【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于碎屑流防災(zāi)減災(zāi)領(lǐng)域，涉及一種溝道碎屑流攔擋防護(hù)樁林。
技術(shù)介紹
1、碎屑流是指松散坡體在暴雨、地震等動(dòng)力因素影響下失穩(wěn)，然后在重力作用下沿斜坡快速滑動(dòng)，并在運(yùn)動(dòng)中進(jìn)一步破碎的巖石碎屑流動(dòng)體。與整體滑坡和泥石流相比，碎屑流表現(xiàn)為散體顆粒介質(zhì)運(yùn)動(dòng)并且液相對(duì)其運(yùn)動(dòng)特征的影響極小。近些年，受氣候變化和人類活動(dòng)的影響，碎屑流發(fā)生的頻率和規(guī)模均有顯著提升。由于碎屑流具有來(lái)沙量大、輸移距離遠(yuǎn)、移動(dòng)速度快等特點(diǎn)，一旦發(fā)生往往會(huì)帶來(lái)毀滅性的災(zāi)難。
2、由于碎屑流具有極強(qiáng)的破壞性，針對(duì)碎屑流的輸移機(jī)制與防控方法的研究一直是國(guó)內(nèi)外防災(zāi)減災(zāi)領(lǐng)域的熱點(diǎn)和難點(diǎn)問(wèn)題。例如，kesseler等將基于離散單元法得到的碎屑流運(yùn)動(dòng)仿真數(shù)據(jù)與室內(nèi)模型試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，討論了顆粒尺度變化對(duì)顆粒運(yùn)動(dòng)結(jié)果的影響。張貝針對(duì)碎屑流與攔擋結(jié)構(gòu)間的相互作用力進(jìn)行了定量化分析，揭示了顆粒運(yùn)動(dòng)速度、碎屑流體積等對(duì)沖擊力組份的影響。王貴洲等通過(guò)開(kāi)展系列物理模型試驗(yàn)研究了水平滑段寬度對(duì)碎屑流運(yùn)動(dòng)及堆積規(guī)律的影響，并結(jié)合數(shù)值模擬對(duì)其成因機(jī)制進(jìn)行了深入探討。盡管國(guó)內(nèi)外眾多學(xué)者圍繞碎屑流災(zāi)害做了大量的研究工作，但由于碎屑流問(wèn)題的復(fù)雜性，目前上無(wú)成熟的方案供可工程直接使用，碎屑流與防控結(jié)構(gòu)體系間的作用機(jī)制仍處于探索階段。
3、傳統(tǒng)的攔擋結(jié)構(gòu)大多是采用體積龐大的整體式攔擋壩，整體式攔擋壩雖然可以對(duì)碎屑流進(jìn)行有效的攔擋，但淤積在整體式攔擋壩中泥沙難以清理，這會(huì)導(dǎo)致其防災(zāi)減災(zāi)能力顯著下降，當(dāng)其有限的庫(kù)容被填滿后便失去了抵御能力。與傳統(tǒng)的攔擋結(jié)構(gòu)相比，樁林具有透水性強(qiáng)
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)采用樁林?jǐn)r擋溝道碎屑流存在的碎屑流與樁林前緣碰撞后會(huì)導(dǎo)致大量顆粒向上飛濺，進(jìn)而造成樁林的消能效率顯著降低的問(wèn)題，本專利技術(shù)基于溝道碎屑流的運(yùn)動(dòng)特性，提供了一種溝道碎屑流攔擋防護(hù)樁林，以提高現(xiàn)有樁林對(duì)溝道碎屑流的消能效果，為溝道碎屑流的防災(zāi)減災(zāi)提供新的技術(shù)手段。
2、為實(shí)現(xiàn)上述專利技術(shù)目的，本專利技術(shù)采用的技術(shù)方案如下：
3、一種溝道碎屑流攔擋防護(hù)樁林，該攔擋防護(hù)樁林包括至少2個(gè)防護(hù)樁組，各防護(hù)樁組中包括多個(gè)防護(hù)樁，各防護(hù)樁布置于包含三級(jí)坡道的溝道內(nèi)，所述三級(jí)坡道包括相互銜接的第一級(jí)坡道、第二級(jí)坡道和第三級(jí)坡道，第一級(jí)坡道、第二級(jí)坡道和第三級(jí)坡道的坡度依次減小，第一級(jí)坡道中具有松散堆積體；
4、所述防護(hù)樁由樁墩和傾斜擋板組成，樁墩呈長(zhǎng)方體，傾斜擋板的起始端與樁墩的一個(gè)側(cè)面的頂部銜接，傾斜擋板的終止端高于樁墩頂面，傾斜擋板與樁墩頂面之間的夾角為30°～60°；
5、各防護(hù)樁的樁墩的底面固定于第二級(jí)坡道內(nèi)；每個(gè)防護(hù)樁組中的各防護(hù)樁的樁墩底面的中心位于同一直線上，各防護(hù)樁組中的所有防護(hù)樁的樁墩底面中心的連線相互平行且垂直于第二級(jí)溝道的道沿程方向；同一個(gè)防護(hù)樁組中的所有防護(hù)樁的傾斜擋板共面設(shè)置；距離第一級(jí)坡道最近的一組防護(hù)樁組中，各防護(hù)樁的傾斜擋板指向第二級(jí)坡道的上游方向，其他防護(hù)樁組中的各防護(hù)樁的傾斜擋板指向第二級(jí)坡道的下游方向；相鄰的防護(hù)樁組中的防護(hù)樁交錯(cuò)布置。
6、上述溝道碎屑流攔擋防護(hù)樁林的技術(shù)方案中，各防護(hù)樁組中的相鄰防護(hù)樁之間的距離優(yōu)選為第二級(jí)坡道寬度的10％～20％。
7、上述溝道碎屑流攔擋防護(hù)樁林的技術(shù)方案中，相鄰防護(hù)樁組中的各防護(hù)樁的樁墩底面中心的連線之間的距離優(yōu)選為第二級(jí)坡道寬度的50％～70％。
8、上述溝道碎屑流攔擋防護(hù)樁林的技術(shù)方案中，防護(hù)樁的樁墩垂直于第二級(jí)坡道的坡面設(shè)置。
9、上述溝道碎屑流攔擋防護(hù)樁林的技術(shù)方案中，防護(hù)樁的高度優(yōu)選為第二級(jí)坡道寬度的10％～20％。
10、上述溝道碎屑流攔擋防護(hù)樁林的技術(shù)方案中，樁墩的高度優(yōu)選為防護(hù)樁高度的50％～70％。
11、上述溝道碎屑流攔擋防護(hù)樁林的技術(shù)方案中，樁墩在同一防護(hù)樁組的各防護(hù)樁的樁墩底面中心連線方向上的寬度優(yōu)選為第二級(jí)溝道寬度的10％～15％。
12、上述溝道碎屑流攔擋防護(hù)樁林的技術(shù)方案中，在滿足前述樁墩的寬度和樁墩的高度要求的基礎(chǔ)上，樁墩在第二級(jí)坡道沿程方向的長(zhǎng)度(即樁墩的厚度)通常只需要滿足防護(hù)樁的強(qiáng)度可以抵御溝道體碎屑流動(dòng)的沖擊即可，沒(méi)有其他特別要求。優(yōu)選地，樁墩是底面呈正方形的長(zhǎng)方體。
13、上述溝道碎屑流攔擋防護(hù)樁林的技術(shù)方案中，傾斜擋板在同一防護(hù)樁組的各防護(hù)樁的樁墩底面中心連線方向上的寬度與樁墩在同一防護(hù)樁組的各防護(hù)樁的樁墩底面中心連線方向上的寬度相等。
14、上述溝道碎屑流攔擋防護(hù)樁林的技術(shù)方案中，傾斜擋板的形狀優(yōu)選為長(zhǎng)方形。
15、上述溝道碎屑流攔擋防護(hù)樁林的技術(shù)方案中，在滿足前述傾斜擋板寬度、以及傾斜擋板與樁墩頂面之間的夾角的要求的基礎(chǔ)上，傾斜擋板的厚度只需要滿足傾斜擋板的強(qiáng)度可以抵御溝道體碎屑流動(dòng)的沖擊即可，沒(méi)有其他特別要求。
16、上述溝道碎屑流攔擋防護(hù)樁林的技術(shù)方案中，根據(jù)實(shí)際應(yīng)用確定所述攔擋防護(hù)樁林的組數(shù)，通常所述攔擋防護(hù)樁林包括2～4個(gè)防護(hù)樁組。
17、上述溝道碎屑流攔擋防護(hù)樁林的技術(shù)方案中，所述第三級(jí)坡道所在區(qū)域或者是第三級(jí)坡道的下游區(qū)域具有防災(zāi)保護(hù)對(duì)象，通過(guò)防護(hù)樁林的攔擋和消能作用，可以對(duì)防災(zāi)保護(hù)對(duì)象起到防災(zāi)減災(zāi)效果。
18、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利技術(shù)提供的技術(shù)方案產(chǎn)生了以下有益技術(shù)效果：
19、1.本專利技術(shù)提供了一種溝道碎屑流攔擋防護(hù)樁林，包括至少2個(gè)防護(hù)樁組，各防護(hù)樁組中包括多個(gè)防護(hù)樁，各防護(hù)樁布置于松散堆積體下游的溝道內(nèi)，相鄰的防護(hù)樁組中的防護(hù)樁交錯(cuò)布置；所述防護(hù)樁由樁墩和傾斜擋板組成，樁墩呈長(zhǎng)方體，傾斜擋板的起始端與樁墩的一個(gè)側(cè)面的頂部銜接，傾斜擋板的終止端高于樁墩頂面。通過(guò)對(duì)防護(hù)樁布置位置和傾斜擋板朝向的控制以及對(duì)樁墩結(jié)構(gòu)的改進(jìn)，本專利技術(shù)的攔擋防護(hù)樁林對(duì)溝道碎屑流產(chǎn)了比現(xiàn)有樁林更好的消能效果，增強(qiáng)了現(xiàn)有樁林對(duì)溝道碎屑流的防災(zāi)減災(zāi)效果。
20、2.本專利技術(shù)通過(guò)數(shù)值模擬計(jì)算證實(shí)，采用本專利技術(shù)所述由樁墩和傾斜擋板結(jié)合而成的防護(hù)樁，相對(duì)于采用不帶傾斜擋板的普通防護(hù)樁，在相同的防護(hù)樁布置方式和布置位置的情況下，可以在維持防護(hù)樁總高度不變的前提下，能有效降增加溝道坡碎屑流的顆粒之間的碰撞并降低溝道內(nèi)顆粒的運(yùn)動(dòng)速度，強(qiáng)化對(duì)碎屑流的消能效果。
21、3.本專利技術(shù)所述溝道碎屑流攔擋防護(hù)樁林同時(shí)具有消能和攔擋的功能，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可調(diào)性好。在實(shí)際應(yīng)用中，可根據(jù)工程現(xiàn)場(chǎng)情況和具體防護(hù)需求，靈活調(diào)整防護(hù)樁的高度、防護(hù)樁組的數(shù)量、防護(hù)樁的間距以及傾斜擋板的長(zhǎng)度、角度等，從而實(shí)現(xiàn)多樣化的調(diào)沙減災(zāi)效果，極大地增強(qiáng)了工程應(yīng)用的便捷性和可行性。
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1.一種溝道碎屑流攔擋防護(hù)樁林，其特征在于，該攔擋防護(hù)樁林包括至少2個(gè)防護(hù)樁組，各防護(hù)樁組中包括多個(gè)防護(hù)樁(1)，各防護(hù)樁布置于包含三級(jí)坡道的溝道內(nèi)，所述三級(jí)坡道包括相互銜接的第一級(jí)坡道(2)、第二級(jí)坡道(3)和第三級(jí)坡道(4)，第一級(jí)坡道、第二級(jí)坡道和第三級(jí)坡道的坡度依次減小，第一級(jí)坡道中具有松散堆積體；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述溝道碎屑流攔擋防護(hù)樁林，其特征在于，各防護(hù)樁組中的相鄰防護(hù)樁(1)之間的距離為第二級(jí)坡道寬度的10％～20％。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述溝道碎屑流攔擋防護(hù)樁林，其特征在于，相鄰防護(hù)樁組中的各防護(hù)樁(1)的樁墩(1-1)底面中心的連線之間的距離為第二級(jí)坡道寬度的50％～70％。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述溝道碎屑流攔擋防護(hù)樁林，其特征在于，防護(hù)樁(1)的樁墩(1-1)垂直于第二級(jí)坡道的坡面設(shè)置。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一權(quán)利要求所述溝道碎屑流攔擋防護(hù)樁林，其特征在于，防護(hù)樁(1)的高度為第二級(jí)坡道寬度的10％～20％。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述溝道碎屑流攔擋防護(hù)樁林，其特征在于，樁墩(1-1)的高度占
7.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一權(quán)利要求所述溝道碎屑流攔擋防護(hù)樁林，其特征在于，樁墩(1-1)在同一防護(hù)樁組的各防護(hù)樁的樁墩底面中心連線方向上的寬度為第二級(jí)溝道寬度的10％～15％。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一權(quán)利要求所述溝道碎屑流攔擋防護(hù)樁林，其特征在于，傾斜擋板(1-2)在同一防護(hù)樁組的各防護(hù)樁的樁墩底面中心連線方向上的寬度與樁墩(1-1)在同一防護(hù)樁組的各防護(hù)樁的樁墩底面中心連線方向上的寬度相等。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一權(quán)利要求所述溝道碎屑流攔擋防護(hù)樁林，其特征在于，所述攔擋防護(hù)樁林包括2～4個(gè)防護(hù)樁組。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種溝道碎屑流攔擋防護(hù)樁林，其特征在于，該攔擋防護(hù)樁林包括至少2個(gè)防護(hù)樁組，各防護(hù)樁組中包括多個(gè)防護(hù)樁(1)，各防護(hù)樁布置于包含三級(jí)坡道的溝道內(nèi)，所述三級(jí)坡道包括相互銜接的第一級(jí)坡道(2)、第二級(jí)坡道(3)和第三級(jí)坡道(4)，第一級(jí)坡道、第二級(jí)坡道和第三級(jí)坡道的坡度依次減小，第一級(jí)坡道中具有松散堆積體；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述溝道碎屑流攔擋防護(hù)樁林，其特征在于，各防護(hù)樁組中的相鄰防護(hù)樁(1)之間的距離為第二級(jí)坡道寬度的10％～20％。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述溝道碎屑流攔擋防護(hù)樁林，其特征在于，相鄰防護(hù)樁組中的各防護(hù)樁(1)的樁墩(1-1)底面中心的連線之間的距離為第二級(jí)坡道寬度的50％～70％。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述溝道碎屑流攔擋防護(hù)樁林，其特征在于，防護(hù)樁(1)的樁墩(1-1)垂直于第二級(jí)坡道的坡面設(shè)置。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：雷明，王協(xié)康，張亮，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：東北電力大學(xué)，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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