一種新型排水結(jié)構(gòu)的排水性能試驗(yàn)研究

郭一鵬，冷伍明，聶如松，趙春彥，崔玉橋

(1.中南大學(xué) 土木工程學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410075；2.中南大學(xué) 高速鐵路建造技術(shù)國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室, 湖南 長(zhǎng)沙 410075；3.山東省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)院，山東 濟(jì)南 250031)

排水失效是引發(fā)鐵路路基邊坡滑塌、擋墻開裂等病害的主要原因之一[1-3]，設(shè)置完善的排水系統(tǒng)是邊坡?lián)鯄υO(shè)計(jì)和變形控制的重要組成部分，而排水系統(tǒng)的工作性能主要受排水結(jié)構(gòu)和服役環(huán)境等因素的影響。目前的排水結(jié)構(gòu)主要為土工布包裹的PVC花管、盲溝、滲溝等。盡管上述排水結(jié)構(gòu)取材方便，經(jīng)濟(jì)性好，但在實(shí)際工程中存在諸如土工布淤堵，未設(shè)置或設(shè)置的反濾料粒徑不符，反濾料的級(jí)配、厚度無明確要求等問題。其結(jié)果是上述排水結(jié)構(gòu)在服役一定年限后，大多被堵塞甚至完全喪失排水功能[4-6]。采用疏干或更換排水結(jié)構(gòu)等方法整治后，上述病害仍存在，且屢治無效。為解決傳統(tǒng)排水結(jié)構(gòu)排水失效的難題，一種排水效率高、不易堵塞且鋪設(shè)安裝便捷的毛細(xì)排水帶在新建路基排水工程中得到運(yùn)用。然而對(duì)于既有構(gòu)筑物，特別是行車密度大、施工空間狹窄、維修天窗短的既有鐵路路基邊坡，重新開挖并鋪設(shè)毛細(xì)排水帶并不現(xiàn)實(shí)。

為解決既有鐵路路基邊坡及其支擋結(jié)構(gòu)內(nèi)部的排水問題，本文將一種毛細(xì)透排水帶[7]制成的管狀結(jié)構(gòu)運(yùn)用于既有鐵路路基邊坡排水。該新型排水管的設(shè)置方法與土釘類似，即先在邊坡上用鉆機(jī)成孔，在孔內(nèi)插入這種新型排水管并鎖定完成；土釘主要用于加固土體，而這種新型排水管主要用于邊坡土體內(nèi)部排水。從另外一個(gè)角度講，將邊坡內(nèi)的富余水排出來，有卸除水壓、提高土體抗剪強(qiáng)度、增加邊坡穩(wěn)定性的作用，所以將其取名為排水釘[1]，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。排水釘由特制的PVC或PE管外裹一層毛細(xì)透排水帶，其排水通道橫截面形如字母Ω，不僅能主動(dòng)排水，還能有效防止土顆粒流失，如圖2所示。毛細(xì)透排水帶與PVC管(或PE管)的配套使用，使得原本柔性的排水帶具備了一定的剛度，可在無需大挖大填且不影響線路正常運(yùn)營(yíng)的條件下，僅通過鉆孔安裝的方式解決既有鐵路路基邊坡的內(nèi)部排水問題。

圖1 排水釘結(jié)構(gòu)

圖2 毛細(xì)透排水帶結(jié)構(gòu)與排水示意

毛細(xì)透排水帶投入使用以來，不少國(guó)內(nèi)學(xué)者團(tuán)隊(duì)就其排水性能做了系統(tǒng)深入的研究，結(jié)果表明其抗淤堵、排水性能優(yōu)異。文獻(xiàn)[1]的試驗(yàn)和工程應(yīng)用表明排水釘比PVC管排水功能強(qiáng)、效率高，已在既有鐵路路塹邊坡水害整治中逐步推廣使用，但目前對(duì)其排水性能及反濾機(jī)制的研究尚處于起步階段，排水釘?shù)脑O(shè)計(jì)和施工大多依靠經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行[1,8-10]，因此開展這方面的研究具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和理論價(jià)值。本文借助室內(nèi)試驗(yàn)方法，在砂土中開展同條件下傳統(tǒng)PVC排水管和排水釘?shù)呐潘畬?duì)比試驗(yàn)，分析新舊排水結(jié)構(gòu)的性能特點(diǎn)，同時(shí)對(duì)比研究排水釘在不同排水間距、排水長(zhǎng)度下的排水性能，系統(tǒng)地探討排水釘?shù)呐潘阅堋?/p>

1 試驗(yàn)概況

1.1 試驗(yàn)材料

1.1.1 排水釘

排水釘長(zhǎng)300 mm，直徑66.16 mm(圖3(a))。構(gòu)成排水釘結(jié)構(gòu)的毛細(xì)透排水帶參數(shù)見表1。

圖3 排水釘及水流路徑示意

參數(shù)取值寬 度/cm10厚 度/mm2滲透系數(shù)/(cm·s-1)0.27拉伸強(qiáng)度(縱向)/kPa600毛細(xì)槽溝寬度/mm0.3導(dǎo)水槽孔直徑/mm1

排水釘主要由排水釘節(jié)段和接頭組成。其中，節(jié)段的作用是收集水分，接頭將2個(gè)節(jié)段對(duì)接起來，并將上一排水釘節(jié)段收集起來的水通過接頭縫隙排入PVC管內(nèi)。此外，排水釘節(jié)段的起始端用堵頭堵住，防止泥土進(jìn)入PVC內(nèi)管，如圖3(b)所示。

1.1.2 傳統(tǒng)排水管

傳統(tǒng)排水管采用PVC管制作而成，長(zhǎng)300 mm，直徑63 mm，在其上部和兩側(cè)按梅花狀間隔5 cm開φ10的圓孔用于滲水(圖4)，管外出水口外包裹一層土工布，土工布參數(shù)見表2。

圖4 傳統(tǒng)排水管

參數(shù)參數(shù)規(guī) 格/(g·m-2)100拉伸強(qiáng)度/kPa2.5有效孔徑/mm0.13厚 度/mm1.0滲透系數(shù)/(cm·s-1)0.41

1.1.3 試驗(yàn)土樣

為了使試驗(yàn)效果明顯并提高試驗(yàn)效率，試驗(yàn)用土選用滲透系數(shù)較大的砂性土——湘江河砂，顆粒級(jí)配曲線如圖5所示，為粗砂，其基本物理性質(zhì)見表3。

圖5 砂土級(jí)配曲線

參數(shù)取值emax0.71emin0.42ds2.60cc0.48cu0.51k/(cm·s-1)0.022

1.2 模型制備及土樣飽和

為確保模型自上而下具有較好的均勻性，模型制作時(shí)將孔隙比和含水率作為控制指標(biāo)，采用分層夯實(shí)的方法進(jìn)行模型制作。為防止顆粒流失和試樣飽和，在箱底鋪一層土工布，土樣填筑到出水管位置時(shí)安裝出水管，并密封試驗(yàn)箱處的縫隙。

根據(jù)文獻(xiàn)[11]，直接在試驗(yàn)箱內(nèi)對(duì)試樣進(jìn)行浸水飽和：水面高出試樣頂面10 cm，原則上試驗(yàn)用水為蒸餾水，本次試驗(yàn)用水量較大，采用自來水替代。根據(jù)文獻(xiàn)[11]，土樣應(yīng)采用自下而上、逐層緩慢的飽和方式。但自下而上飽和的方式易擾動(dòng)土樣，且試樣橫截面較大，不易均勻飽和。由于本文試驗(yàn)采用粗砂，滲透系數(shù)大，為排除水孔隙中的空氣，采用自上而下的飽和方式，同時(shí)打開箱底均勻分布的4個(gè)閥門，排除孔隙中的氣體。具體浸水飽和方法為：堵住出水管出口，向試驗(yàn)箱內(nèi)加水，同時(shí)打開箱底的排水開關(guān)，進(jìn)行脫氣飽和，當(dāng)排水總量接近加水量時(shí)以及試樣不同位置的基質(zhì)吸力接近1 kPa時(shí)可視為基本飽和[1]。隨后關(guān)閉箱底的排水開關(guān)，打開出水口，調(diào)節(jié)加水量，使水位面高出試樣頂面10 cm，并保持此高度不變，隨即開展常水頭試驗(yàn)，10 min后停止加水，開展變水頭試驗(yàn)。

1.3 試驗(yàn)內(nèi)容

1.3.1 排水釘與傳統(tǒng)PVC排水管的排水對(duì)比試驗(yàn)

采用的試驗(yàn)?zāi)Ｐ拖涑叽鐬?0 cm×60 cm×80 cm(長(zhǎng)×寬×高)，試驗(yàn)箱底安裝4個(gè)水龍頭用于砂土排氣、排水飽和，在箱底以上100 mm開φ63的圓孔安裝出水管。排水管設(shè)置角度為10°，出水孔高度(出水管中心到箱底的距離)為10 cm，埋深(排水管中心至砂土頂面的距離)為50 cm。排水系統(tǒng)由排水管(排水釘/PVC排水管)、接頭、出水管組成，如圖6所示。

圖6 排水系統(tǒng)和模型箱

為對(duì)比兩種排水結(jié)構(gòu)的排水性能，在室內(nèi)砂土中開展了為期約4個(gè)月的干濕循環(huán)排水試驗(yàn)(每天進(jìn)行一次加水、排水過程)，排水試驗(yàn)過程如圖7所示。

圖7 加水、排水過程

1.3.2 確定排水釘合理間距的排水試驗(yàn)

排水釘置入路基邊坡進(jìn)行排水時(shí)，其設(shè)置間距是路基邊坡水害整治設(shè)計(jì)的關(guān)鍵參數(shù)之一。首先，為研究排水釘?shù)挠行潘霃?，開展單排排水釘在不同設(shè)置角度(5°、15°、30°)下的排水試驗(yàn)(測(cè)試不同位置水位)；隨后，為驗(yàn)證排水釘?shù)呐潘霃?，開展2排排水釘?shù)呐潘囼?yàn)(測(cè)試不同位置水位)，此時(shí)，排水間距為2.0 m, 設(shè)置角度為10°；最后，為研究排水釘排水影響范圍的規(guī)律，開展不同的排水間距(1.5、2.0、2.5 m)時(shí)兩排排水釘排水試驗(yàn)。

采用的試驗(yàn)?zāi)Ｐ拖涑叽鐬?00 cm×60 cm×67 cm(長(zhǎng)×寬×高)，試驗(yàn)箱底安裝9個(gè)水龍頭用于排氣、排水飽和，在箱底以上7 cm處開φ63的圓孔安裝排水管。試驗(yàn)過程中排水釘及水位管的布置位置如圖8所示。

圖8 排水釘及水位管布置

1.3.3 排水釘長(zhǎng)度對(duì)排水性能影響的排水試驗(yàn)

排水釘?shù)脑O(shè)置長(zhǎng)度是路基邊坡水害整治設(shè)計(jì)的關(guān)鍵參數(shù)之一。為研究排水釘長(zhǎng)度對(duì)排水性能的影響規(guī)律，設(shè)計(jì)不同排水長(zhǎng)度(L=0.5、1.0 m，設(shè)置角度5°)下的排水試驗(yàn)，如圖9所示。

圖9 考慮排水釘長(zhǎng)度效應(yīng)的排水試驗(yàn)布置

2 排水釘與傳統(tǒng)PVC排水管排水性能

2.1 開孔率

開孔率k0是指篩面上有效篩理面積A0占篩孔總面積A1的比例。本試驗(yàn)排水釘?shù)拈_孔率k0為

( 1 )

式中：A0為排水釘全部毛細(xì)槽溝面積，mm2；A1為排水釘表面積，即長(zhǎng)度與圓周長(zhǎng)的乘積，mm2；n為排水釘毛細(xì)槽溝的數(shù)量；a為毛細(xì)槽溝寬度，mm；l為排水釘長(zhǎng)度，mm；D為排水釘直徑，mm。

同理，根據(jù)式( 1 )得到PVC排水管表面開孔率k0為1.98%。

2.2 流速

試樣制備完成、飽和后按設(shè)計(jì)進(jìn)行常水頭、變水頭排水試驗(yàn)，通過出水孔測(cè)量單位時(shí)間內(nèi)滲流量。流速v的計(jì)算公式為[12]

( 2 )

式中：v為流速，cm/s；q為單位時(shí)間內(nèi)出水量，cm3/s；A為排水管與土樣接觸面積，即排水管表面積，等于排水管長(zhǎng)度與橫截面周長(zhǎng)的乘積，對(duì)于排水釘A=623.23 cm2，PVC排水管A=593.46 cm2。

歷時(shí)4個(gè)月,在室內(nèi)開展同直徑、同長(zhǎng)度的排水釘與PVC排水管的干濕循環(huán)排水試驗(yàn)，流速隨時(shí)間的變化如圖10所示。

圖10 砂土中水的流速

由圖10可知：

(1)排水釘能持續(xù)保持良好的排水性能，而PVC排水管排水性能則逐漸下降，流速最大降幅達(dá)35%。

(2)對(duì)比兩種排水結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)PVC排水管初期流速明顯大于排水釘?shù)牧魉?，前者約為后者的2倍。其原因是：盡管排水釘表面開孔率為19.2%，遠(yuǎn)大于PVC排水管表面開孔率1.98%，但排水釘進(jìn)水端是封閉的，而PVC排水管包裹了土工布，進(jìn)水端土工布的滲透系數(shù)為0.41 cm/s，遠(yuǎn)大于構(gòu)成排水釘?shù)拿?xì)透排水帶的滲透系數(shù)0.27 cm/s，故前者排水效率更高。

(3)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，每一次干濕循環(huán)排水試驗(yàn)中，PVC排水管水流由渾濁變?yōu)榍宄旱臅r(shí)間約為5 min，排水釘耗時(shí)約為3 min，且觀測(cè)到的PVC排水管水流先渾濁后清澈的次數(shù)明顯多于排水釘，說明PVC排水管中細(xì)顆粒流失較排水釘多。

(4)排水試驗(yàn)完成后，包裹PVC排水管的土工布堆積大量細(xì)顆粒，土工布孔眼被堵住，而排水釘表面的毛細(xì)槽溝孔隙無大量細(xì)顆粒，如圖11所示。

圖11 排水管

試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，包裹PVC排水管的土工布發(fā)生了一定程度的淤堵，細(xì)顆粒在水流作用下，一部分進(jìn)入土工布孔眼，一部分吸附在纖維上或形成土餅淤積在土工布表層，阻礙了水流流入PVC排水管。盡管PVC排水管開孔率較大，土工布的淤堵仍使得排水性能減弱，最終失效。相比PVC排水管，排水釘特殊的Ω結(jié)構(gòu)有效地阻礙了細(xì)顆粒淤堵在毛細(xì)槽孔上，排水性能較好，其機(jī)制將在本文第5章詳細(xì)介紹。

3 排水釘設(shè)置角度對(duì)排水效果的影響

3.1 排水半徑

排水過程中不同位置水位隨時(shí)間的變化規(guī)律如圖12所示。

圖12 水位隨時(shí)間的變化曲線

由圖12可知：

(1)匯水區(qū)域呈漏斗狀：距離排水釘越近，水位變化較快，排水效果較好；隨著距離的增加，水位變化逐漸減慢。

(2)盡管不同工況下排水釘對(duì)周邊水位的影響存在一定差異，但總體上排水釘對(duì)其兩側(cè)1.0 m范圍內(nèi)水位的影響較大，隨著距離的增加，影響逐漸減弱。排除測(cè)試誤差的影響，推算出排水釘?shù)呐潘霃郊s為1.0 m。

(3)盡管在不同設(shè)置角度下，水位變化有一定差異，但排水過程中匯水區(qū)域形狀并無明顯差異，表明排水釘設(shè)置角度對(duì)其匯水區(qū)域形狀的影響較小。

3.2 排水半徑驗(yàn)證

兩排排水釘試驗(yàn)中，排水過程中不同位置水位隨時(shí)間的變化規(guī)律如圖13所示。

圖13 雙排排水釘試驗(yàn)中水位隨時(shí)間的變化曲線

由圖13可知，排水釘間形成了明顯的分水嶺，即中心處水位最高，其與排水釘間的水平距離為1.0 m,表明排水釘?shù)呐潘霃酵扑阒?1.0 m)是合理的。

3.3 排水釘排水影響區(qū)域

不同排水間距下，流速隨時(shí)間的變化規(guī)律如圖14所示。

圖14 不同設(shè)置間距下流速隨時(shí)間的變化曲線

由圖14可知：

(1)不同設(shè)置間距下，流速變化的趨勢(shì)相同：試驗(yàn)初期，水位穩(wěn)定，流速基本不變，停止加水后，水頭壓力逐漸減小，流速隨之降低，呈線性變化；當(dāng)砂土頂面水頭壓力為0時(shí)，土樣進(jìn)入非飽和階段，流速隨排水時(shí)間非線性變化，最終變?yōu)?。

(2)隨著排水釘間距的增加，流速逐漸降低：間距為1.5 m時(shí)，初始流速最大，排水能力最強(qiáng)，而后流速下降較快，其原因是初期排水速度較快，在相同時(shí)間內(nèi)水位降低較快，土中含水量較少后流速較低。

(3)當(dāng)排水釘間距為2.5 m時(shí)，其排水效率接近排水釘單排設(shè)置，排水能力受試驗(yàn)箱尺寸的影響。

根據(jù)以上現(xiàn)象可知：當(dāng)排水釘由單排變?yōu)殡p排時(shí)，隨著設(shè)置間距的增加，排水效果呈現(xiàn)先增強(qiáng)后逐漸減弱的趨勢(shì)，可以認(rèn)為排水影響區(qū)域存在交叉重疊、相切以及分離等特征，如圖15所示。由圖15可知，合理設(shè)置間距對(duì)充分發(fā)揮排水釘?shù)呐潘?、減壓性能尤為關(guān)鍵。

圖15 排水釘排水影響區(qū)域(單位：m)

4 排水釘長(zhǎng)度對(duì)排水效果的影響

排水釘長(zhǎng)度不同時(shí)，排水過程中不同位置水位隨時(shí)間的變化規(guī)律如圖16所示。

圖16 水位隨時(shí)間的變化曲線(不同排水釘長(zhǎng)度)

由圖16可知：

(1)隨著排水釘長(zhǎng)度的增加，排水釘排水能力增強(qiáng)。

(2)盡管排水釘長(zhǎng)度不同，但距排水釘進(jìn)水端超過1.5 m處水位變化并不明顯，表明排水釘對(duì)縱向的直接影響范圍為排水釘進(jìn)水端向外延伸1.5 m(水平距離)，隨著距離的增加，水位變化逐漸減慢。

(3)試驗(yàn)完成后，水位均低于排水釘?shù)脑O(shè)置高度，表明排水釘能夠排走其下方一定范圍內(nèi)的水分，其原因是排水釘?shù)拿?xì)槽溝產(chǎn)生了一定的毛細(xì)力，土顆粒之間的自由水能夠進(jìn)入毛細(xì)槽溝中，其產(chǎn)生的毛細(xì)力為45.6 Pa[10]。

綜上所述，排水釘對(duì)遠(yuǎn)離其進(jìn)水端水位的影響較弱，在工程運(yùn)用中，為充分發(fā)揮排水釘排水、減壓的作用，保障邊坡穩(wěn)定，其置入邊坡應(yīng)穿過最危險(xiǎn)滑動(dòng)面至少1.5 m。

5 反濾機(jī)制分析

5.1 反濾層的形成

由文獻(xiàn)[13-17]可知：試樣是否發(fā)生滲透破壞可由兩個(gè)因素判定：一是滲透系數(shù)是否趨于穩(wěn)定，由文獻(xiàn)[1]可知，常水頭階段流速不變，可推斷滲透系數(shù)不變；二是水流是否一直渾濁，排水過程中水流均呈現(xiàn)由渾濁變清澈的現(xiàn)象，表明試驗(yàn)初期有部分細(xì)顆粒流失，但后期水流變清，無細(xì)顆粒流失，表明土層未發(fā)生滲透破壞。

水頭的變化就是水力梯度的變化[14]，因此也是滲透系數(shù)的變化。試驗(yàn)開始時(shí)，排水釘?shù)臐B透系數(shù)遠(yuǎn)大于相鄰?fù)翆拥臐B透系數(shù)，導(dǎo)致土中的水力梯度遠(yuǎn)大于排水釘中的水力梯度。若在這一水力梯度的作用下，滲透力足夠把土中細(xì)顆粒推動(dòng)，則部分顆粒將進(jìn)入排水釘中，隨水流流出。相對(duì)較大的顆粒和部分細(xì)顆粒將堆積在排水釘表面，導(dǎo)致排水釘表面部分孔徑變小，排水釘?shù)臐B透系數(shù)會(huì)有所下降，相應(yīng)的水力梯度增加。由于總水頭損失保持不變，土中的水力梯度將會(huì)有所下降，當(dāng)土中的水力梯度下降到其滲透力不足推動(dòng)細(xì)顆粒移動(dòng)時(shí)，細(xì)顆粒將會(huì)沉積，隨著這個(gè)過程的繼續(xù)發(fā)展，推力不足的區(qū)域細(xì)顆粒將會(huì)有所增加，可以自由移動(dòng)的細(xì)顆粒將會(huì)減少，這一結(jié)構(gòu)將會(huì)阻礙天然土中細(xì)顆粒的移動(dòng)，最終形成天然濾層。這一論斷可由排水釘排出的水先渾濁后清澈以及顆粒級(jí)配加以論證，如圖17所示。

圖17 試驗(yàn)前后顆粒級(jí)配曲線

由圖17可知，試驗(yàn)前后，距排水釘不同位置的顆粒級(jí)配發(fā)生了一定的變化：與試驗(yàn)前相比，在粒徑0.7～40 mm范圍內(nèi)，距排水釘2、5 cm處顆粒質(zhì)量較試驗(yàn)前大；在粒徑0.075～0.7 mm范圍內(nèi)，土質(zhì)量含量較試驗(yàn)前小。與試驗(yàn)前相比，在粒徑1～40 mm范圍內(nèi)，距排水釘10 cm處顆粒級(jí)配基本無變化；在粒徑0.075～1 mm范圍內(nèi)，土料質(zhì)量分?jǐn)?shù)較試驗(yàn)前小，表明排水釘周邊一定范圍內(nèi)細(xì)顆粒流失，流失的粒徑上限為1 mm。砂土向排水釘?shù)摩感蚊?xì)槽溝流失時(shí)，顆粒同時(shí)移動(dòng)，相互夾擠，在毛細(xì)槽溝處可能形成拱架而阻止其他顆粒繼續(xù)流失，可能形成拱架時(shí)的顆粒數(shù)量一般不會(huì)超過3個(gè)[17]。

5.2 反濾層的驗(yàn)證

盡管針對(duì)構(gòu)成排水釘結(jié)構(gòu)之一的毛細(xì)排水帶的反濾準(zhǔn)則鮮有研究，但不同的反濾準(zhǔn)則均遵循了太沙基“排水、反濾”這兩條基本原則[18-20]。本節(jié)依照常用、簡(jiǎn)便、具有代表性的反濾準(zhǔn)則[14]對(duì)排水釘周圍形成的天然反濾層進(jìn)行驗(yàn)證。反濾準(zhǔn)則見表4。

表4 反濾準(zhǔn)則

排水釘?shù)目讖脚c其周邊砂土的某特征粒徑之間，若滿足一定關(guān)系，形成的天然反濾層就能發(fā)揮排水、擋土和防淤堵的功能。

(1)擋土準(zhǔn)則：砂土中粒徑小于0.075 mm的顆粒少于50%，判別式為O95≤d85：排水釘?shù)目讖絆95=0.3 mm，砂土d85=3.68 mm,則O95≤d85滿足要求。

(2)滲透準(zhǔn)則：砂土的滲透系數(shù)為0.022 cm/s，排水釘?shù)臐B透系數(shù)為0.27 cm/s[1]，則ks≥(1～10)kg，滿足要求。

(3)淤堵準(zhǔn)則：排水釘在滲透過程中是否產(chǎn)生淤堵現(xiàn)象，目前還不能像擋土和滲透準(zhǔn)則那樣有成熟的適用準(zhǔn)則。同時(shí)，排水釘不是柔性材料，既有滲透儀無法滿足其測(cè)試要求。文獻(xiàn)[21]指出淤堵準(zhǔn)則以直觀的試驗(yàn)結(jié)果為依據(jù)，能夠真實(shí)評(píng)價(jià)排水釘反濾層淤堵的情況。本文排水試驗(yàn)完成后，卸樣時(shí)未發(fā)現(xiàn)排水釘毛細(xì)槽溝被堵塞，且多次干濕循環(huán)后，排水性能良好，表明其未被堵塞，滿足要求。

綜上所述，形成的天然反濾層能發(fā)揮排水、擋土和防淤堵的作用。

6 結(jié)論

通過在室內(nèi)砂土中開展PVC排水管和排水釘?shù)拈L(zhǎng)周期排水試驗(yàn)，得到如下結(jié)論：

(1)歷時(shí)4個(gè)月的干濕循環(huán)排水試驗(yàn)中，排水釘能持續(xù)保持良好的排水性能，而PVC排水管排水性能逐漸下降，流速最大降幅達(dá)35%，且呈持續(xù)下降的趨勢(shì);排水管外裹的土工布質(zhì)量明顯增加，發(fā)生了一定程度的淤堵。

(2)在砂土中，排水過程中匯水區(qū)域呈漏斗狀，即靠近排水釘區(qū)域，水位變化較快，兩邊較慢。排水釘對(duì)其兩側(cè)1.0 m范圍內(nèi)的水位影響較大，隨著距離的增加，影響逐漸減弱。排水釘?shù)挠行潘霃郊s為1.0 m。

(3)在工程運(yùn)用中，為充分發(fā)揮排水釘排水、減壓的作用，其置入邊坡應(yīng)穿過最危險(xiǎn)滑動(dòng)面至少1.5 m。

(4)在砂土中，排水釘周圍形成天然的反濾層，能發(fā)揮排水、擋土和防淤堵的作用。

現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)及本次試驗(yàn)結(jié)果表明，與傳統(tǒng)的PVC排水管相比，排水釘?shù)呐潘矢?長(zhǎng)期排水性能好，為路基邊坡水害整治提供了一種新的方法。