一種擋流式泥石流排導(dǎo)槽的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及一種泥石流排導(dǎo)槽，特別是涉及一種擋流式泥石流排導(dǎo)槽。
【背景技術(shù)】
[0002] 我國是全球地質(zhì)災(zāi)害多發(fā)國家之一，災(zāi)害類型多分布范圍廣，泥石流是我國山區(qū) 最主要的地質(zhì)災(zāi)害類型之一，隨著山區(qū)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，山區(qū)生態(tài)環(huán)境遭到劇烈破壞，植被 數(shù)量銳減，水土流失嚴(yán)重，尤其是5. 12汶川地震誘發(fā)的大量崩塌滑坡及巖土體松動(dòng)，為泥 石流形成提供了良好的物源條件，更有利于泥石流的爆發(fā)，嚴(yán)重威脅災(zāi)區(qū)廣大人民群眾的 生命財(cái)產(chǎn)安全，制約山區(qū)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展，因此必須對(duì)其進(jìn)行有效地防護(hù)。
[0003] 排導(dǎo)槽由于具有工程結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、防治效果好、就地取材、施工及維護(hù)方便、使用周 期長(zhǎng)、造價(jià)省等特點(diǎn)，是目前防治泥石流災(zāi)害中使用最為廣泛的工程措施之一，尤其在公 路、鐵路、城鎮(zhèn)、礦山等泥石流整治中被優(yōu)先采用。排導(dǎo)槽多數(shù)建在泥石流的堆積扇或堆積 階地上，槽的寬、深較小，長(zhǎng)度較長(zhǎng)，要求在使用過程中槽內(nèi)能通暢地排泄泥石流、不發(fā)生或 少發(fā)生淤積現(xiàn)象，同時(shí)槽體應(yīng)有較好的抗沖撞和耐磨蝕能力。排導(dǎo)槽可單獨(dú)使用或在綜合 防治中與欄蓄工程結(jié)合使用；特別是當(dāng)?shù)匦螚l件對(duì)排泄有利時(shí)，可一次將泥石流排到預(yù)定 地區(qū)而免除災(zāi)害。
[0004] 目前應(yīng)用較廣泛的排導(dǎo)槽主要有兩類：一是全襯砌槽；二為軟基消能型槽。全襯 砌槽的典型代表為V型槽，適合于縱坡較小情況，其漿底及速流橫坡可加大流速，提高排泄 能力。軟基消能型槽即東川槽，適用縱坡較大情況，它可降低流速、減輕磨蝕，延長(zhǎng)工程壽 命。近來陳曉清等又陸續(xù)提出箱體襯砌式泥石流排導(dǎo)槽（ZL201110380681.5)和階梯-深 槽結(jié)構(gòu)型泥石流排導(dǎo)槽（CN201410001807)，二者都適合適用于溝床縱比降較大的情況。上 述排導(dǎo)槽都能在一定程度到達(dá)消能、排泄的目的，但都存在一個(gè)同樣的問題，當(dāng)溝床縱比降 很大時(shí)，排導(dǎo)槽的尺寸需要設(shè)計(jì)得很長(zhǎng)才能達(dá)到消能、控速的作用，使得施工費(fèi)用和后期維 護(hù)費(fèi)用變得十分昂貴；而且上述排導(dǎo)槽大多根據(jù)個(gè)人經(jīng)驗(yàn)來設(shè)計(jì)，并未依據(jù)合理的力學(xué)參 數(shù)進(jìn)行推算，因此所設(shè)計(jì)的排導(dǎo)槽的水力條件未能達(dá)到最佳。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005] 針對(duì)現(xiàn)有泥石流排導(dǎo)槽存在的問題，本實(shí)用新型提出了一種能在短距離內(nèi)達(dá)到消 能、控速的擋流式泥石流排導(dǎo)槽。
[0006] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是：
[0007] 本實(shí)用新型提出一種擋流式泥石流排導(dǎo)槽，所述排導(dǎo)槽包括導(dǎo)入泥石流流體的全 襯砌進(jìn)口段、調(diào)控泥石流流體速度和能量的緩沖段、排泄泥石流流體的全襯砌排導(dǎo)段、導(dǎo)出 泥石流流體的全襯砌出口段；所述進(jìn)口段由全襯砌進(jìn)口底板1和兩端側(cè)墻11構(gòu)成，進(jìn)口底 板末端連接著緩沖段的上端齒檻2 ;所述緩沖段包括至少一個(gè)與排導(dǎo)段相連的深槽段和擋 板段，所述深槽段包括上端齒檻2、下端齒檻7、鋼索網(wǎng)箱體護(hù)底4、位于鋼索網(wǎng)箱體護(hù)底上 方并緊貼下端齒檻的鋼索網(wǎng)箱體緩沖層6和被鋼索網(wǎng)箱體護(hù)底和鋼索網(wǎng)箱體緩沖層所包 裹的塊石5,下端齒檻7連接著排導(dǎo)段的排導(dǎo)底板8,所述擋板段包括全襯砌擋板底板3,所 述擋板段位于深槽段上空并連接于兩側(cè)側(cè)墻；所述排導(dǎo)段由全襯砌排導(dǎo)底板8和兩端側(cè)墻 11構(gòu)成，排導(dǎo)段數(shù)量與緩沖段數(shù)量相等，最后一段排導(dǎo)底板8連接著出口底板9;所述出口 段包括全襯砌出口底板9和兩端側(cè)墻11。
[0008] 進(jìn)一步地，所述擋板段還包括位于擋板底板3末端的擋板齒坎10。
[0009] 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)。
[0010] 所述排導(dǎo)槽斷面為梯形。
[0011] 所述排導(dǎo)槽的尺寸可進(jìn)行如下優(yōu)化：
[0012] 根據(jù)物理力學(xué)參數(shù)設(shè)計(jì)泥石流排導(dǎo)槽水力最佳斷面，方法步驟如下：
[0013] M為排導(dǎo)槽斷面型態(tài)參數(shù)，M越小，排泄泥石流流量越大，即水力條件越佳。
埋深為〇. 5-1. 0m，當(dāng)泥石流容重較大時(shí)，上述數(shù)值取較大值，反之取小值。
[0017] 為控制投資、縮短施工周期，進(jìn)口段長(zhǎng)度L。和出口段長(zhǎng)度L5-般控制在2. 0-5. 0m。 排導(dǎo)段長(zhǎng)度L1主要根據(jù)溝床平均縱比降i。和全襯砌底板材料來規(guī)劃，一般取6. 0-24. 0m， 平均縱比降i。取為0. 2-0. 5 ;當(dāng)溝床平均縱比降i。較大、全襯砌底板材料耐磨性較小時(shí)，排 導(dǎo)段長(zhǎng)度1^取小值；當(dāng)溝床平均縱比降i。較小、全襯砌底板材料耐磨性較大時(shí)，排導(dǎo)段長(zhǎng)度 L1取大值。排導(dǎo)段比降ii根據(jù)全襯砌底板材料的耐磨性確定，一般取0. 08-0. 15,耐磨性大 時(shí)，I1取大值，反之取小值。
[0018] 深槽段底面長(zhǎng)度L4設(shè)定為排導(dǎo)段長(zhǎng)度Li的三分之一；深槽段底面長(zhǎng)度L4與鋼索 網(wǎng)箱體護(hù)底長(zhǎng)度相等，都等于塊石鋪設(shè)長(zhǎng)度L2與鋼索網(wǎng)箱體緩沖層厚度L3之和。塊石鋪設(shè) 長(zhǎng)度L2和鋼索網(wǎng)箱體緩沖層厚度L3主要根據(jù)泥石流流體容重來規(guī)劃，一般L2取2. 0-4. 0m， 1^取0. 5-1.Om;當(dāng)泥石流體容重較大時(shí)，L2、1^取大值；當(dāng)泥石流體容重較小時(shí)，L2、L3取小 值。上端齒檻高度匕等于上端齒檻懸空高度hn、塊石鋪設(shè)厚度h12、鋼索網(wǎng)箱體護(hù)底厚度h13 及上端齒檻埋深高度h14之和。上端齒檻懸空高度hn-般為小于等于3m;塊石鋪設(shè)厚度 h12、鋼索網(wǎng)箱體護(hù)底厚度h13、鋼索網(wǎng)箱體護(hù)底和鋼索網(wǎng)箱體緩沖層的鋼索直徑和鋼索網(wǎng)網(wǎng) 孔大小主要根據(jù)泥石流流體容重來規(guī)劃，通常h12取I. 0-5. 0m，h13取1. 0-2. 0m，鋼索直徑一 般為0? 005-0. 01m，鋼索網(wǎng)網(wǎng)孔大小一般為0?ImXO.lm-0. 2mX0. 2m，當(dāng)泥石流體容重較大 時(shí)，以上參數(shù)取大值，當(dāng)泥石流體容重較小時(shí)，以上參數(shù)取小值。下端齒檻高度匕等于塊石 鋪設(shè)厚度h12、鋼索網(wǎng)箱體護(hù)底厚度h13和下端齒檻埋深高度之和；鋼索網(wǎng)箱體緩沖層高度與 塊石鋪設(shè)厚度h12相等。深槽中塊石粒徑控制在小于等于0.2m。上端齒檻埋深高度h14- 般為0. 5-1. 0m，根據(jù)泥石流流體容重來規(guī)劃，當(dāng)泥石流體容重較大時(shí)，取大值，當(dāng)泥石流體 容重較小時(shí)，取小值。上端齒檻2的埋深高度和下端齒檻7的埋深高度相等。
[0019] 擋板底板3的寬度與排導(dǎo)槽槽底寬度相等；擋板底板的厚度主要根據(jù)泥石流流體 容重來規(guī)劃，一般取為0. 3-0. 5m，當(dāng)泥石流流體容重較大時(shí)，上述數(shù)值同時(shí)取較大值，反之 取小值；擋板底板頂面與兩端側(cè)墻齊平，擋板底板的底面低于上端齒檻，高于下端齒檻；擋 板設(shè)置在靠近上端齒檻一側(cè)；擋板齒坎10長(zhǎng)度與槽底寬度相等，厚度為〇. 1-0. 2m，高度為 0. 2-0. 3m，當(dāng)泥石流流體容重較大時(shí)，上述數(shù)值同時(shí)取較大值，反之取小值。
[0020] 所述排導(dǎo)槽的排導(dǎo)原理如下：泥石流通過進(jìn)口段進(jìn)入排導(dǎo)槽后，有一個(gè)緩慢加速 的過程，此過程是為了更好地導(dǎo)入泥石流流體；然后，泥石流流體進(jìn)入緩沖段，高速運(yùn)行的 泥石流流體先是與固定在側(cè)墻上的擋板底板相撞擊，損失掉大部分水平方向的運(yùn)動(dòng)動(dòng)能， 撞擊后的泥石流流體大部分沿著擋板底板垂直下落，又與擋板下端的齒坎相撞擊，損失掉 部分垂直方向的運(yùn)動(dòng)動(dòng)能，在連續(xù)水平和垂直撞擊之后，泥石流流體的大部分能量被抵消 掉；接著泥石流流體跌落到深槽中，與深槽段中的塊石相互碰撞，并進(jìn)行物質(zhì)與能量的交 換，此過程主要是控制泥石流對(duì)槽底沖刷和對(duì)階梯段磨蝕，同時(shí)也能消耗泥石流部分動(dòng)能， 相互作用的泥石流和塊石擠壓鋼索網(wǎng)箱體緩沖層，沖擊鋼索網(wǎng)箱體護(hù)底，鋼索網(wǎng)箱體緩沖 層吸收泥石流的沖擊能量，能夠?qū)ο露她X檻承受的泥石流流體的沖擊力起到緩沖作用，鋼 索網(wǎng)箱體護(hù)底吸收泥石流的沖擊能量，抑制泥石流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)，從而控制泥石流流體對(duì)排導(dǎo)槽槽底的沖刷，保障排導(dǎo)功能正常 發(fā)揮，減小后期維護(hù)費(fèi)用；泥石流經(jīng)過緩沖段后，進(jìn)入具有一定縱坡比降的排導(dǎo)