一種階梯-深潭結(jié)構(gòu)型泥石流排導(dǎo)槽及其應(yīng)用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種適用于大溝床縱比降泥石流的階梯-深潭結(jié)構(gòu)型泥石流排導(dǎo)槽。所述排導(dǎo)槽槽底包括若干全襯砌階梯段和充填于上下游階梯段之間的深潭段；階梯段包括位于上游的上端齒檻、位于下游的下端齒檻、及連接上下端齒檻的全襯砌底板；深潭段包括鋼索網(wǎng)箱體護(hù)底，設(shè)于護(hù)底上方、緊貼下游階梯段上端齒檻的鋼索網(wǎng)箱體緩沖層，及設(shè)于側(cè)墻、護(hù)底、上游階梯段下端齒檻和緩沖層包圍空間內(nèi)的塊石；護(hù)底和緩沖層的結(jié)構(gòu)均為鋼索網(wǎng)包裹塊石；深潭段頂面與下游階梯段的最高處平齊，深潭段長度L4小于階梯段長度L1。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明充分利用階梯-深潭結(jié)構(gòu)調(diào)控泥石流流速，控制泥石流體對槽底的沖刷，保障正常排導(dǎo)功能發(fā)揮，減小后期維護(hù)費(fèi)用。
【專利說明】一種階梯-深潭結(jié)構(gòu)型泥石流排導(dǎo)槽及其應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種泥石流防治技術(shù)，特別是涉及一種適用于很大溝床縱比降泥石流溝的階梯-深潭結(jié)構(gòu)型泥石流排導(dǎo)槽。
【背景技術(shù)】
[0002]泥石流災(zāi)害是我國地質(zhì)災(zāi)害的主要類型之一。隨著山區(qū)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、西部大開發(fā)的深化，泥石流工程治理需求越來越旺盛。排導(dǎo)槽作為泥石流防治工程的主要類型之一，在泥石流治理中大量使用。
[0003]在汶川地震后，大量的崩塌滑坡為泥石流的形成提供了豐富的固體物質(zhì)來源，出現(xiàn)了大量的溝床縱比降很大的泥石流溝，其溝床縱比降超過0.20，甚至達(dá)到0.50-0.60。針對溝床比降很大的泥石流，如果使用目前常用的全襯砌型泥石流排導(dǎo)槽(俗稱V型槽)來排導(dǎo)槽泥石流，會(huì)出現(xiàn)因泥石流在槽中運(yùn)動(dòng)速度太大而強(qiáng)烈磨蝕槽底，導(dǎo)致大大降低排導(dǎo)槽的使用壽命、增加運(yùn)行期的維護(hù)費(fèi)用。針對溝床比降很大的泥石流，如果使用目前常用的肋檻軟基消能型泥石流排導(dǎo)槽(俗稱東川槽)來排導(dǎo)泥石流，當(dāng)肋檻間距較大時(shí)，會(huì)出現(xiàn)泥石流跌落高差過大，與槽底土體強(qiáng)烈作用而沖刷槽底，威脅肋檻安全，導(dǎo)致排導(dǎo)槽整體破壞；當(dāng)肋檻間距較小時(shí)，不但會(huì)大大增加工程投資，也不能很好保障肋檻的安全。針對溝床比降很大的泥石流，如果使用箱體襯砌式泥石流排導(dǎo)槽(ZL201110380681.5)來排導(dǎo)泥石流，針對低頻泥石流的防治效果較好，但針對高頻泥石流，由于箱體壁的抗磨蝕能力和抗沖擊能力有限，容易出現(xiàn)箱體壁被破壞而大大降低對泥石流的調(diào)控效果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的就是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，針對溝床縱比降很大、泥石流頻發(fā)情況下泥石流強(qiáng)烈的磨蝕和沖刷作用常造成排導(dǎo)槽槽底嚴(yán)重破壞、無法正常使用、后期維護(hù)費(fèi)用高昂的情況，提供一種安全性高、后期維護(hù)費(fèi)用少、適用于很大溝床縱比降泥石流溝的階梯-深潭結(jié)構(gòu)型泥石流排導(dǎo)槽。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是:
[0006]本發(fā)明提出的一種階梯-深潭結(jié)構(gòu)型泥石流排導(dǎo)槽，包括排導(dǎo)槽槽底及其兩側(cè)的排導(dǎo)槽側(cè)墻；所述排導(dǎo)槽槽底包括若干按一定間距設(shè)置的全襯砌的階梯段和充填于上下游階梯段之間的深潭段；階梯段包括位于上游的上端齒檻、位于下游的下端齒檻、及連接上端齒檻和下端齒檻的全襯砌底板；所述深潭段包括鋼索網(wǎng)箱體護(hù)底，設(shè)于鋼索網(wǎng)箱體護(hù)底上方、緊貼下游階梯段上端齒檻的鋼索網(wǎng)箱體緩沖層，以及設(shè)于側(cè)墻、鋼索網(wǎng)箱體護(hù)底、上游階梯段下端齒檻和鋼索網(wǎng)箱體緩沖層包圍空間內(nèi)的塊石；鋼索網(wǎng)箱體護(hù)底和鋼索網(wǎng)箱體緩沖層的結(jié)構(gòu)均為鋼索網(wǎng)包裹塊石；所述深潭段頂面與下游階梯段的最高處平齊，深潭段長度L4小于階梯段長度U。所述深潭段發(fā)揮的最主要功能是消耗部分泥石流運(yùn)動(dòng)動(dòng)能、調(diào)控泥石流流速、控制泥石流體對排導(dǎo)槽槽底的沖刷；所述深潭即為側(cè)墻、鋼索網(wǎng)箱體護(hù)底、上游階梯段下端齒檻和鋼索網(wǎng)箱體緩沖層所包圍的空間，其中充填的塊石與泥石流體相互作用來消耗泥石流運(yùn)動(dòng)動(dòng)能，實(shí)現(xiàn)調(diào)控泥石流流速、控制泥石流對槽底沖刷和對階梯段磨蝕的目的；所述鋼索網(wǎng)箱體護(hù)底可以吸收泥石流的沖擊能量，抑制泥石流體與槽底地基土體交換，特別是控制地基土體參與泥石流活動(dòng)，從而控制泥石流體對排導(dǎo)槽槽底的沖刷，保障正常排導(dǎo)功能發(fā)揮，減小后期維護(hù)費(fèi)用；所述鋼索網(wǎng)箱體緩沖層能夠?qū)﹄A梯段承受的泥石流體水平?jīng)_擊力起到緩沖作用。
[0007]深潭段長度L4等于塊石鋪設(shè)長度L2與鋼索網(wǎng)箱體緩沖層厚度L3之和，鋼索網(wǎng)箱體護(hù)底長度與深潭段長度L4相等。上端齒檻高度h2等于塊石鋪設(shè)厚度h12與鋼索網(wǎng)箱體護(hù)底厚度h13之和，鋼索網(wǎng)箱體緩沖層高度與塊石鋪設(shè)厚度h12相等。下端齒檻高度Ii1等于下端齒檻懸空高度hn、塊石鋪設(shè)厚度h12、鋼索網(wǎng)箱體護(hù)底厚度h13及下端齒檻超埋深度h14(即鋼索網(wǎng)箱體護(hù)底以下下端齒檻的埋深)之和。為了平衡控制投資和施工進(jìn)度，下端齒檻懸空高度hn宜控制小于等于3.0m,為此，深潭段長度L4大于等于階梯段長度L1的四分之一，同時(shí)小于等于階梯段長度L1的二分之一。
[0008]下端齒檻懸空高度Ii11=(LJL4) Xitl -L1Xi1 ;式中L1為階梯段長度，單位m，L4為深潭段長度，單位m，L為溝床平均縱比降，一般取值為0.2-0.4，^為階梯段比降；下端齒檻超埋深度h14 —般為0.5-1.0m。
[0009]塊石鋪設(shè)長度(即深潭段的深潭長度)L2和塊石鋪設(shè)厚度h12主要根據(jù)泥石流體容重來規(guī)劃，一般L2取2.0-4.0m, h12取1.0-2.0m ;當(dāng)泥石流體容重較大時(shí)，L2和h12取大值；當(dāng)泥石流體容重較小時(shí)，L2和h12取小值。深潭中塊石粒徑不小于0.2m, 一般為0.2-0.5m,可根據(jù)泥石流容重來規(guī)劃；當(dāng)泥石流體容重較大時(shí)，塊石粒徑取大值；當(dāng)泥石流體容重較小時(shí)，塊石粒徑取小值。
[0010]鋼索網(wǎng)箱體緩沖層厚度L3主要根據(jù)泥石流體容重來規(guī)劃，一般L3取0.5-1.0m ；當(dāng)泥石流體容重較大時(shí)，L3取大值；當(dāng)泥石流體容重較小時(shí)，L3取小值。鋼索網(wǎng)箱體護(hù)底厚度h13 —般取0.5-1.0m,鋼索網(wǎng)箱體護(hù)底和鋼索網(wǎng)箱體緩沖層的鋼索直徑一般為0.005-0.01m，鋼索網(wǎng)網(wǎng)孔大小一般為0.1mX0.lm-0.2mX0.2m，主要根據(jù)泥石流體容重和下端齒檻懸空高度hn來規(guī)劃；當(dāng)泥石流體容重較大、下端齒檻懸空高度hn較大時(shí)，h13、鋼索直徑和鋼索網(wǎng)網(wǎng)孔大小取大值；當(dāng)泥石流體容重較小、下端齒檻懸空高度hn較小時(shí)，h13、鋼索直徑和鋼索網(wǎng)網(wǎng)孔大小取小值。
[0011]全襯砌底板一般為漿砌石結(jié)構(gòu)、或混凝土結(jié)構(gòu)、或鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，厚度一般為
0.5-1.0m0階梯段比降I1根據(jù)全襯砌底板材料的耐磨性確定，一般取0.08-0.15。階梯段長度L1主要根據(jù)溝床平均縱比降L和全襯砌底板材料來規(guī)劃，一般取5.0-20.0m ;當(dāng)溝床平均縱比降^較大、全襯砌底板材料耐磨性較小時(shí)，階梯段長度1^取小值；當(dāng)溝床平均縱比降ici較小、全襯砌底板材料耐磨性較大時(shí)，階梯段長度L1取大值。
[0012]為了更適合溝床縱比降很大情況下均衡排泄泥石流，避免出現(xiàn)強(qiáng)烈沖刷和淤積的情況，排導(dǎo)槽槽底寬度B和排導(dǎo)槽深度H(即側(cè)墻有效高度)之比大于等于2.0，即B/Η≥2.0。所述溝床縱比降很大一般指溝床平均縱比降io大于等于0.20，即Ici ≥ 0.20。本發(fā)明提出的階梯-深潭結(jié)構(gòu)型泥石流排導(dǎo)槽特別適用于溝床平均縱比降io為0.2-0.4的泥石流排導(dǎo)。
[0013]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:充分利用階梯-深潭結(jié)構(gòu)使泥石流與塊石相互作用來消耗部分運(yùn)動(dòng)動(dòng)能，調(diào)控泥石流流速，并利用鋼索網(wǎng)箱體吸收泥石流的沖擊能量，抑制泥石流體與槽底地基土體交換，從而控制泥石流體對排導(dǎo)槽槽底的沖刷，保障正常排導(dǎo)功能發(fā)揮，減小后期維護(hù)費(fèi)用；與全襯砌型排導(dǎo)槽相比，在陡坡條件下排導(dǎo)泥石流更安全，工程可靠性大幅度提高，后期維護(hù)費(fèi)用降低50~80%，與肋檻軟基消能型排導(dǎo)槽相t匕，工程可靠性大幅度提高，后期維護(hù)費(fèi)用降低30~50%，與箱體襯砌式排導(dǎo)槽相比，后期維護(hù)費(fèi)用降低20~40%。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1是階梯-深潭結(jié)構(gòu)型泥石流排導(dǎo)槽的俯視示意圖。
[0015]圖2是階梯-深潭結(jié)構(gòu)型泥石流排導(dǎo)槽的側(cè)面縱剖面示意圖。
[0016]圖3是階梯-深潭結(jié)構(gòu)型泥石流排導(dǎo)槽的槽心縱剖面示意圖。
[0017]圖4是階梯-深潭結(jié)構(gòu)型泥石流排導(dǎo)槽的槽心縱剖面放大示意圖。
[0018]圖5是階梯-深潭結(jié)構(gòu)型泥石流排導(dǎo)槽的深潭段橫截面示意圖。
[0019]圖6是階梯-深潭結(jié)構(gòu)型泥石流排導(dǎo)槽的階梯段橫截面示意圖。
[0020]圖中標(biāo)號如下:
【權(quán)利要求】
1.一種階梯-深潭結(jié)構(gòu)型泥石流排導(dǎo)槽，包括排導(dǎo)槽槽底及其兩側(cè)的排導(dǎo)槽側(cè)墻(I)，其特征在于:所述排導(dǎo)槽槽底包括若干按一定間距設(shè)置的全襯砌的階梯段(2)和充填于上下游階梯段(2)之間的深潭段；階梯段(2)包括位于上游的上端齒檻(3)、位于下游的下端齒檻(4)、及連接上端齒檻(3)和下端齒檻(4)的全襯砌底板(5);所述深潭段包括鋼索網(wǎng)箱體護(hù)底(6)，設(shè)于鋼索網(wǎng)箱體護(hù)底(6)上方、緊貼下游階梯段(2)上端齒檻(3)的鋼索網(wǎng)箱體緩沖層(7)，以及設(shè)于側(cè)墻(I)、鋼索網(wǎng)箱體護(hù)底(6)、上游階梯段(2)下端齒檻(4)和鋼索網(wǎng)箱體緩沖層(7)包圍空間內(nèi)的塊石(8);鋼索網(wǎng)箱體護(hù)底(6)和鋼索網(wǎng)箱體緩沖層(7)的結(jié)構(gòu)均為鋼索網(wǎng)包裹塊石；所述深潭段頂面與下游階梯段(2)的最高處平齊，深潭段長度L4小于階梯段(2)長度U。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的階梯-深潭結(jié)構(gòu)型泥石流排導(dǎo)槽，其特征在于:深潭段長度L4等于塊石(8)鋪設(shè)長度L2與鋼索網(wǎng)箱體緩沖層(7)厚度L3之和，鋼索網(wǎng)箱體護(hù)底(6)長度與深潭段長度L4相等；上端齒檻(3)高度h2等于塊石(8)鋪設(shè)厚度h12與鋼索網(wǎng)箱體護(hù)底(6 )厚度h13之和，鋼索網(wǎng)箱體緩沖層(7 )高度與塊石(8 )鋪設(shè)厚度h12相等。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的階梯-深潭結(jié)構(gòu)型泥石流排導(dǎo)槽，其特征在于:深潭段長度L4大于等于階梯段(2)長度L1的四分之一，同時(shí)小于等于階梯段(2)長度L1的二分之一。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的階梯-深潭結(jié)構(gòu)型泥石流排導(dǎo)槽，其特征在于:下端齒檻(4)高度h等于下端齒檻(4)懸空高度hn、塊石(8)鋪設(shè)厚度h12、鋼索網(wǎng)箱體護(hù)底(6)厚度h13及下端齒檻(4)超埋深度h14之和，其中下端齒檻(4)懸空高度hn小于等于3.0m。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的階梯-深潭結(jié)構(gòu)型泥石流排導(dǎo)槽，其特征在于:下端齒檻(4)懸空高度Ii11=(L^L4) Xitl - L1Xi1 ;式中L1為階梯段(2)長度，L4S深潭段長度，Ici為溝床平均縱比降，取值為0.2-0.4，I1為階梯段(2)比降；下端齒檻(4)超埋深度h14為0.5-1.0m。
6.根據(jù)權(quán)利要求2-5任一所述的階梯-深潭結(jié)構(gòu)型泥石流排導(dǎo)槽，其特征在于:塊石(8)鋪設(shè)長度L2為2.0-4.0m，塊石(8)鋪設(shè)厚度h12為1.0-2.0m，塊石(8)粒徑為0.2-0.5m。
7.根據(jù)權(quán)利要求2-5任一所述的階梯-深潭結(jié)構(gòu)型泥石流排導(dǎo)槽，其特征在于:鋼索網(wǎng)箱體護(hù)底(6)厚度h13為0.5-1.0m，鋼索網(wǎng)箱體緩沖層(7)厚度L30.5-1.0m ;鋼索網(wǎng)箱體護(hù)底(6)和鋼索網(wǎng)箱體緩沖層(7)的鋼索網(wǎng)網(wǎng)孔大小為0.1mX0.lm-0.2mX0.2m，鋼索直徑為 0.005-0.01m。
8.根據(jù)權(quán)利要求2-5任一所述的階梯-深潭結(jié)構(gòu)型泥石流排導(dǎo)槽，其特征在于:階梯段(2)比降I1為0.08-0.15，階梯段(2)長度L1為5.0-20.0m。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一所述的階梯-深潭結(jié)構(gòu)型泥石流排導(dǎo)槽，其特征在于:底板(5)為漿砌 石結(jié)構(gòu)、或混凝土結(jié)構(gòu)、或鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，厚度為0.5-1.0m ;排導(dǎo)槽槽底寬度B和排導(dǎo)槽深度H之比大于等于2.0。
10.如權(quán)利要求1所述的階梯-深潭結(jié)構(gòu)型泥石流排導(dǎo)槽的應(yīng)用，其特征在于:適用于溝床平均縱比降io為0.2-0.4的泥石流排導(dǎo)。
【文檔編號】E02B5/02GK103696403SQ201410001807
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2014年1月1日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月1日
【發(fā)明者】陳曉清, 韋方強(qiáng), 陳劍剛, 游勇, 王濤 申請人:中國科學(xué)院－水利部成都山地災(zāi)害與環(huán)境研究所