V型排导槽防治泥石流灾害

云南1990年至今推广应用V型槽防治泥石流灾害，对多条泥石流工程防治实践与试验研究的总结，介绍云南泥石流的特点、V型排导槽防治泥石流原来以及V型槽技术治理泥石流灾害的优点。     

泥石流V型排导槽防治理论及应用研究

泥石流是造成云南省直接经济损失最高的地质灾害。云南省在防治泥石流方面总结出一套“稳、拦、排、截”等工程和植物措施相结合的综合治理办法,V型槽属排导措施中的一种。在云南31条泥石流防治工程实验与实践中,突破泥石流排导最小纵坡和槽型最小曲线半径的理论限制,创造了在部分沟段排导槽最小纵坡3‰、最小曲线半径仅为槽宽的3倍仍能顺畅排导泥石流的效果,改善了纵坡连接代数差的范围,认识到平面曲线段(弯道拐点)和纵坡变坡点不能叠加的问题,发展了复式V型槽。     

泥石流排导槽研究进展及发展方向

泥石流是我国最常见的地质灾害之一,在5.12汶川地震后表现得尤为突出。排导槽作为一种结构简单、经济适用的防护措施在泥石流的防治工程中发挥了重要作用。本文简要阐述了泥石流排导槽的发展历程,重点分析比较全衬砌槽和软基消能型槽的结构特点、排导原理、优缺点及适用范围,其中全衬砌槽束水冲砂的特点增加泥石流的排泄,减少淤积,适于下游有广阔停淤区域或主河有足够输移能力的泥石流;而软基消能槽设置贯穿型横向潜槛,增大摩擦,降低流速,适于下游有城镇、铁路、工厂等重要基础设施的泥石流;分别从横纵断面优化、材料选择等角度总结了排导槽的研究进展:初步界定排导槽合理纵比降为3°～10°;横断面上对矩/梯形、圆形、V形等几种主要槽型水力条件进行分析比较,得出圆形断面最优;尝试运用高强混凝土等新型材料或结构增加排导槽的抗磨强度,延长其使用年限;综合考虑泥石流地质地貌背景、水文条件、施工难易程度、经济与否等多方面因素,选择最合适的排导工程;指出随着各项土木工程中生态需求的日益增长,今后研究工作中应加强模型试验,尤其是交错齿槛等生态型泥石流排导槽的研究,进一步完善泥石流排导槽的优化设计体系。     

Ⅴ型排导槽防治泥石流灾害

云南1990年至今推广应用Ⅴ型槽防治泥石流灾害,对多条泥石流工程防治实践与试验研究的总结,介绍云南泥石流的特点、Ⅴ型排导槽防治泥石流原来以及Ⅴ型槽技术治理泥石流灾害的优点.     

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%。     

河南卢氏县罗家沟泥石流灾害及其防治

通过对罗家沟地形地貌、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,针对该泥石流具有危险性高、流量大、流速缓的特点,结合受灾害对象及其分布区域与整体布局的关系,按照防治结合、因地制宜、重点突出的原则设置了以排为主、挡土墙、排导槽、防护堤加板涵的综合治理方案。     

门头沟区斋堂镇东河沟泥石流发育特征及防治工程

泥石流是北京地区危害性严重的地质灾害之一,其形成原因复杂、暴发突然、危害性大。针对门头沟区斋堂镇向阳口村东河沟泥石流发育特征,通过钻探、槽探、试验、物探等勘查手段,查明泥石流发育的自然环境、形成条件、基本特征及危害,对重要泥石流特征值包括泥石流流体重度、流速、流量、一次冲出量、一次固体冲出物质总量、泥石流整体冲压力、爬高和最大冲起高度等,进行定量计算。并根据勘查成果和泥石流沟发育特征,设计以稳拦、排导、清淤为综合工程治理思路,采用钢筋混凝土拦挡坝、浆砌石谷坊、排导槽、挡墙、沟道清理工程等多种措施,进行综合防治。     

黄土梁滑坡型泥石流2~#沟工程治理及效果评价

目前对谷坊、拦砂坝、排导槽等治理措施研究较多,但对滑坡型泥石流的治理研究较少。2008年9月24日,四川省北川县陈家坝乡黄土梁发生特大滑坡,诱发其下游的2~#沟发生特大泥石流,导致沟口103国道被掩埋,堵塞都坝河。为防止泥石流再次发生,对2~#沟泥石流进行了工程治理及治理效果评价。治理措施采用"2~#沟中游4座浅拦坝+2~#支沟中游3座浅拦坝+下游起点设置总长34.7 m束流堤,总长156.4 m排导槽,终点设置总长22.1 m导流堤,排导槽与103国道相交处,采用桥梁工程跨越排导槽",中游和下游统筹的治理方案,并分析了各分项治理工程的作用。与2008年9月24日暴雨相比,2013年8月7日和2016年7月21日2次强降雨活动未发生泥石流灾害,验证了黄土梁2~#沟泥石流防治工程效果较好,为类似滑坡型泥石流工程防治提供了参考。     

云南省维西县二道河泥石流灾害防治技术应用及研究

云南省维西县二道河泥石流至今已有数百年历史 ,近年来 ,随着人类活动对自然环境的破坏加剧 ,生态环境日趋恶化 ,泥石流几乎年年都爆发 ,且次次造成灾害。 2 0世纪 90年代初中期曾进行过治理 ,基本控制了泥石流灾害的漫延和发展。但在二道河泥石流汇入永春河处 ,输砂能力差、堵河严重 ,使排导槽向上游回淤、漫槽形成灾害。本文针对二道河泥石流灾害的特点 ,综合多方面的比选结果 ,采用以V型槽排导为主的最佳续治方案。     

公路泥石流防治结构冲磨性能优化研究

作为山区公路一种典型地质灾害的泥石流是液相泥浆与固相岩土的二相混合流,对防治结构的磨蚀破坏极其严重,使防治结构的有效使用寿命缩短35%~50%,降低了防治结构安全性能,严重威胁公路交通的正常运营。为增强防治结构耐久性、提高公路交通的安全性能,作者通过泥石流与防治结构的偶合作用、流体力学理论与固体磨蚀原理,从结构设计和构造材料两方面对防治结构的抗磨性能进行了研究,创建了既能避免泥石流直接冲撞、又能降低泥石流磨损的防治结构轴线方程。根据磨蚀量计算理论,对四川西昌平川泥石流防治结构的磨蚀量进行对比计算,优化后的磨蚀计算量约为优化前的36%,抗御泥石流冲击磨蚀的能力得到显著地增强,显示了优化防治结构的优越性。研究成果为合理设计速、排结构与拦渣坝等防治结构提供了理论依据。但是,作为2相流的泥石流,对防治结构的粘滞、摩擦作用是一个非常复杂的过程,也是正确计算磨蚀量的关键参数之一。因此,进一步展开泥石流体物性研究具有重要价值。     

南水北调中线典型承压水地层渠段渗流场数值分析

南水北调中线工程中,渗流问题是影响渠道衬砌及渠坡稳定的关键因素之一,在具有承压水地层的深挖方渠段尤其如此。为更全面分析该类渠段渗流场分布特征及渗控措施合理性,采用渗流自由面、密集排水孔三维有限元精细模拟技术,针对典型深挖方渠段建立渗流模型,模拟渠道渗流场分布,分析渗控措施的效果。结果表明,在具有承压水地层渠段布置排水垫层,并结合逆止阀以及渠坡排水孔等综合措施,能有效降低渠底衬砌板下扬压力,为工程安全运行提供有力保障。     

坝体渗流与边坡稳定性研究

在有渗流坝体中,支持毛细水在垂向与横向上都传递静水压力;它与饱水带构成统一的渗流场,一起进行着横向渗流。因此,对坝体应力分布的研究要同时考虑孔隙水压力和渗流驱动力的作用。如将坝体两坡的静水压力(面力)转做渗流驱动力(体力)时,则其分布范围不仅包括浸润曲面以下的饱水带,而且也包括支持毛细水带;在任一点的作用方向与流向相同。横向渗流速度在垂向上呈不等值分布,存在高速带,故渗流驱动力的大小也不是均布的。     

Undrained creep failure of a drainage canal slope stabilized with deep cement mixing columns

This paper presents an analysis of the slope failure of a Suvarnabhumi drainage canal during construction. The Suvarnabhumi drainage canal project includes a large drainage canal with a road on both sides. The width of the bottom of the drainage canal is 48.0 m, the depth of the drainage canal is 3.0 m, and the length of the drainage canal is 10.5 km. Because the project was constructed on very soft Bangkok clay, deep cement mixing (DCM) columns were employed to increase the stability of the excavated canal. The failure of the drainage canal slope occurred 25 days after the end of excavation. The field monitoring data show that lateral movement of the canal slope continuously increased with time, which caused failure due to the instability of the canal slope. The time-dependent deformation and undrained creep behavior of very soft clay was suspected to be the cause of the canal failure. A laboratory investigation of undrained creep behavior and a finite element analysis (FEA) using the soft soil creep (SSC) model were performed to confirm the causes of the canal failure. The results indicate that very soft clay specimens that are subjected to deviator creep stress levels of 70 and 100 % of the peak strength failed by creep rupture within 60 days and 8 min, respectively. The factor of safety for the canal slope, which was obtained from the FEA, shows significant reduction from the initial value of 1.710 to 1.045 within 24 days after the end of excavation due to the effect of undrained creep. This paper also describes a solution method that is applied to a new section of the canal. Field monitoring and an FEA of the new trial section were performed to prove the effectiveness of the solution method.     

纵横波速度比在东胜气田致密低渗储层流体识别中的应用

东胜气田锦72井区盒1段储层纵向非均质性强,含气饱和度差异大,气水赋存状态多样,预测有效储层是目前勘探开发的关键问题。笔者结合测井数据,采用统计、对比研究方法,建立盒1段致密低渗储层流体测井响应特征及识别标准。理论证明,含气砂岩随着含气饱和度升高,纵波速度和横波速度都降低,但是纵波速度比横波速度变化大,因此,纵横波速度比降低。在此理论基础上,通过交会图分析,定量化识别出储层流体,同时采用纵横波速度比反演与纵波阻抗反演分析,明确了研究区盒1段气水分布规律及其空间展布特征,为研究区油气勘探提供依据。     

非均匀沙运动特性试验

天然河流床沙通常为非均匀沙,准确把握非均匀沙颗粒运动规律是模拟和预测天然河流河床演变的基础。开展了恒定均匀流条件下的非均匀沙推移质运动水槽试验,床沙粒径范围为0.10~20 mm。利用摄像机从顶部拍摄了粗化条件下的推移质颗粒运动,获取大量非均匀沙颗粒的运动轨迹,提取了颗粒运动速度、走停时间等基本运动参数,推移质运动颗粒粒径范围为0.74~8.19 mm。试验结果表明,非均匀沙床面聚集体或大颗粒使推移质颗粒运动方向发生改变,与均匀沙成果相比,非均匀沙推移质颗粒的纵向运动速度减小,横向运动速度增大;推移质颗粒纵向运动速度遵循指数分布,单次运动速度遵循Γ分布,横向运动速度及运动速度矢量角则遵循正态分布。     

吹填软土低位真空预压室内试验及其数值模拟

以天津滨海新区临港工业区吹填软土为试验材料,以普通型竖向排水板、改进型竖向排水板及改进型横向排水板进行室内低位真空预压试验。结果表明,利用普通型竖向排水板进行低位真空预压试验,在真空-堆载联合作用下,28 d表层土体强度达到10 kPa,但中间土体强度偏低,整体呈两边硬中间软的夹心层;以改进型竖向排水板进行低位真空预压试验,前10 d土体强度增长与普通型竖向排水板试验接近,后期土体强度增长明显比前者快,28 d表层土体强度达到12 kPa,中间土体强度略有提高,但整体均匀性仍较差;以改进型横向排水板进行低位真空预压试验,28 d表层土体强度达到11 kPa,强度增长比改进型竖向排水板试验慢,但中部土体强度和整体均匀性均优于改进型竖向排水板试验。基于上述试验成果,运用有限元模拟低位真空预压试验过程,计算沉降量和孔隙水压力并与实测数据对比,发现两种竖向排水板试验计算结果与实测数据吻合较好,改进型横向排水板试验稍差,但基本上都能反映低位真空预压过程中土体沉降量和孔隙水压力变化趋势。