一种泥石流拦挡坝的加固结构制造技术

本实用新型专利技术涉及一种泥石流拦挡坝构筑体，特别是涉及一种泥石流拦挡坝的加固结构、设计及稳定性验算方法，属于泥石流防治工程技术领域。本实用新型专利技术针对泥石流拦挡坝体受损、且坝内已经淤满的拦挡坝提供了一种在现有坝体背水面建造加固体，坝体加固体内部为浆砌块石，坡面覆一层钢筋混凝土保护层，在坝内泥石流松散堆积体设置乔草带。本实用新型专利技术的有益效果是：加固了现有泥石流拦挡坝，有效增加了现有坝体的结构强度，提高了拦挡坝的稳定性，并通过乔草带的设置提高了沟床物质的稳定性，抑制了泥石流对沟床的侵蚀，使得坝体受到泥石流的作用较小，在稳固沟床的同时保护了拦挡坝，延长了泥石流拦挡坝的使用寿命。长了泥石流拦挡坝的使用寿命。长了泥石流拦挡坝的使用寿命。

【技术实现步骤摘要】
一种泥石流拦挡坝的加固结构


[0001]本技术涉及一种泥石流拦挡坝构筑体，特别是涉及一种泥石流拦挡坝的加固结构，属于泥石流防治工程


技术介绍

[0002]泥石流是山区最常见，危害最严重的一类地质灾害，由于其爆发突然，运动速度快，能量巨大，破坏性强，常给山区城镇、交通干线、人民生命财产和工业生产等造成极大危害(崔鹏等，2018)。从20世纪50年代起我国便开始了泥石流的防治工作，至今已逐步形成了以“稳、拦、排”为主的泥石流综合防治体系。“拦”是治理泥石流最重要的一种措施(刘兴荣等，2020)。通常在泥石流沟道中游修建各种类型的拦挡坝，起到拦截泥石流流体、调节泥石流下泄流量、削弱泥石流动量、稳固沟床、提高侵蚀基准面、减低沟两侧坡脚侵蚀的作用等。目前我国山区已建的拦挡坝多为重力式拦挡坝，泥石流固相物质被整体拦截在坝内(谢涛等，2017)。已建的拦挡坝施工质量参差不齐。泥石流沟内的拦挡坝有由当地居民因为农业生产的需求自主修建的干/浆砌块石，也有因保护道路及出山口居民区而修建的浆砌块石以及钢筋混凝土型拦挡坝。早期修建的拦挡坝多没有副坝的保护，拦挡坝坝体多受到严重侵蚀，即便是已修建副坝的拦挡坝，随着泥石流及流水的长期侵蚀，许多副坝也已被破坏，因此对已有泥石流拦挡坝进行加固就显得极其重要。
[0003]泥石流拦挡坝的加固能够大大提高治理工程的价值。CN 110219285 A公开了一种泥石流拦挡坝防冲加固结构，其拦挡坝加固结构包括拦挡坝溢流口加固单体、护坦加固单体和护坦端墙加固单体，能够有效的对拦挡坝溢流口、护坦及护坦端墙三个薄弱易损区进行加固，达到保护薄弱位置的目的；CN 208604555 U公开了一种泥石流拦挡坝保护装置，可以为位于河流两侧的多个拦挡坝进行保护，其主要结构包括横向限位桩、纵向限位桩、卡槽、卡扣、绳索等，能够有效避免拦挡坝之间的错位，减少泥石流剧烈冲击造成的危害。
[0004]然而，对于一些已有的拦挡坝，在长时期不同规模泥石流的冲击下，坝体结构出现了破损，坝内也逐渐淤满，尽管淤积体已达到对沟两侧坡脚的反压与提高抗侵蚀能力的设计作用，但此时的拦挡坝体则由于受到拦蓄物质的剪切力、流水侵蚀以及坝体本身强度随时间的衰减而变得脆弱。同时，坝内泥石流松散堆积物自身抗剪强度较低，很容易受到泥石流侵蚀，加大泥石流的发生规模。单纯的岩土工程自身效益不仅会随时间的推移而逐渐降低，并且对坝内泥石流松散堆积物的稳定所提供的治理作用也是有限的。生态工程措施通过植物自身的拦截作用，能够增加地表糙率，减小泥石流的流速，而且能够通过植物根系增加土壤内聚力来提高土体的抗剪强度，进一步能减轻泥石流流通过程中对沟床的侵蚀。岩土工程与生态工程的结合，将会为泥石流灾害的治理提供更显著的功效。因此，针对坝体受损的拦挡坝或已经淤满的拦挡坝，技术更有效的拦挡坝加固工程，稳固坝内泥石流松散堆积物，以效地减轻、防止泥石流带来的灾害。

技术实现思路

[0005]针对上述问题本技术的目的是提供一种泥石流拦挡坝的加固结构，对受损拦挡坝体、坝内已经淤满的拦挡坝进行加固，加固结构可就地取材且实施简易，工程强度高，能够很好地实现拦挡坝的加固，能提高对泥石流灾害的治理效果。
[0006]为了实现上述目的，本技术采用的技术方案如下：
[0007]一种泥石流拦挡坝的加固结构，包括现有坝体1、加固单体、松散堆积物4，所述坝体加固单体在现有坝体1背水面建造，加固单体与现有坝体1构成一组合体；坝体加固单体的截面为三角形，与现有坝体等高；所述松散堆积物4设在现有坝体1上游，松散堆积物4上设有工程格构8以稳固松散堆积物4，且松散堆积物4设有乔木带。
[0008]优选地，所述坝体加固单体背水面坡比为1：1。
[0009]进一步地，所述加固单体中间留过水通道6，过水通道内设置泄水孔7，过水通道6上部与现有坝体溢流口连接。
[0010]进一步地，所述坝体加固单体内部为浆砌块石2，浆砌块石2的坡面覆一层钢筋混凝土保护层3。
[0011]优选地，所述乔木种植时行间距为0.2～1m，丛间距为0.2～1m，且呈“品”字型排列，待乔木高度2.0m时进行“打顶”处理，并合理抚育间伐。
[0012]优选地，所述工程格构8采用3m
×
3m的尺寸，超出地面1m米，埋深1m，厚0.5m，并采用浆砌块石建造。
[0013]一种泥石流拦挡坝的加固结构的设计方法包括：
[0014]S1.调查泥石流沟道的基础参数，包括：
[0015]沟床内松散物质重度γ
s
，沟床倾角β，沟床内松散堆积物的内摩擦角泥石流厚度h，最大流速υ
f
，泥石流重度γ
f
；
[0016]S2.拦挡坝加固单体设计，主要设计拦挡坝坝体加固单体尺寸，坝体加固单体设计内容包括加固单体背水面坡比、浆砌块石厚度；
[0017]S3.生态工程措施的设计，主要根据已有调查数据，对植物带长度与植物种植间距进行设计，并规划从沟道两侧向沟道内逐步种植的方案；
[0018]S4.对于拦挡坝加固后的组合体，验算其在最不利条件下的稳定性，包括抗滑稳定性验算、抗倾覆验算和地基承载力验算。
[0019]进一步地，步骤S4中，对于已经淤满的拦挡坝，按照最不利条件设定工况，此工况下的荷载组合为：坝体自重(Wb)+松散物体重(Ws)+溢流体重(Wf)+泥石流整体冲击力(F)+泥石流超载下松散堆积物的水平压力(Fvl)。
[0020]进一步地，所述最不利条件下的稳定性计算，包括：
[0021]S4.1.计算坝体自重Wb、松散物体重Ws、溢流体重Wf
[0022]W
b
＝V
b1
×
γ
b1
+V
b2
×
γ
b2
+V
b3
×
γ
b3
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
[0023]W
s
＝V
s
×
γ
s
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)
[0024]W
f
＝V
f
×
γ
f
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)
[0025]式中，V
b1
、V
b2
、V
b3
、V
s
、V
f
分别为现有坝体单宽体积(m3)、浆砌块石体积、钢架混凝土单宽体积、坝体迎水面覆盖在坝体上方沟床内松散物质的体积、覆盖在坝上溢流体的体积；γ
b1
、γ
b2
、γ
b3
、γ
s
、γ
f
分别为现有筑坝材料重度(kN/m3)、浆砌块石重度、钢架混凝土重度、
沟床内松散物质饱和重度、设计溢流重本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种泥石流拦挡坝的加固结构，其特征在于：包括现有坝体(1)、加固单体、松散堆积物(4)，所述加固单体在现有坝体(1)背水面建造，加固单体与现有坝体(1)构成一组合体；坝体加固单体的截面为三角形，与现有坝体等高；所述松散堆积物(4)设在现有坝体(1)上游，松散堆积物(4)上设有工程格构(8)以稳固松散堆积物(4)，且松散堆积物(4)设有乔木带。2.根据权利要求1所述的一种泥石流拦挡坝的加固结构，其特征在于：所述坝体加固单体背水面坡比为1：1。3.根据权利要求1所述的一种泥石流拦挡坝的加固结构，其特征在于：所述加固单体中间留过水通道(6)，过水通道内设置泄水孔(7)，过水通道...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟兴民，李亚军，李国伟，石伟，岳东霞，杨云鹏，乔飞宇，晁增祖，梁耿，
申请(专利权)人：兰州大学，
类型：新型
国别省市：