一种复合式底部开口泥石流拦挡结构及其方法

本发明属于工程地质领域，尤其涉及一种泥石流拦挡结构。

背景技术：

1、中国是多山的国家，广大的山地区域成为泥石流、滑坡、崩塌等山地灾害的发育区。这些山地灾害的发生，严重威胁了山区人民的生命和财产安全。在这些山地灾害中，泥石流因其流动速度快、流量大，常常对流域下游造成相当大的破坏。

2、为了减轻泥石流灾害所造成的损失，研究人员提出了不同的工程措施。其中封闭式拦挡结构已成为泥石流治理工程中的主要工程措施之一。封闭式拦挡结构一方面可以拦截泥沙，减小泥石流规模，另一方面可以固沟稳坡，抑制泥石流发育。

3、尽管封闭式拦挡结构可以有效减轻泥石流灾害，这类结构形式仍存在一些缺点。泥石流发生后，由上游下泄的泥沙完全被拦挡结构所拦截。当结构拦蓄数次泥石流之后，封闭式拦挡坝的拦蓄库容逐渐减少。而大部分泥石流发育地区交通不便，很难进行清淤工作。当拦蓄库容耗尽，会产生以下负面影响：(1)拦挡结构无法对后续泥石流进行拦截，其防治效果大打折扣；(2)拦挡结构拦蓄的巨量泥沙在在极端情况下将成为集中固体物源，从而放大灾害的致灾效果；(3)后续泥石流越过完全填满的拦挡结构会造成拦挡坝下游局部冲刷。

技术实现思路

1、本发明的目的在于针对现有技术存在的问题，提供一种结构受力更为合理，功能可持续更高的泥石流拦挡结构。

2、技术方案

3、一种复合式底部开口泥石流拦挡结构，其基本形式包括混凝土拦挡坝、拦挡坝基础、桩群、钢支撑。

4、所述混凝土拦挡坝和桩群通过钢支撑锚固连接，使混凝土拦挡坝、拦挡坝基础、桩群和钢支撑形成一整体。

5、所述混凝土拦挡坝、拦挡坝基础、桩群由混凝土浇筑而成，钢支撑由无缝钢管构成。

6、所述混凝土拦挡坝和拦挡坝基础之间形成的底部开口。

7、所述桩群不应少于两排，各排交错设置。

8、一种复合式底部开口泥石流拦挡结构的实施方法，其特征在于，当来流泥石流达到拦挡结构前时，来流泥石流的前缘首先冲击桩群；来流泥石流和桩群相互作用后，泥石流产生跃流，流深增加；

9、之后，跃流的泥石流在惯性的作用下冲击拦挡坝；

10、之后，泥石流物质在受到拦挡坝的拦截而在拦挡坝后停积；

11、之后由于底部开口的存在，泥石流物质在重力作用下重新运移，形成下泄泥石流。

12、一种复合式底部开口泥石流拦挡结构的施工方法，其特征在于，步骤如下：

13、第一步骤：根据泥石流防治目标，确定复合式底部开口泥石流拦挡结构的布置位置，和桩群高度，混凝土拦挡坝设计参数；

14、第二步骤：进行放线测量，确定桩群基础和拦挡坝基础的位置；

15、第三步骤：开挖桩群基础和拦挡坝基础至设计深度；

16、第四步骤：布设模板，绑扎钢筋，浇筑桩群基础、拦挡坝基础和混凝土拦挡坝，并预留锚固构件；

17、第五步骤：在钢支撑外包裹橡胶护套，通过预留在桩群和混凝土拦挡坝的锚固构件安装钢支撑，使混凝土拦挡坝、拦挡坝基础、桩群和钢支撑形成一整体。

18、与现有技术相比，本发明具有以下优点：

19、1、与封闭式拦挡结构相比，底部开口的存在使得停积在拦挡结构后的泥石流可以逐渐排向下游，增加了拦蓄库容的可重复利用性，增加了拦挡结构的可持续性；

20、2、在提高了拦挡结构可持续性的同时，通过钢支撑将拦挡坝和桩群进行连接，将各部分连接为整体。在来流泥石流冲击拦挡坝时，部分冲击力通过钢支撑由桩群承担，增加了整个结构的稳定性。

21、3、与传统开口式拦挡结构相比，桩群和底部开口相互配合，可有效消耗流锋的动能，避免了流锋之间下泄，提高了拦挡结构对来流泥石流流锋的动能耗散能力。

22、4、钢支撑除了提高拦挡结构的稳定性，另一个重要作用是对泥石流所携带的漂木进行拦截，避免漂木堵塞底部开口；

23、5、本发明材料原料易得，施工简单。

技术特征：

1.一种复合式底部开口泥石流拦挡结构，其特征在于，基本形式包括混凝土拦挡坝(1)、拦挡坝基础(2)、桩群(3)、钢支撑(4)。

2.根据权利要求1所述的一种复合式底部开口泥石流拦挡结构，其特征在于，混凝土拦挡坝(1)和桩群(3)通过钢支撑(4)锚固连接，使混凝土拦挡坝(1)、拦挡坝基础(2)、桩群(3)和钢支撑(4)形成一整体。

3.根据权利要求1所述的一种复合式底部开口泥石流拦挡结构，其特征在于，所述混凝土拦挡坝(1)、拦挡坝基础(2)、桩群(3)由混凝土浇筑而成，钢支撑(4)由无缝钢管构成。

4.根据权利要求2所述的一种装配式挡土墙减震吸能结构，其特征在于，混凝土拦挡坝(1)和拦挡坝基础(2)之间形成的底部开口(6)。

5.根据要求2所述的一种复合式底部开口泥石流拦挡结构，其特征在于，桩群(3)不应少于两排，各排交错设置。

6.一种复合式底部开口泥石流拦挡结构的实施方法，其特征在于，当来流泥石流(7)达到拦挡结构前时，来流泥石流(7)的前缘首先冲击桩群(3)；来流泥石流(7)和桩群(3)相互作用后，泥石流产生跃流，流深增加；

7.一种复合式底部开口泥石流拦挡结构的施工方法，其特征在于，步骤如下：

技术总结
一种复合式底部开口泥石流拦挡结构及其方法，结构包括混凝土拦挡坝(1)、拦挡坝基础(2)、桩群(3)、钢支撑(4)。混凝土拦挡坝(1)和拦挡坝基础(2)之间形成底部开口(6)，供拦蓄的泥石流下泄，增加了拦蓄库容的重复利用性。桩群(3)不应少于两排，各排交错设置，使泥石流冲击后产生跃流。混凝土拦挡坝和桩群通过钢支撑锚固连接，使混凝土拦挡坝、拦挡坝基础、桩群和钢支撑形成一整体，提高结构的整体稳定性。混凝土拦挡坝对跃流的泥石流进行拦截，以消耗其动能。在保证拦挡结构能量耗散能力的前提下，提高了拦挡结构的稳定性和功能可持续性，并具有取材简便，施工容易的特点。

技术研发人员：石昊,黄雨,王艺谙,靳晓言,何正迎,赵翠珠,蒲建
受保护的技术使用者：同济大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15