降雨是诱发滑坡的主要环境因素,大量的滑坡表现出雨季滑动、旱季又处于相对稳定的特征,它们的变形动态与降雨过程相关性密切。防止边坡体内地下水过快的上升,对提高该坡体的整体稳定性有十分重要的作用。虹吸是一种古老的液体输送方法,其物理特性非常适合边坡排水的需要。但由于大多数边坡所需要的高扬程虹吸以及降雨的间歇性等问题,使得虹吸的长期有效性得不到保障,制约了虹吸方法在边坡工程中的应用。针对高扬程虹吸中出现的气泡累积及长期有效性等问题,通过试验研究、理论分析、现场监测等方法,对虹吸过程中的空气累积原因及控制方法进行了分析,得出了影响空气积累的根本因素及控制条件,探讨了边坡虹吸排水的相关技术问题,给出了保障高扬程虹吸长期稳定的设计方法,并建设了国际上首个免维护的边坡虹吸排水示范工程。通过以上研究,获得了以下主要成果和认识：(1)在虹吸过程中,管内水体的压力随上升高度增加而逐渐降低,溶于水的空气必然要部分释出,如不能将释出的气泡及时排出,就易产生管内空气的不断累积,从而使得虹吸过程发生破坏。室内试验研究发现,在高扬程虹吸流动中的气液两相流型以泡状流和弹状流为主,管顶多形成弹状流型。不同管径虹吸管中的弹状流流型存在差异,大管径虹吸管内多形成气泡与管壁间有液膜的普通弹状流,而细管径虹吸管中会形成一段液柱一段气泡的段塞流型。段塞流在流动过程中,气泡和液柱会同步运动,可以避免气泡在管内发生积累。(2)采用热力学推导,利用最小势能原理,得出要在高扬程虹吸流动中形成段塞流型,主要受虹吸管径、气-固-液三相之间的接触角以及表面张力系数等的影响。当所用的虹吸管材一定时,流型的转换存在一个临界管径。在常温条件下,水中可以出现的最大稳定气泡的水平直径为4.6mm,而由于虹吸管壁的边界效应以及管顶弯头处的流动方向转换,PU材料管中形成弹状流与段塞流的临界管径为4mm。因此,只要选择虹吸管直径小于等于4 mm,就可以在边坡高扬程虹吸排水的过程中形成段塞流,实时排除因管内压力降低而释出形成的气泡,避免管内空气积累,保证虹吸的长期有效。(3)虹吸流动停止静置一段时间后,虹吸管顶部必然会产生一定的空气积累,影响下一次虹吸启动的扬程。这种空气积累的产生原因包括四个方面：因管内压力降低导致水中过饱和空气析出并逐渐积累到虹吸管的顶部,在不同的温度条件下能产生极限长度为0.7-1.5m的气柱；开口的管端空气溶入到达虹吸管顶部,引起虹吸管顶部空气段长度的增量约为0.01mm/d；温差变化引起水中空气溶解度变化而析出可导致虹吸管顶部空气产生0.55m以内的气柱；管外空气入渗到虹吸管内,降低虹吸管内的真空度。因此,为避免恢复虹吸时进水口水位上升到控制地下水位以上而发生滑坡,需要为这些产生虹吸管内空气积累的因素预留至少2.05m的地下水位上升余量,以确保旱季后虹吸过程顺利启动和保证边坡的稳定安全。(4)建设了国际上首个免维护的边坡虹吸排水示范工程,显示边坡虹吸排水具有强大的优势。工程中的虹吸流量受外界干扰较小,采用4mm虹吸管的高扬程虹吸排水系统的工程适用性得以保障。虹吸排水的降水能力与边坡后缘汇水的坡体内地下水位相关性较好,降水效果较为显著,可以大大提高钻孔中的地下水排泄速率,在强降雨时期可以较快实现地下水位的下降,从而提高边坡的稳定性。通过对不同雨型条件下的地下水响应对比,得到该边坡的地下水响应预测模型,为工程中的灾害预防提供可靠依据。