泥石流流速横向分布特征与防治工程结构优化

以往研究表明,泥石流流速在沟道横断面上分布不均,但目前尚无理论依据,国内现行相关规范暂时建议在泥石流拦挡坝、排导槽等防治工程设计时,流速、荷载按均布考虑,这与实际的受荷情况有所差别,从而导致防治工程局部稳定性偏小,极易发生工程失效。为此,基于冲淤平衡原理、流体均质假设及沟道横断面形状的合理简化,结合雨洪修正法与形态断面法相关原理,演绎了沟道横断面任意位置流速计算公式的推导过程,并获取了泥石流流速的横向分布的非线性特征。通过四川省地震灾区理县甲司口沟泥石流防治工程的实例分析,发现横向上泥石流的中泓线流速与两侧流速相差达到300%。据此对拦砂坝进行了结构优化设计,在确保功能的前提下,提高了坝体稳定性系数约20%,节约了工程造价约5%。     

泥石流重力拦挡坝稳定性验算方法探讨

在工程设计时,重力式泥石流拦挡坝稳定性验算多采用验算软件进行验算,但其验算理论方法及验算过程并不易掌握。为了能更好地掌握验算理论知识和步骤,根据《泥石流灾害防治工程设计规范》提出的重力式泥石流拦挡坝稳定性验算公式和坝体受力情况分析进行手动验算,并从工程实例出发,采用江西漂塘钨业有限公司漂塘矿区猪斗窝至漂塘河泥石流治理工程中某一处重力式拦挡坝,假定满库工况下陈述其演算方法和过程。该验算方法适用于重力式拦挡坝每种工况运行状态,但仅适用于泥石流物源以矿山废石等粗颗粒为主的物质。为推动防治泥石流工程设计方法和技术论证方法不断进步,为国家在矿山地质灾害防治工作中取得良好的成效,应大力推广该验算方法的运用。     

坝后淤积条件下泥石流冲击拦挡坝动力响应研究

拦挡坝有效库容和泥石流冲击力是泥石流实体拦挡坝设计的重要指标,现有实体拦挡坝在泥石流反复冲击作用下淤积甚至填满,会对坝体调控能力产生重要影响.为此,基于理论分析和物理模型试验,开展坝后淤积条件下泥石流冲击实体拦挡坝动力响应研究,推导坝后淤积条件下泥石流速度衰减率、坝体拦挡率的无量纲计算公式,并建立考虑空间分布特性的坝后淤积条件下泥石流冲击力计算模型.结果表明：泥石流速度衰减率和坝体拦挡率与淤积体高度/淤积长度比值和泥石流相对容重呈正相关;泥石流冲击力静动荷载组合计算模型能较好反映坝后淤积条件下泥石流冲击力的组成和分布特征.上述研究可为泥石流实体拦挡坝工程设计提供理论及技术支持.     

泥石流拦挡坝研究现状及发展趋势

拦挡坝已大量应用于泥石流治理工程中。它不仅能拦蓄部分泥石流固相物质,减小泥石流规模,还能稳定沟坡、控制沟道侵蚀,抑制泥石流发育。本文梳理了泥石流拦挡坝的研究成果,分析总结出工程设计中拦挡坝存在以下问题:(1)相关泥石流运动特征参数的计算问题;(2)拦挡坝修建级数与设计库容的选取问题;(3)拦挡坝的结构型式与坝体材料选取问题;(4)拦挡坝的清淤问题;(5)与格栅坝设计相关的问题。基于以上问题,提出今后拦挡坝应重点发展以下研究方向:(1)拦挡坝设计方法改进和结构型式创新;(2)基于水土分离的泥石流防治理念;(3)基于物质和能量调控的泥石流减灾技术。     

冲击荷载下泥石流拦挡坝动力响应分析

泥石流具有强烈的冲击破坏作用,是防治结构毁损的重要影响因素,本文基于计算流体动力学理论,采用流体分析软件CFX对黏性泥石流进行模拟,得到了泥石流速度场和压力场的分布特征。采用流固耦合分析方法,运用有限元程序ANSYS对一新型泥石流拦挡结构在泥石流冲击力作用下的动力响应进行数值模拟,得到结构的位移时程曲线和应力时程曲线。通过对比分析新型拦挡坝与普通实体坝的响应,得到一些有益的结论。研究表明:冲击力随流速增大而增大,大块石的冲击作用是使结构破坏的重要因素,该结果为泥石流拦挡工程的设计提供了参考。     

V型排导槽内泥石流流速横向分布探讨

V型排导槽内泥石流流速的横向分布是一个与设计密切相连的非线性分布,直接关系到排导槽横断面各位置泥石流冲击力、磨蚀力等特征参数的定量计算。但目前流速公式多针对矩形槽,规范中没有关于该流速横向分布相应条款,因而导致部分已建V型排导槽因磨蚀或淤积而防治失效。鉴于此,本文试图通过合理假设,推导出泥石流流速横向分布计算公式,并以在建雅(安)泸(沽)高速公路沿线的某沟泥石流防治为工程背景,验证其具有一定的适用性,可供相关研究与设计参考。     

河南省泌阳县贾楼乡陡岸村泥石流灾害及其防治

通过对当地地形地貌、暴雨特征、流域面积、地层岩性、地质构造、水文地质条件、泥石流物源的调查与分析研究,针对该泥石流具有危险度高、流量大、流速缓的特点,结合受灾对象及其分布区域与整体布局和局部治理的关系,按照防治结合、因地制宜、突出重点的原则设置了拦挡滞洪、导流防护、漫水路相结合的综合防治工程措施。拦挡工程为有效发挥工程泻洪、拦渣、调节、固床、稳坡和控制固体物质补给量,预防沟道下切及沟壑发展,减少泥石流对下游村庄危害,起到了积极作用;通过导流堤的建筑限制泥石流的流速、流向,将泥石流顺畅地通过受灾对象比较集中的区域,排入下游非危害区;漫水路为当地群众出行提供方便,又是应急通道。工程实施后综合效益明显。     

基于增量加载法的泥石流拦挡坝抗冲击力数值模拟

为提高泥石流重力式拦挡坝的设计安全和避免资金投入过大而造成浪费,选择合理的泥石流冲击力作为设计依据尤为重要。文章结合舟曲县三眼峪沟灾后重建防治工程相关数据,利用有限元软件ABAQUS进行计算分析,采用增量加载的数值计算方法,分别求得2种工况下重力式拦挡坝的抗冲击力。根据三眼峪沟治理工程运行至今的反馈情况,证明在泥石流治理工程设计中,冲击力选择工况1和2的平均值较合理,同时说明该方法与经验公式结合使用,其结果更加精确可靠,在泥石流工程设计和研究中具有良好的应用前景。     

迁安市红峪口庵子沟泥石流灾害特征及防治建议

通过对庵子沟地形地貌、暴雨特征、流域面积、地层岩性、地质构造、水文地质条件、泥石流物源的调查与分析研究,针对该泥石流危险性高、流量大、流速慢的特点,结合受灾害对象及分布区域与整体布局关系,按照防治结合、因地制宜、重点突出的原则设置了以拦为主,拦挡坝加挡土墙的的综合治理方案。     

泥石流防治工程设计的若干问题初探

本文以南靖县帮科泥石流防治工程设计工作为例,选取了影响该泥石流形成的10项因子,利用模糊数学综合评判法对该泥石流危险程度进行了评价,为福建省泥石流预测预报及防治提供了定量的数学分析方法,有利于福建省科学防灾工作的进一步开展。此外,本文还对帮科泥石流防治工程中拦挡坝的设计方法进行了初步探讨,明确提出设计中坝体的稳定性演算可以简化为抗滑稳定演算等三个注意事项,并针对福建省的气候、土壤条件,提供了泥石流生物治理措施中的几种优势树种及其基本种植方案。相信本文对福建省其他泥石流防治工程设计具有借鉴意义。     

青海省玉树当得隆沟泥石流发育特征及治理研究

在野外调查的基础上,通过分析地貌条件、地质构造等资料,结合室内泥石流特征值和动力学特征值的计算,对形成机理进行了探讨。结果表明:(1)当得隆沟泥石流类型属于稀性泥石流,容重15.8kN/m³,洪峰流量8.55 m3,洪峰流量8.55 m³/s,泥石流峰值流量29.75 m3/s,泥石流峰值流量29.75 m³/s,流速3.60 m/s;(2)通过泥石流动力学特征值计算,结合泥石流发展趋势及危险分区,确定"拦挡+排导"治理方案;(3)通过对当得隆泥石流沟问题研究,实现地质灾害防治与生态环境统筹;为该区同类泥石流防治工作提供参考借鉴。     

川西某沟泥石流灾害形成条件及运动特征研究

查明了该泥石流的发育情况及泥石流沟谷特征,分析预测其发展趋势,并通过计算确定典型泥石流沟的运动特征,这些结论对于如何经济合理防治该泥石流沟泥石流灾害具有重要现实意义。建议采取以拦挡工程为主,排导与拦挡工程相结合,工程措施与生物措施结合的综合防治对策。     

黏性泥石流拦挡工程数值模拟

运用计算流体动力学技术对泥石流中的Bingham黏性泥石流流体对拦挡坝的冲击进行了数值模拟,所用软件为通用CFD软件CFX,使用CAD软件AutoCAD和Unigraphics（简称UG）建立了泥石流沟谷三维地形及拦挡坝模型,计算出泥石流的速度场及泥石流流体对拦挡坝的冲击力的大小与分布。     

舟曲泥石流桩林拦挡结构抗冲压极限分析

以舟曲泥石流灾害防治工程为背景,基于弹塑性有限差分方法计算分析了舟曲泥石流桩林拦挡结构的极限抗冲压能力。针对两种桩林拦挡结构设计方案,采用增量加载的数值计算方法确定了拦挡结构的侧向极限抗冲压力,并与规范建议的泥石流冲击力经验公式计算结果进行了校核。计算结果显示,舟曲泥石流桩林拦挡结构的侧向极限抗冲压力均大于经验公式计算...     

新型屋脊式拦砂坝拦挡输移性能试验研究

随着人们对泥石流拦砂坝的研究与应用,拦挡结构从竖向拦挡逐渐向水平筛分发展。为了对泥石流进行有效筛分和减小泥石流冲击力,提出新型屋脊式拦砂坝,并通过试验研究其对泥石流的拦挡筛分效果。本文通过试验,模拟不同泥石流来量、坝体格栅间距和坝体长度情况下,新型结构对泥石流的拦挡筛分效果（速度变化率、储流比、浆砂分离率）。试验结果表明:增加拦砂坝长度和减小格栅间距都会提高泥石流流速变化率;随着泥石流来量和坝体格栅间距增大,储流比反而减小,储流比最高能达到87.13%;新型结构对泥石流的拦粗排细效果较好,浆砂分离率随格栅间距增加呈现出先升高后降低的趋势,最高可达82.45%;通过二次式拟合得到格栅间距为d85时浆砂分离率最高,推荐将d85作为格栅间距。     

四川安县地震灾区洪水沟泥石流特征及防治工程设计

四川"5.12"大地震,严重的破坏力当地的地质坏境,诱发多处地质灾害。本文对地震灾区洪水沟泥石流形成机理、分布状况及性质特征进行了分析研究,实测和估算出固体物源动储量,详细计算了泥石流流体性质参数。进行了防治工程设计计算。结合工程实例及实践经验,提出了泥石流防治工程设计要点。     

泥石流拦挡坝优化设计

拦挡坝设防高度决定着库容,因此确定合理的设防高度在拦挡坝的设计中极为重要。在坝址确定的情况下提高拦挡坝的设防高度可以加大库容,增强防治工程的抗灾能力,但其泄洪能力会受到影响,因此拦挡坝的库容与其泄洪能力是矛盾的。既有设计理论中泥石流峰值流量按照全流域面积汇水输沙总量计算,该理论认为每个拦挡坝的设计洪峰流量是相同的,而实质上对于流域面积大的泥石流沟,设置在上游、中游及下游的拦挡坝由于汇水面积的差异而导致泥石流峰值流量相差较大,本文作者提出了按有效汇流面积计算泥石流峰值流量的优化设计方法,用该方法设计的拦挡坝的溢流断面面积较小,从而达到提高设防高度,增大库容,提高拦挡坝的容灾能力。     

汶川县水磨镇杨柏沟泥石流补充勘查及防治对策建议

受"8·20"特大暴雨影响,汶川县水磨镇杨柏沟爆发了泥石流灾害。泥石流的发生引发了沟域内物源条件和沟道条件发生了较大变化。本文根据"8·20"泥石流发生前的物源类型和泥石流中启动物源的类型以及"泥石流后剩余物源类型,分析了泥石流物源启动机理和模式,阐述了"8·20"前原防治方案并结合现有的沟道条件,在此基础上,提出设置拦挡坝、防护提、排导槽工程相结合的治理方案,以期为达到泥石流治理,类似泥石流灾害防治提供参考借鉴。     

汶川县水磨镇杨柏沟泥石流补充勘查及防治对策建议

受"8·20"特大暴雨影响,汶川县水磨镇杨柏沟爆发了泥石流灾害。泥石流的发生引发了沟域内物源条件和沟道条件发生了较大变化。本文根据"8·20"泥石流发生前的物源类型和泥石流中启动物源的类型以及"泥石流后剩余物源类型,分析了泥石流物源启动机理和模式,阐述了"8·20"前原防治方案并结合现有的沟道条件,在此基础上,提出设置拦挡坝、防护提、排导槽工程相结合的治理方案,以期为达到泥石流治理,类似泥石流灾害防治提供参考借鉴。     

泥石流防治对策与新方法

基于云南地质灾害防治历程和云南高原泥石流防治面临的问题,提出了资源与环境理念的泥石流防治对策与新方法。泥石流防治的基本对策是实施泥石流全流域地质灾害链的系统防治;其目标既要减灾防灾,同时保护土壤资源,兼顾实现砂石料与土壤资源的开发利用,还要避免形成堰塞湖及河湖淤积等新的环境问题;泥石流防治一是通过水土保持工程技术改善流域生态环境,减缓泥石流蓄势速度(可流动松散物质的积蓄速度),二是科学分离和处理泥石流固体物质,变“拦挡、疏排”为“拦淤、清淤”,将泥石流泥沙作为资源开发利用,将“固床、护岸,拦挡、疏排”改进为“保土、稳坡,固床、护岸,拦淤、清淤”。