利要求1所述的利用壓縮空氣誘導和控制滑坡的系統的誘導控制滑坡方法，其特征在于：包括以下步驟：

（1）根據工程需要選取壓縮空氣作用面，壓縮空氣作用面上方的坡體為設定滑坡體；

（2）計算臨界氣壓，即滑動起始壓力值；

（3）計算穩壓室的體積；

（4）根據臨界氣壓的大小選擇合適的空壓機和壓力表，空壓機的排氣壓力不小于臨界氣壓；

（5）布設壓縮空氣注入管、壓縮空氣分配管、穩壓室、壓力表、泵室連接管、空壓機和閥門；

（6）打開空壓機，將壓縮空氣依次經泵室連接管、穩壓室、壓縮空氣分配管、壓縮空氣注入管到達壓縮空氣作用面，促使滑坡體滑動；

（7）滑動期間通過開關泵室連接管上的第一閥門調節穩壓室的壓縮空氣壓力來調控設定滑坡體的滑動速度；

（8）當設定滑坡體滑動至預定位置時，關閉壓縮空氣分配管上的第二閥門，關閉空壓機，結束人工誘導滑坡。

3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，臨界氣壓按下式計算：p_cr=0.01[(Gsinθ-cA₁)/(cosθtanφ)-G]/A₁；其中p_cr為臨界氣壓，單位為atm（標準大氣壓）；G為設定滑坡體的重力，單位為kN；A₁為預設滑動面面積，單位為m²；θ為預設滑動面與水平面的夾角；φ為滑動面上土體的內摩擦角，c為滑動面上土體的粘聚力，單位為kPa。

4.根據權利要求2所述的方法，其特征在于：空壓機的排氣量q_空壓機取為1.5（p-1）kA/h~2.0（p-1）kA/h，單位為m³/s；其中p為壓縮空氣的壓力，單位為atm（標準大氣壓）；k為土體的氣體滲透系數，單位為m/s；A為壓縮空氣注入管的布設區域的面積，單位為m²；h為滑坡體的平均厚度，單位為m。

5.根據權利要求2所述的方法，其特征在于：調控設定滑坡體的滑動速度時，通過開大第一閥門提高壓縮空氣壓力來加快滑動速度，關小第一閥門降低壓縮空氣壓力來減緩滑動速度。