一種階梯-雙潭結(jié)構(gòu)型山洪泥石流排導(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特別大溝床縱比降山洪泥石流溝的階梯-雙潭結(jié)構(gòu)型山洪泥石流排導(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雙潭段；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；雙潭段包括位于上游的上潭、位于下游的下潭、及位于上下潭之間的潭間齒檻，上潭頂面與潭間齒檻頂面平齊，下潭頂面與下游階梯段的最高處平齊；上潭采用剛性護(hù)底，其上依次鋪設(shè)鋼索網(wǎng)箱體和耗能塊石；下潭采用剛性護(hù)底，其上鋪設(shè)耗能塊石。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明充分利用階梯-雙潭結(jié)構(gòu)調(diào)控山洪泥石流流速，控制山洪泥石流體對(duì)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-雙潭結(jié)構(gòu)型山洪泥石流排導(dǎo)槽及其應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種山洪泥石流防治技術(shù)，特別是涉及一種適用于特別大溝床縱比降山洪泥石流溝的階梯-雙潭結(jié)構(gòu)型山洪泥石流排導(dǎo)槽。
【背景技術(shù)】
[0002]山洪泥石流災(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，山洪泥石流工程防治需求越來越旺盛。排導(dǎo)槽作為山洪泥石流防治工程的主要類型之一，在山洪泥石流治理中大量使用。
[0003]在汶川地震后，出現(xiàn)了大量的溝床縱比降特別大的山洪泥石流溝，其溝床縱比降甚至達(dá)到0.50-0.60。針對(duì)溝床比降特別大的山洪泥石流，目前常用的全襯砌型泥石流排導(dǎo)槽(俗稱V型槽)能安全排導(dǎo)山洪，但如果使用V型槽來排導(dǎo)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(duì)溝床比降特別大的山洪泥石流，箱體襯砌式泥石流排導(dǎo)槽(ZL201110380681.5 )能安全排導(dǎo)山洪，但如果使用箱體襯砌式泥石流排導(dǎo)槽來排導(dǎo)泥石流，針對(duì)低頻泥石流的防治效果較好，但針對(duì)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(duì)泥石流的調(diào)控效果。針對(duì)溝床比降特別大的山洪泥石流，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)山洪，山洪通過肋檻后強(qiáng)大的動(dòng)能會(huì)沖刷槽底土體，威脅肋檻安全，導(dǎo)致排導(dǎo)槽整體破壞；如果使用東川槽來排導(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。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]本發(fā)明的目的就是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，針對(duì)溝床縱比降特別大、山洪泥石流頻發(fā)情況下山洪泥石流體強(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、同時(shí)滿足排泄山洪和泥石流、適用于特別大溝床縱比降山洪泥石流溝的階梯-雙潭結(jié)構(gòu)型山洪泥石流排導(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-雙潭結(jié)構(gòu)型山洪泥石流排導(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雙潭段；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；所述雙潭段包括位于上游的上潭、位于下游的下潭、及位于上潭和下潭之間的潭間齒檻，上潭頂面與潭間齒檻頂面平齊，下潭頂面與下游階梯段的最高處平齊；所述上潭包括上潭剛性護(hù)底，設(shè)于上潭剛性護(hù)底上方、由若干結(jié)構(gòu)為鋼索網(wǎng)包裹塊石的鋼索網(wǎng)箱體組成的鋼索網(wǎng)箱體耗能層(即鋼索網(wǎng)箱體耗能層由若干個(gè)鋼索網(wǎng)箱體組成，鋼索網(wǎng)箱體的結(jié)構(gòu)為鋼索網(wǎng)包裹塊石)，以及設(shè)于側(cè)墻、鋼索網(wǎng)箱體耗能層、上游階梯段下端齒檻和潭間齒檻包圍空間內(nèi)的上潭塊石；所述下潭包括下潭剛性護(hù)底，以及設(shè)于側(cè)墻、下潭剛性護(hù)底、下游階梯段上端齒檻和潭間齒檻包圍空間內(nèi)的下潭塊石；上游階梯段下端齒檻頂面與上潭頂面之間設(shè)有下端齒檻懸空高度hn，潭間齒檻頂面與下潭頂面之間設(shè)有潭間齒檻懸空高度h21。
[0007]所述雙潭段發(fā)揮的最主要功能是消耗部分山洪泥石流運(yùn)動(dòng)動(dòng)能、調(diào)控山洪泥石流流速、控制山洪泥石流體對(duì)排導(dǎo)槽槽底的沖刷。所述雙潭包括上潭和下潭，兩潭中充填的塊石與山洪泥石流體相互作用來消耗山洪泥石流運(yùn)動(dòng)動(dòng)能，實(shí)現(xiàn)調(diào)控山洪泥石流流速、控制山洪泥石流對(duì)槽底沖刷和對(duì)階梯段磨蝕的目的。所述鋼索網(wǎng)箱體耗能層可以吸收山洪泥石流的沖擊能量，經(jīng)過上潭的吸能、緩沖，山洪泥石流對(duì)下潭的沖擊大大減弱，因此下潭不設(shè)鋼索網(wǎng)箱體耗能層。所述兩潭中的剛性護(hù)底能夠阻止山洪泥石流體與槽底地基土體交換，從而控制山洪泥石流體對(duì)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；針對(duì)排泄山洪，剛性護(hù)底有助于形成封閉水潭進(jìn)一步對(duì)山洪進(jìn)行消能。
[0008]所述雙潭段長(zhǎng)度L5等于上潭長(zhǎng)度L2、下潭長(zhǎng)度L4及潭間齒檻寬度L3之和。下端齒檻高度h等于下端齒檻懸空高度hn、上潭塊石鋪設(shè)厚度h12、鋼索網(wǎng)箱體耗能層厚度h13及上潭剛性護(hù)底厚度h14之和；潭間齒檻高度h2等于潭間齒檻懸空高度h21、下潭塊石鋪設(shè)厚度h22及下潭剛性護(hù)底厚度h23之和；上端齒檻高度h3等于下潭塊石鋪設(shè)厚度h22與下潭剛性護(hù)底厚度h23之和。
[0009]下端齒檻懸空高度hn與潭間齒檻懸空高度h21之和Ii1Ah21=(LfL5) Xitl-L1Xi1 ；式中L1為階梯段長(zhǎng)度，單位m，L5為雙潭段長(zhǎng)度，單位m，i0為溝床平均縱比降，一般取值為
0.3-0.5，I1為階梯段比降，一般取值為0.08-0.15。為了充分發(fā)揮鋼索網(wǎng)箱體耗能層的吸能功效，并降低潭間齒檻的破壞概率，下端齒檻懸空高度hn大于等于潭間齒檻懸空高度h21。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2.Sm，潭間齒檻懸空高度h21宜控制小于等于2.3m,為此，雙潭段長(zhǎng)度L5大于等于階梯段長(zhǎng)度L1的三分之一，同時(shí)小于等于階梯段長(zhǎng)度U。
[0010]上潭塊石鋪設(shè)厚度h12、鋼`索網(wǎng)箱體耗能層厚度h13、上潭剛性護(hù)底厚度h14主要根據(jù)設(shè)計(jì)山洪泥石流體最大容重和下端齒濫懸空高度hn來規(guī)劃,一般h12取0.5-1.0m,h13取
0.5-1.0m,h14取0.4-1.0m ;當(dāng)設(shè)計(jì)山洪泥石流體最大容重較大、下端齒濫懸空高度hn較大時(shí)，h12、h13、h14取大值,當(dāng)設(shè)計(jì)山洪泥石流體最大容重較小、下端齒濫懸空高度hn較小時(shí)，hj2> h13、h14 取小值。
[0011]下潭塊石鋪設(shè)厚度h22、下潭剛性護(hù)底厚度h23主要根據(jù)設(shè)計(jì)山洪泥石流體最大容重和潭間齒檻懸空高度h21來規(guī)劃，一般h22取0.5-1.0m, h23取0.4-1.0m ;當(dāng)設(shè)計(jì)山洪泥石流體最大容重較大、潭間齒檻懸空高度h21較大時(shí)，h22、h23取大值，當(dāng)設(shè)計(jì)山洪泥石流體最大容重較小、潭間齒檻懸空高度h21較小時(shí)，h22、h23取小值。
[0012]潭間齒檻寬度L3主要根據(jù)溝床平均縱比降iQ來規(guī)劃，一般1^取1.0-1.5m ;當(dāng)溝床平均縱比降L較大時(shí),L3取大值，當(dāng)溝床平均縱比降L較小時(shí),L3取小值。上潭長(zhǎng)度L2、下潭長(zhǎng)度L4主要根據(jù)設(shè)計(jì)山洪泥石流體最大容重來規(guī)劃，一般L2取1.5-3.0m, L4取1.0-1.5m ；當(dāng)設(shè)計(jì)山洪泥石流體最大容重較大時(shí)，L2和L4取大值，當(dāng)設(shè)計(jì)山洪泥石流體最大容重較小時(shí)，匕和L4取小值。
[0013]組成鋼索網(wǎng)箱體耗能層的所述鋼索網(wǎng)箱體的長(zhǎng)和寬一般為1.5-3.0m，高一般為0.5-1.0m。所述鋼索網(wǎng)箱體的鋼索網(wǎng)網(wǎng)孔大小一般為0.1mX0.lm-0.2mX0.2m，鋼索直徑一般為0.005-0.01m,主要根據(jù)設(shè)計(jì)山洪泥石流體最大容重和下端齒檻懸空高度hn來規(guī)劃；當(dāng)設(shè)計(jì)山洪泥石流體最大容重較大、下端齒檻懸空高度hn較大時(shí)，網(wǎng)孔大小、鋼索直徑取大值，當(dāng)設(shè)計(jì)山洪泥石流體最大容重較小、下端齒檻懸空高度hn較小時(shí)，網(wǎng)孔大小、鋼索直徑取小值。所述鋼索網(wǎng)箱體的鋼索網(wǎng)內(nèi)包裹塊石的最小粒徑宜為鋼索網(wǎng)網(wǎng)孔直徑的
1.2-2.0 倍。
[0014]雙潭段的上潭塊石粒徑和下潭塊石粒徑根據(jù)設(shè)計(jì)山洪泥石流體最大容重來規(guī)劃，一般取0.2-0.5m,當(dāng)設(shè)計(jì)山洪泥石流體最大容重較大時(shí)，塊石粒徑取大值，當(dāng)設(shè)計(jì)山洪泥石流體最大容重較小時(shí)，塊石粒徑取小值。
[0015]全襯砌底板一般為衆(zhòng)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(zhǎng)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6.0-10.5m ;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(zhǎng)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(zhǎng)度L1取大值。
[0016]為了更適合溝床縱比降特別大情況下均衡排泄山洪泥石流，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 (B卩側(cè)墻有效高度)之比大于等于2.0,即B/H≥2.0。所述溝床縱比降特別大一般指溝床平均縱比降Ici大于等于0.30，即Ici≥0.30。本發(fā)明提出的階梯-雙潭結(jié)構(gòu)型山洪泥石流排導(dǎo)槽特別適用于溝床平均縱比降i0為0.3-0.5的山洪和泥石流排導(dǎo)。
[0017]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-雙潭結(jié)構(gòu)使山洪泥石流體與塊石相互作用來消耗部分運(yùn)動(dòng)動(dòng)能，調(diào)控山洪泥石流流速，并利用鋼索網(wǎng)箱體吸收山洪泥石流的部分沖擊能量，利用剛性護(hù)底防止山洪泥石流對(duì)槽底的沖刷，從而保障正常排導(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)山洪泥石流更安全，有效調(diào)控山洪泥石流流速，減小山洪泥石流對(duì)槽底的磨蝕，工程可靠性大幅度提高，后期維護(hù)費(fèi)用降低60~80%，與肋檻軟基消能型排導(dǎo)槽相比，更有效控制山洪泥石流對(duì)槽底的沖刷侵蝕，保證槽體安全，工程可靠性大幅度提高，后期維護(hù)費(fèi)用降低20~40%，與箱體襯砌式排導(dǎo)槽相比，在保證排導(dǎo)槽安全、長(zhǎng)期運(yùn)行條件下，更能兼顧投資與后期維護(hù)費(fèi)用的平衡，設(shè)計(jì)期限內(nèi)工程總投資降低20~40%。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018]圖1是階梯-雙潭結(jié)構(gòu)型山洪泥石流排導(dǎo)槽的俯視示意圖。
[0019]圖2是階梯-雙潭結(jié)構(gòu)型山洪泥石流排導(dǎo)槽的側(cè)面縱剖面示意圖。
[0020]圖3是階梯-雙潭結(jié)構(gòu)型山洪泥石流排導(dǎo)槽的槽心縱剖面示意圖。
[0021]圖4是階梯-雙潭結(jié)構(gòu)型山洪泥石流排導(dǎo)槽的槽心縱剖面放大示意圖。
[0022]圖5是階梯-雙潭結(jié)構(gòu)型山洪泥石流排導(dǎo)槽的雙潭段上潭橫截面示意圖。
[0023]圖6是階梯-雙潭結(jié)構(gòu)型山洪泥石流排導(dǎo)槽的雙潭段下潭橫截面示意圖。
[0024]圖7是階梯-雙潭結(jié)構(gòu)型山洪泥石流排導(dǎo)槽的階梯段橫截面示意圖。
[0025]圖中標(biāo)號(hào)如下:
[0026]I 側(cè)墻2 階梯段[0027]3 上端齒檻4下端齒檻
[0028]5 底板 6上潭剛性護(hù)底
[0029]7 鋼索網(wǎng)箱體耗能層 8上潭塊石
[0030]9 下潭剛性護(hù)底 10下潭塊石
[0031]11潭間齒檻
[0032]I1階梯段比降iQ溝床平均縱比降
[0033]B 槽底寬度 H排導(dǎo)槽深度
[0034]Ill下端齒檻高度Ii11下端齒檻懸空高度
[0035]h12上潭塊石鋪設(shè)厚度h13鋼索網(wǎng)箱體耗能層厚度
[0036]h14上潭剛性護(hù)底厚度h2潭間齒檻高度
[0037]h21潭間齒檻懸空高度h22下潭塊石鋪設(shè)厚度
[0038]h23下潭剛性護(hù)底厚度h3上端齒檻高度
[0039]L1階梯段長(zhǎng)度L2上潭長(zhǎng)度
[0040]L3潭間齒濫寬度`L4下潭長(zhǎng)度
[0041]L5雙潭段長(zhǎng)度
【具體實(shí)施方式】
[0042]下面結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例作進(jìn)一步的描述。
[0043]實(shí)施例一
[0044]如圖1、圖2、圖3、圖4、圖5、圖6、圖7所示。某山洪泥石流溝流域面積1.64km2，為了控制山洪泥石流災(zāi)害，規(guī)劃在流域中部設(shè)置攔砂壩I座、堆積扇上修建排導(dǎo)槽180m。針對(duì)排導(dǎo)槽，槽底溝床平均縱比降io為0.5，排泄山洪泥石流設(shè)計(jì)流量82m3/s，設(shè)計(jì)山洪泥石流體最大容重21.0kN/m3 ;為了控制山洪泥石流強(qiáng)烈的磨蝕和沖刷作用，采用階梯-雙潭結(jié)構(gòu)型山洪泥石流排導(dǎo)槽。階梯-雙潭結(jié)構(gòu)型山洪泥石流排導(dǎo)槽包括排導(dǎo)槽槽底及其兩側(cè)的排導(dǎo)槽側(cè)墻1，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之間的雙潭段。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。所述雙潭段包括位于上游的上潭、位于下游的下潭、及位于上潭和下潭之間的潭間齒檻11 ;上潭頂面與潭間齒檻11頂面平齊，下潭頂面與下游階梯段2的最高處平齊。所述上潭包括上潭剛性護(hù)底6，設(shè)于上潭剛性護(hù)底6上方、由若干結(jié)構(gòu)為鋼索網(wǎng)包裹塊石的鋼索網(wǎng)箱體組成的鋼索網(wǎng)箱體耗能層7，以及設(shè)于側(cè)墻1、鋼索網(wǎng)箱體耗能層7、上游階梯段2下端齒檻4和潭間齒檻11包圍空間內(nèi)的上潭塊石
8。所述下潭包括下潭剛性護(hù)底9，以及設(shè)于側(cè)墻1、下潭剛性護(hù)底9、下游階梯段2上端齒檻3和潭間齒檻11包圍空間內(nèi)的下潭塊石10。上游階梯段2下端齒檻4頂面與上潭頂面之間設(shè)有下端齒檻4懸空高度hn，潭間齒檻11頂面與下潭頂面之間設(shè)有潭間齒檻11懸空高度 h21。
[0045]根據(jù)山洪泥石流區(qū)域的實(shí)際情況——排泄山洪泥石流設(shè)計(jì)流量82m3/s、槽底溝床平均縱比降L為0.5、設(shè)計(jì)山洪泥石流體最大容重21.0kN/m3,規(guī)劃設(shè)計(jì)排導(dǎo)槽槽底寬度B為8.0m、排導(dǎo)槽深度H為2.5m。
[0046]根據(jù)設(shè)計(jì)山洪泥石流體最大容重，確定上潭長(zhǎng)度L2取3.0m、下潭長(zhǎng)度L4取1.5m ;根據(jù)溝床平均縱比降L，確定潭間齒檻11寬度L3取1.5m ;進(jìn)而確定雙潭段長(zhǎng)度L5=L2+L4=L3=3.0+1.5+1.5=6.0m0全襯砌底板5采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，厚度取1.0m,階梯段2比降I1取0.15，階梯段2長(zhǎng)度L1取6.0m。上潭塊石8和下潭塊石10的粒徑取0.5m。
[0047]下端齒檻4懸空高度hn與潭間齒檻11懸空高度h21之和Ii1Ah21=(LfL5) Xi0-L1X “=(6.0+6.0) X0.5 - 6.0X0.15=5.lm，進(jìn)而確定下端齒檻4懸空高度hn取2.8m，潭間齒檻11懸空高度h21取2.3m。
[0048]根據(jù)設(shè)計(jì)山洪泥石流體最大容重和下端齒檻4懸空高度hn，規(guī)劃上潭塊石8鋪設(shè)厚度h12取1.0m、鋼索網(wǎng)箱體耗能層7厚度h13取1.0m、上潭剛性護(hù)底6厚度h14取1.0m。根據(jù)設(shè)計(jì)山洪泥石流體最大容重和潭間齒檻11懸空高度h21，規(guī)劃下潭塊石10鋪設(shè)厚度h22取1.0m、下潭剛性護(hù)底9厚度h23取1.0m。
[0049]階梯段2 下端齒檻 4 高度8+1.0+1.0+1.0=5.8m ;潭間齒檻 11高度 h2=h21+h22+h23=2.3+1.0+1.0=4.3m ;階梯段 2 上端齒濫 3 高度 h3=h22+h23=l.0+1.0=2.0m。
[0050]根據(jù)設(shè)計(jì)山洪泥石流體最大容重和下端齒檻4懸空高度hn來規(guī)劃鋼索網(wǎng)箱體耗能層7，鋼索網(wǎng)箱體的長(zhǎng)和寬取1.5m、高取1.0m，鋼索網(wǎng)網(wǎng)孔大小取0.2mX0.2m，鋼索直徑取0.01m，鋼索網(wǎng)箱體的鋼索網(wǎng)內(nèi)包裹塊石的粒徑大于等于0.4m。
[0051]綜上，階梯-雙潭結(jié)構(gòu)型山洪泥石流排導(dǎo)槽的關(guān)鍵參數(shù)為:排導(dǎo)槽槽底寬度B為
8.0m、排導(dǎo)槽深度H為2.5m ;對(duì)于階梯段2，階梯段2比降I1為0.15，階梯段2長(zhǎng)度L1為
6.0m,上端齒檻3高度h3為2.0m,下端齒檻4高度Ii1為5.8m,全襯砌底板5采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、厚度為1.0m ;對(duì)于上潭，上潭長(zhǎng)度L2為3.0m,下端齒檻4懸空高度hn為2.8m,上潭塊石8鋪設(shè)厚度h12為1.0m、粒徑為0.5m,鋼索網(wǎng)箱體耗能層7厚度h13為1.0m,上潭剛性護(hù)底6厚度h14為1.0m，鋼索網(wǎng)箱體的長(zhǎng)和寬為1.5m、高為1.0m，鋼索網(wǎng)網(wǎng)孔大小為0.2mX 0.2m，鋼索直徑為0.01m,鋼索網(wǎng)內(nèi)包裹塊石的粒徑不小于0.4m ;對(duì)于下潭,下潭長(zhǎng)度L4為1.5m,潭間齒檻11懸空高度h21為2.3m，下潭塊石10鋪設(shè)厚度h22為1.0m、粒徑為0.5m，下潭剛性護(hù)底9厚度h23為1.0m ;對(duì)于潭間齒檻11，潭間齒檻11寬度L3為1.5m，潭間齒檻11高度h2 為 4.3mο
[0052]實(shí)施例二
[0053]如圖1、圖2、圖3、圖4、圖5、圖6、圖7所示。某山洪泥石流溝流域面積4.6km2，為了控制山洪泥石流災(zāi)害，規(guī)劃在流域中部設(shè)置攔砂壩2座、堆積扇上修建排導(dǎo)槽370m。針對(duì)排導(dǎo)槽，槽底溝床平均縱比降L為0.3，排泄山洪泥石流設(shè)計(jì)流量136m3/s，設(shè)計(jì)山洪泥石流體最大容重15.0kN/m3 ;為了控制山洪泥石流強(qiáng)烈的磨蝕和沖刷作用，采用階梯-雙潭結(jié)構(gòu)型山洪泥石流排導(dǎo)槽。階梯-雙潭結(jié)構(gòu)型山洪泥石流排導(dǎo)槽包括排導(dǎo)槽槽底及其兩側(cè)的排導(dǎo)槽側(cè)墻1，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之間的雙潭段。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。所述雙潭段包括位于上游的上潭、位于下游的下潭、及位于上潭和下潭之間的潭間齒檻11 ;上潭頂面與潭間齒檻11頂面平齊，下潭頂面與下游階梯段2的最高處平齊。所述上潭包括上潭剛性護(hù)底6，設(shè)于上潭剛性護(hù)底6上方、由若干結(jié)構(gòu)為鋼索網(wǎng)包裹塊石的鋼索網(wǎng)箱體組成的鋼索網(wǎng)箱體耗能層7，以及設(shè)于側(cè)墻
1、鋼索網(wǎng)箱體耗能層7、上游階梯段2下端齒檻4和潭間齒檻11包圍空間內(nèi)的上潭塊石8。所述下潭包括下潭剛性護(hù)底9，以及設(shè)于側(cè)墻1、下潭剛性護(hù)底9、下游階梯段2上端齒檻3和潭間齒檻11包圍空間內(nèi)的下潭塊石10。上游階梯段2下端齒檻4頂面與上潭頂面之間設(shè)有下端齒檻4懸空高度hn，潭間齒檻11頂面與下潭頂面之間設(shè)有潭間齒檻11懸空高度
h21。
[0054]根據(jù)山洪泥石流區(qū)域的實(shí)際情況一排泄山洪泥石流設(shè)計(jì)流量136m3/s、槽底溝床平均縱比降L為0.3、設(shè)計(jì)山洪泥石流體最大容重15.0kN/m3，規(guī)劃設(shè)計(jì)排導(dǎo)槽槽底寬度B為9.0m、排導(dǎo)槽深度H為4.5m。
[0055]根據(jù)設(shè)計(jì)山洪泥石流體最大容重，確定上潭長(zhǎng)度L2取1.5m、下潭長(zhǎng)度L4取
1.0m ;根據(jù)溝床平均縱比降L，確定潭間齒檻11寬度L3取1.0m ;進(jìn)而確定雙潭段長(zhǎng)度L5=L2+L4=L3=1.5+1.0+1.0=3.5m。全襯砌底板5采用漿砌石結(jié)構(gòu)，厚度取0.5m,階梯段2比降I1取0.08，階梯段2長(zhǎng)度L1取10.5m。上潭塊石8和下潭塊石10的粒徑取0.2m。
[0056]下端齒檻4懸空高度hn與潭間齒檻11懸空高度h21之和Ii1Ah21=(LfL5) Xi0-L1X I1= (3.5+10.5) X 0.3 — 10.5 X 0.08=3.36m,進(jìn)而確定下端齒檻 4 懸空高度 hn 取 2.0m,潭間齒檻11懸空高度h21取1.36m。
[0057]根據(jù)設(shè)計(jì)山洪泥石流體最大容重和下端齒檻4懸空高度hn，規(guī)劃上潭塊石8鋪設(shè)厚度h12取0.5m、鋼索網(wǎng)箱體耗能層7厚度h13取0.5m、上潭剛性護(hù)底6厚度h14取0.4m。根據(jù)設(shè)計(jì)山洪泥石流體最大容重和潭間齒檻11懸空高度h21，規(guī)劃下潭塊石10鋪設(shè)厚度h22取0.5m、下潭剛性護(hù)底9厚度h23取0.4m。
[0058]階梯段2 下端齒檻 4 高度 h1=h11+h12+h13+h14=2.0+0.5+0.5+0.4=3.4m ；潭間齒檻11高度h2=h21+h22+h23=l.36+0.5+0.4=2.26m ;階梯段2上端齒檻3高度h3=h22+h23=0.5+0.4=0.9m。
[0059]根據(jù)設(shè)計(jì)山洪泥石流體最大容重和下端齒檻4懸空高度hn來規(guī)劃鋼索網(wǎng)箱體耗能層7，鋼索網(wǎng)箱體的長(zhǎng)取3.0m、寬取1.5m、高取0.5m，鋼索網(wǎng)網(wǎng)孔大小取0.1mX0.lm，鋼索直徑取0.005m，鋼索網(wǎng)箱體的鋼索網(wǎng)內(nèi)包裹塊石的粒徑大于等于0.12m。
[0060]綜上，階梯-雙潭結(jié)構(gòu)型山洪泥石流排導(dǎo)槽的關(guān)鍵參數(shù)為:排導(dǎo)槽槽底寬度B為
9.0m、排導(dǎo)槽深度H為4.5m ;對(duì)于階梯段2，階梯段2比降I1為0.08，階梯段2長(zhǎng)度L1為
10.5m,上端齒檻3高度h3為0.9m,下端齒檻4高度Ii1為3.4m,全襯砌底板5采用漿砌石結(jié)構(gòu)、厚度為0.5m ;對(duì)于上潭，上潭長(zhǎng)度L2為1.5m，下端齒檻4懸空高度hn為2.0m,上潭塊石8鋪設(shè)厚度h12為0.5m、粒徑為0.2m,鋼索網(wǎng)箱體耗能層7厚度h13為0.5m,上潭剛性護(hù)底6厚度h14為0.4m，鋼索網(wǎng)箱體的長(zhǎng)為3.0m、寬為1.5m、高為0.5m，鋼索網(wǎng)網(wǎng)孔大小為
0.1mX0.lm，鋼索直徑為0.005m，鋼索網(wǎng)內(nèi)包裹塊石的粒徑不小于0.12m;對(duì)于下潭，下潭長(zhǎng)度L4為1.0m,潭間齒檻11懸空高度h21為1.36m,下潭塊石10鋪設(shè)厚度h22為0.5m、粒徑為0.2m，下潭剛性護(hù)底9厚度h23為0.4m ;對(duì)于潭間齒檻11，潭間齒檻11寬度L3為1.0m，潭間齒檻11高度h2為2.26m。
【權(quán)利要求】
1.一種階梯-雙潭結(jié)構(gòu)型山洪泥石流排導(dǎo)槽，包括排導(dǎo)槽槽底及其兩側(cè)的排導(dǎo)槽側(cè)墻(1)，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)之間的雙潭段；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);所述雙潭段包括位于上游的上潭、位于下游的下潭、及位于上潭和下潭之間的潭間齒檻(11)，上潭頂面與潭間齒檻(11)頂面平齊，下潭頂面與下游階梯段(2)的最高處平齊；所述上潭包括上潭剛性護(hù)底(6)，設(shè)于上潭剛性護(hù)底(6)上方、由若干結(jié)構(gòu)為鋼索網(wǎng)包裹塊石的鋼索網(wǎng)箱體組成的鋼索網(wǎng)箱體耗能層(7)，以及設(shè)于側(cè)墻(I)、鋼索網(wǎng)箱體耗能層(7)、上游階梯段(2)下端齒檻(4)和潭間齒檻(11)包圍空間內(nèi)的上潭塊石(8);所述下潭包括下潭剛性護(hù)底(9)，以及設(shè)于側(cè)墻(I)、下潭剛性護(hù)底(9)、下游階梯段(2)上端齒檻(3)和潭間齒檻(11)包圍空間內(nèi)的下潭塊石(10);上游階梯段(2)下端齒檻(4)頂面與上潭頂面之間設(shè)有下端齒檻(4)懸空高度hn，潭間齒檻(11)頂面與下潭頂面之間設(shè)有潭間齒檻(11)懸空高度h21。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的階梯-雙潭結(jié)構(gòu)型山洪泥石流排導(dǎo)槽，其特征在于:所述雙潭段長(zhǎng)度L5大于等于階梯段(2)長(zhǎng)度L1的三分之一，同時(shí)小于等于階梯段(2)長(zhǎng)度L1 ;雙潭段長(zhǎng)度L5等于上潭長(zhǎng)度L2、下潭長(zhǎng)度L4及潭間齒檻(11)寬度L3之和。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的階梯-雙潭結(jié)構(gòu)型山洪泥石流排導(dǎo)槽，其特征在于:下端齒檻(4)高度Ii1等于下端齒檻(4)懸空高度hn、上潭塊石(8)鋪設(shè)厚度h12、鋼索網(wǎng)箱體耗能層(7)厚度h13及上潭剛性護(hù)底(6)厚度h14之和；潭間齒檻(11)高度h2等于潭間齒檻(11)懸空高度h21、下潭塊石(10)鋪設(shè)厚度h22及下潭剛性護(hù)底(9)厚度h23之和；下端齒檻(4)懸空高度hn大于等于潭間齒檻(11)懸空高度h21 ;上端齒檻(3 )高度h3等于下潭塊石(10 )鋪設(shè)厚度h22與下潭剛性護(hù)底(9)厚度h23之和。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的階梯-雙潭結(jié)構(gòu)型山洪泥石流排導(dǎo)槽，其特征在于:下端齒檻(4)懸空高度hn與潭間齒檻(11)懸空高度h21之和hn+h21= (L^L5) Xitl - L1Xi1 ;式中L1為階梯段(2)長(zhǎng)度，L5為雙潭段長(zhǎng)度，Ici為溝床平均縱比降，取值為0.3-0.δ,?!為階梯段(2)比降，取值為0.08-0.15。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的階梯-雙潭結(jié)構(gòu)型山洪泥石流排導(dǎo)槽，其特征在于:下端齒檻(4)懸空高度hn小于等于2.8m，上潭塊石(8)鋪設(shè)厚度h12為0.5-1.0m，鋼索網(wǎng)箱體耗能層(7)厚度h13為0.5-1.0m,上潭剛性護(hù)底(6)厚度h14為0.4-1.0m。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的階梯-雙潭結(jié)構(gòu)型山洪泥石流排導(dǎo)槽，其特征在于:潭間齒檻(11)懸空高度h21小于等于2.3m,下潭塊石(10)鋪設(shè)厚度h22為0.5-1.0m,下潭剛性護(hù)底(9)厚度 h23 為 0.4-1.0m0
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的階梯-雙潭結(jié)構(gòu)型山洪泥石流排導(dǎo)槽，其特征在于:潭間齒檻(11)寬度L3S 1.0-1.5m，上潭長(zhǎng)度L2為1.5-3.0m，下潭長(zhǎng)度L4為1.0-1.5m，階梯段(2)長(zhǎng)度 L1 為 6.0-10.5mο
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7任一所述的階梯-雙潭結(jié)構(gòu)型山洪泥石流排導(dǎo)槽，其特征在于:所述鋼索網(wǎng)箱體的長(zhǎng)和寬為1.5-3.0m，高為0.5-1.0m ;所述鋼索網(wǎng)箱體的鋼索網(wǎng)網(wǎng)孔大小為0.1mX0.lm-0.2mX0.2m，鋼索直徑為0.005-0.01m，鋼索網(wǎng)內(nèi)包裹塊石的最小粒徑為鋼索網(wǎng)網(wǎng)孔直徑的1.2-2.0倍。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-7任一所述的階梯-雙潭結(jié)構(gòu)型山洪泥石流排導(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-雙潭結(jié)構(gòu)型山洪泥石流排導(dǎo)槽的應(yīng)用，其特征在于:適用于溝床平均縱比降i o為0.3-0.5的山洪和泥石流排導(dǎo)。
【文檔編號(hào)】E02B3/10GK103806410SQ201410039833
【公開日】2014年5月21日 申請(qǐng)日期:2014年1月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月27日
【發(fā)明者】陳曉清, 趙萬玉, 游勇, 崔鵬, 陳劍剛 申請(qǐng)人:中國科學(xué)院、水利部成都山地災(zāi)害與環(huán)境研究所