一种复合式底部开口泥石流拦挡结构及其方法，结构包括混凝土拦挡坝(1)、拦挡坝基础(2)、桩群(3)、钢支撑(4)。混凝土拦挡坝(1)和拦挡坝基础(2)之间形成底部开口(6)，供拦蓄的泥石流下泄，增加了拦蓄库容的重复利用性。桩群(3)不应少于两排，各排交错设置，使泥石流冲击后产生跃流。混凝土拦挡坝和桩群通过钢支撑锚固连接，使混凝土拦挡坝、拦挡坝基础、桩群和钢支撑形成一整体，提高结构的整体稳定性。混凝土拦挡坝对跃流的泥石流进行拦截，以消耗其动能。在保证拦挡结构能量耗散能力的前提下，提高了拦挡结构的稳定性和功能可持续性，并具有取材简便，施工容易的特点。施工容易的特点。施工容易的特点。
【技术实现步骤摘要】
一种复合式底部开口泥石流拦挡结构及其方法
[0001]本专利技术属于工程地质领域，尤其涉及一种泥石流拦挡结构。
技术介绍
[0002]中国是多山的国家，广大的山地区域成为泥石流、滑坡、崩塌等山地灾害的发育区。这些山地灾害的发生，严重威胁了山区人民的生命和财产安全。在这些山地灾害中，泥石流因其流动速度快、流量大，常常对流域下游造成相当大的破坏。
[0003]为了减轻泥石流灾害所造成的损失，研究人员提出了不同的工程措施。其中封闭式拦挡结构已成为泥石流治理工程中的主要工程措施之一。封闭式拦挡结构一方面可以拦截泥沙，减小泥石流规模，另一方面可以固沟稳坡，抑制泥石流发育。
[0004]尽管封闭式拦挡结构可以有效减轻泥石流灾害，这类结构形式仍存在一些缺点。泥石流发生后，由上游下泄的泥沙完全被拦挡结构所拦截。当结构拦蓄数次泥石流之后，封闭式拦挡坝的拦蓄库容逐渐减少。而大部分泥石流发育地区交通不便，很难进行清淤工作。当拦蓄库容耗尽，会产生以下负面影响：(1)拦挡结构无法对后续泥石流进行拦截，其防治效果大打折扣；(2)拦挡结构拦蓄的巨量泥沙在在极端情况下将成为集中固体物源，从而放大灾害的致灾效果；(3)后续泥石流越过完全填满的拦挡结构会造成拦挡坝下游局部冲刷。
技术实现思路
[0005]本专利技术的目的在于针对现有技术存在的问题，提供一种结构受力更为合理，功能可持续更高的泥石流拦挡结构。
[0006]技术方案
[0007]一种复合式底部开口泥石流拦挡结构，其基本形式包括混凝土拦挡坝、拦挡坝基础、桩群、钢支撑。
[0008]所述混凝土拦挡坝和桩群通过钢支撑锚固连接，使混凝土拦挡坝、拦挡坝基础、桩群和钢支撑形成一整体。
[0009]所述混凝土拦挡坝、拦挡坝基础、桩群由混凝土浇筑而成，钢支撑由无缝钢管构成。
[0010]所述混凝土拦挡坝和拦挡坝基础之间形成的底部开口。
[0011]所述桩群不应少于两排，各排交错设置。
[0012]一种复合式底部开口泥石流拦挡结构的实施方法，其特征在于，当来流泥石流达到拦挡结构前时，来流泥石流的前缘首先冲击桩群；来流泥石流和桩群相互作用后，泥石流产生跃流，流深增加；
[0013]之后，跃流的泥石流在惯性的作用下冲击拦挡坝；
[0014]之后，泥石流物质在受到拦挡坝的拦截而在拦挡坝后停积；
[0015]之后由于底部开口的存在，泥石流物质在重力作用下重新运移，形成下泄泥石流。
[0016]一种复合式底部开口泥石流拦挡结构的施工方法，其特征在于，步骤如下：
[0017]第一步骤：根据泥石流防治目标，确定复合式底部开口泥石流拦挡结构的布置位置，和桩群高度，混凝土拦挡坝设计参数；
[0018]第二步骤：进行放线测量，确定桩群基础和拦挡坝基础的位置；
[0019]第三步骤：开挖桩群基础和拦挡坝基础至设计深度；
[0020]第四步骤：布设模板，绑扎钢筋，浇筑桩群基础、拦挡坝基础和混凝土拦挡坝，并预留锚固构件；
[0021]第五步骤：在钢支撑外包裹橡胶护套，通过预留在桩群和混凝土拦挡坝的锚固构件安装钢支撑，使混凝土拦挡坝、拦挡坝基础、桩群和钢支撑形成一整体。
[0022]与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：
[0023]1、与封闭式拦挡结构相比，底部开口的存在使得停积在拦挡结构后的泥石流可以逐渐排向下游，增加了拦蓄库容的可重复利用性，增加了拦挡结构的可持续性；
[0024]2、在提高了拦挡结构可持续性的同时，通过钢支撑将拦挡坝和桩群进行连接，将各部分连接为整体。在来流泥石流冲击拦挡坝时，部分冲击力通过钢支撑由桩群承担，增加了整个结构的稳定性。
[0025]3、与传统开口式拦挡结构相比，桩群和底部开口相互配合，可有效消耗流锋的动能，避免了流锋之间下泄，提高了拦挡结构对来流泥石流流锋的动能耗散能力。
[0026]4、钢支撑除了提高拦挡结构的稳定性，另一个重要作用是对泥石流所携带的漂木进行拦截，避免漂木堵塞底部开口；
[0027]5、本专利技术材料原料易得，施工简单。
附图说明
[0028]图1为本专利技术的结构示意图；
[0029]图2为本专利技术的俯视示意区；
[0030]图3为本专利技术的正视示意图；
[0031]图4为本专利技术的侧视示意图；
[0032]图5为泥石流和拦挡结构相互作用示意图。
[0033]图中：1混凝土拦挡坝、2拦挡坝基础、3桩群、4钢支撑、5泥石流沟槽边界、6底部开口、7泥石流来流、8下泄泥石流。
具体实施方式
[0034]一种复合式底部开口泥石流拦挡结构，其基本构件如图1所示，包括混凝土拦挡坝(1)、拦挡坝基础(2)、桩群(3)、钢支撑(4)。
[0035]所述混凝土拦挡坝(1)、拦挡坝基础(2)和桩群(3)由混凝土浇筑而成；混凝土拦挡坝(1)和桩群(3)通过钢支撑(4)锚固连接，如图4所示；钢支撑(4)由无缝钢管构成。
[0036]进一步地，如图3所示，混凝土拦挡坝(1)和拦挡坝基础(2)之间形成的底部开口(6)。为保证拦挡结构的拦截效率，底部开口(6)高度不应超过泥石流来流(7)流深的一半。底部开口(6)的具体设置高度可根据泥石流调控目标进行调整。
[0037]进一步地，为避免泥石流流锋直接下泄到下游，桩群(3)不应少于两排，各排桩应交错布置，如图2所示。桩群(3)的高度最高和底部开口(6)高度一致，最低应保证泥石流前
缘冲击桩群后产生明显跃流。
[0038]进一步地，为避免泥石流越过拦挡坝，拦挡坝(1)高度应高于泥石流前缘冲击桩群后产生的跃流高度。
[0039]进一步地，为保证钢支撑(4)的安全和稳定性，需在其外表包裹橡胶护套。
[0040]所述复合式底部开口拦挡结构工作原理如图5所示。当来流泥石流(7)达到拦挡结构前时，来流泥石流(7)的前缘首先冲击桩群(3)；来流泥石流(7)和桩群(3)相互作用后，泥石流产生明显的跃流，流深明显增加，如图5(Ⅱ)所示；之后，跃流的泥石流在惯性的作用下冲击拦挡坝(1)，如图5(Ⅲ)所示；泥石流物质在受到拦挡坝的拦截而在拦挡坝后停积，之后由于底部开口(6)的存在，泥石流物质在重力作用下重新运移，形成下泄泥石流(8)。
[0041]下面结合具体实例为对本专利技术的技术方案进行详细的阐述，未作说明的部分，需结合实际情况进行设计，本领域技术人员在本专利技术的指导下，可根据现有条件通过实验和计算进行修建，不影响专利技术的实施。
[0042]具体实施时，所述复合式底部开口泥石流拦挡结构设置在泥石流防治区域的沟谷内。多个所述复合式底部开口泥石流拦挡结构沿流向在沟谷内由上游至下游依次设置，各拦挡结构的底部开口(6)的高度可按照上游高下游低的原则进行设置，通过对流域内的泥石流进行多次拦截和重新下泄，实现更高的动能耗散效率和整个流域的流量调节。
[0043]实施时，建议桩群的横向拦截率小于40％，本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种复合式底部开口泥石流拦挡结构，其特征在于，基本形式包括混凝土拦挡坝(1)、拦挡坝基础(2)、桩群(3)、钢支撑(4)。2.根据权利要求1所述的一种复合式底部开口泥石流拦挡结构，其特征在于，混凝土拦挡坝(1)和桩群(3)通过钢支撑(4)锚固连接，使混凝土拦挡坝(1)、拦挡坝基础(2)、桩群(3)和钢支撑(4)形成一整体。3.根据权利要求1所述的一种复合式底部开口泥石流拦挡结构，其特征在于，所述混凝土拦挡坝(1)、拦挡坝基础(2)、桩群(3)由混凝土浇筑而成，钢支撑(4)由无缝钢管构成。4.根据权利要求2所述的一种装配式挡土墙减震吸能结构，其特征在于，混凝土拦挡坝(1)和拦挡坝基础(2)之间形成的底部开口(6)。5.根据要求2所述的一种复合式底部开口泥石流拦挡结构，其特征在于，桩群(3)不应少于两排，各排交错设置。6.一种复合式底部开口泥石流拦挡结构的实施方法，其特征在于，当来流泥石流(7)达到拦挡结构前时，来流泥石流(7)的前缘首先冲击桩群(3)...
【专利技术属性】
技术研发人员：石昊，黄雨，王艺谙，靳晓言，何正迎，赵翠珠，蒲建，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：
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