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。     

泥石流冲击弧形拦挡坝动力响应研究

泥石流冲击过程中,坝基位置处承受了较大冲击力,易引起该位置出现应力集中而导致局部冲击破坏。为此,将竖向拦挡坝结构优化为弧形拦挡坝,并基于动量及能量守恒开展泥石流冲击弧形拦挡坝理论计算研究,推导泥石流对弧形拦挡坝的冲击力及爬升高度计算公式。为验证理论公式的正确性,进一步开展泥石流冲击弧形拦挡坝物理模型试验。研究结果表明:物理模型试验结果与所推导的理论公式计算结果具有较高的拟合度,该理论公式可适用于泥石流对弧形拦挡坝的冲击计算;泥石流流速、冲击力、爬升高度与泥石流沟道纵坡坡度呈正相关关系;冲击力及爬升高度主要受弗洛德数Fr、泥石流沟道纵坡坡度α、拦挡坝弧形半径R控制,并与Fr呈二次方正相关,与泥石流沟道纵坡坡度α的余弦值成反比;与竖向型拦挡坝结构相比,弧形拦挡坝结构在爬升高度上无显著影响,然而可较大程度降低泥石流对坝体的法向冲击力,局部结构增强也使得坝体结构强度得到提升。该研究可为泥石流拦挡坝工程的结构设计提供理论及技术支持。     

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。     

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。     

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.     

泥石流拦挡坝之虞

论述了拦挡坝溃决的危害性,分析了拦挡坝产生坝体破坏、坝基破坏和坝肩坡坏的主要原因,提出了防止拦挡坝溃决的措施。     

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。     

泥石流防治措施与冲击力研究进展

泥石流是一种世界范围内各个历史时期均普遍发生的地质灾害现象,尤其频发于地震多发的山地地区,每年均给人民的生命财产造成重大损失.为了应对这种暴发突然,来势凶猛,破坏力强的泥石流灾害,一系列防治措施应运而生.系统总结泥石流的防治措施.泥石流的防治措施可分为结构化措施和非结构化措施.其中结构化措施包括拦挡坝、拦挡网、导流渠、沉淀池和植被防护措施等,其设计依据可通过泥石流冲击力模型获取.泥石流冲击力模型可分为静力模型、动力模型.非结构化措施即建立泥石流预警和预报系统体系.      

浆砌石拦挡坝稳定性验算及在泥石流灾害治理中的应用

在对泥石流沟进行详细的地质勘察的基础上,对北京市密云县前火石岭泥石流灾害设计浆砌石拦挡坝进行治理,并对拦挡坝进行了稳定性计算,得到了坝体相关参数及3种设计工况下的抗滑稳定系数、抗倾覆稳定性和地基稳定性。该方案的设计实施,将有效削弱泥石流的致灾能力,降低泥石流对前火石岭村村民生命财产及村内公共设施的威胁,对于维护社会与生态环境的稳定具有积极意义。     

对三眼峪泥石流以往防治措施的反思

“8．8”舟曲特大山洪泥石流灾难惨重,引起国内外工程地质界的广泛关注。调查发现,以往的防治工程在这次特大泥石流中彻底被摧毁,防护能力完全失效,对此应深刻反思,吸取教训。在现场调查的基础上,通过离散元数值模拟和理论分析计算,得出浆砌块石拦挡坝抗泥石流冲压强度不足,泥石流流量与排导工程断面不匹配,排导沟行洪能力严重不足和弯道过多曲率较大等结论。这些问题的思考与认识可作为灾后治理工程方案论证的借鉴。     

舟曲县三眼峪沟特大型泥石流的形成和运动特征

2010年8月8日凌晨,舟曲县城北侧三眼峪沟和罗家峪沟暴发了自1949年以来强度最大的特大山洪泥石流灾害。本文基于现场调查,对三眼峪沟泥石流的运动特征进行了分析。该流域泥石流的特征显示,三眼峪沟"8.8"泥石流在流域中游已基本形成,但是,由于沟谷不同地段沟谷形态及固体物质的特征不同,泥石流在冲淤和流量方面差异显著。三眼峪沟的两个支沟汇合后,泥石流流量迅速增大,但其最大峰值流量未形成叠加,主沟出山口处最大峰值流量达1833.18m3/s。     

甘肃省舟曲地质灾害发育特征及典型地质灾害剖析

甘肃省舟曲县因发生＂8.8＂特大山洪泥石流灾害而倍受世人关注。本文在概述县域自然地理条件,地质背景及生态环境变化的基础上,深入讨论了舟曲县地质灾害的类型、分布、规模、稳定状态及危害性特征,并以泄流坡滑坡和三眼峪泥石流为例,详细分析了地质灾害的影响因素、发育特征及危害评估,以期对正在舟曲实施的地质灾害防治工程有所帮助。     

泥石流巨石冲击下的钢构格栅坝动力响应分析

泥石流中的巨石冲击是造成拦挡结构破坏的最直接因素,因此设置钢构格栅坝拦截大石块,对减小泥石流冲击破坏有十分重要的作用。本文就钢构格栅坝结构模型,利用国际通用计算动力荷载的非线性有限元软件ANSYS/LSDYNA进行数值模拟。用钢球模拟巨石,分别在格栅坝中间榀顶层梁柱节点和中间榀顶层柱中部施加冲击荷载,分析在冲击荷载作用下结构的动力响应。结果表明：作用在结构上的冲击力大小与被冲击构件刚度大小密切相关,被冲击构件刚度越大,结构受到的冲击力越大,反之,冲击力越小;钢构格栅坝在冲击作用下,冲击作用部位、结构支座部位及梁柱节点部位响应较大,设计时应予以加强;且钢构格栅坝不同位置遭受冲击作用时结构响应完全不同,与冲击力作用在梁柱节点时相比较,冲击力作用在构件中部时结构整体响应明显较小。该结果为泥石流拦挡工程中钢构格栅坝的设计提供了参考。     

四川布拖县扎台沟泥石流微地貌及成灾特性

扎台沟为一老泥石流沟,历史上曾多次发生过泥石流。通过野外考察、实验分析和理论计算,扎台沟流域面积4.86km2,主沟长4.53km,主沟平均纵比降420‰。共发育5条主要支沟,流域切割密度2.19km/km2,源头海拔3100m,沟口海拔1197m,主沟相对高差1903m,与西溪河以62°交角汇入。扎台沟为中高频率-中大规模粘性泥石流沟,目前已辩明,近1000a内至少发生过3次大规模泥石流,泥石流重度2.0t/m3,沟道堵塞系数1.5。扎台沟50a一遇和100a一遇泥石流流量分别为155.77m3/s和178.19m3/s;50a一遇和100a一遇泥石流固体物质冲出量分别为16.39×104m3及18.14×104m3,是一条中度危险的泥石流沟,对下游水电站其中一处拟选坝址有一定影响。如无法避开扎台沟泥石流对拟选坝址的影响,可考虑对该泥石流沟采取选择性整治工程措施。     

四川省泸定县深家沟泥石流特征及危险度评价

2006年7月14日泸定县深家沟暴发了一场灾害性泥石流,平均流速6.3m/s,由于泥石流位于县城,造成了较为严重的财产损失.流域面积小、坡陡、沟道短且比降较大是深家沟的主要特征.深家沟属于中度危险的泥石流沟,该沟一次泥石流最大堆积危险范围10633m2,最大堆积长度为147m,最大堆积厚度为1.45m.其防灾减灾措施主要是植树造林,拦挡排导,提高下游的排导能力.     

Case study of a giant debris flow in the Wenjia Gully, Sichuan Province, China

The debris flow, which was triggered in the Wenjia Gully on August 13, 2010, is an extreme example of mass movement events, which occurred after the Wenchuan earthquake of May 12, 2008. This Earthquake triggered in the Wenjia Gully the second largest co-seismic landslide, which can be classified as a rockslide-debris avalanche. A lot of loose sediments was deposited in the basin. In the main so called Deposition Area II of this landslide, with a volume of 30?×?10⁶?m³, flash floods can easily trigger debris flows because of the steep bottom slope and the relative small grain sizes of the sediments. The largest debris flow of August 13, 2010 destroyed the most downstream dam in the catchment during a heavy rain storm. The debris flow with a peak discharge of 1,530?m³/s and a total volume of 3.1?×?10⁶?m³ caused the death of 7 persons, 5 persons were missing, 39 persons were injured and 479 houses buried. After three rainy seasons, only 16?% of the landslide-debris deposition was taken away by 5 large-scale debris flow events. Since the threshold for rainfall triggered debris flows in the Wenjia Gully and other catchments drastically decreased after the Wenchuan Earthquake, new catastrophic events are expected in the future during the rainy season.     

安徽省祁门县石荣沟泥石流发育特征及发展趋势分析

石荣沟区降雨量丰富，多暴雨。支沟纵坡陡，沟谷内分布的变质砂岩、泥页岩，由于受多组构造裂隙的共同作用，滑坡、崩塌发育，这为泥石流的形成提供了物质条件。文章在野外调查的基础上，从地质、地貌、水文地质、气候和人为活动等条件入手，对石荣沟泥石流的发育条件、灾害特征和发展趋势进行了分析，并初步预测其未来变化趋势，为流域的综合治理提供了科学依据。     

甘肃舟曲县牙豁口滑坡发育特征与成因分析

2019年7月16日,位于舟曲—化马深大活动断裂带的舟曲县牙豁口发生滑坡,滑坡长1 920 m,宽50~190 m,体积212×10⁴ m³,为典型的推移式大型长条状断层破碎带堆积层滑坡。滑坡自上而下沿原老滑道分级分块逐步发育形成,滑动历时近50天,最大滑距500 m,滑坡破坏X414县道、养鸡场等,并使岷江呈半堵塞状态,影响汛期行洪安全。通过现场调查、监测、无人机测量、岩土试验和收集历史滑坡资料,对牙豁口滑坡形成的地质环境、滑坡发育历史、滑坡分级分块特征、滑动过程和成因进行了系统研究。牙豁口滑坡分为上、下相对独立的两级滑坡。上级滑坡又可分为南支滑块和北支滑块两部分,在老滑坡的基础上长期孕育发展,上级滑坡北支滑块在2013年前就已活动,2019年7月16日上级滑坡南支滑块开始剧烈滑动,并推挤北支滑块前部一同复活滑动。上级滑坡约10×10⁴ m³滑体下滑加载于下级滑坡,下级滑坡于7月24日由上向下逐步扩展变形和滑动,下级滑坡又可分为上、中、下三段滑体,滑坡前缘于8月10日达到岷江边,使岷江呈半堵状态。牙豁口滑坡总体具有孕育历史悠久、滑动历时长、滑动速度较低、分级分块差异性滑动的特点。长期活动的深大断裂带及凹槽状地形、软弱易滑的灰黑色风化破碎炭质板岩、地下水和大气降水的强烈作用、两侧崩滑体的堆积加载是滑坡发生的主要原因。     

四川省金川县城区红桥沟、蔡家沟泥石流及其防治

红桥沟、蔡家沟为大渡河上游（大金川）右岸的一级支沟,位于四川省金川县城区,曾多次发生过严重的泥石流灾害,直接威胁金川县城的安全。这两条沟的泥石流均为粘性泥石流,重度为2．10—2．25t／m^3,具有松散固体物质以表层滑塌及崩塌补给为主,成灾快,危害严重,活动频率较高,暴雨是泥石流的激发因素等特征。在分析红桥沟、蔡家沟泥石流性质及活动特征的基础上,提出拦、停、排的防治工程设计方案,工程实施后取得了很好的减灾及生态、环境效益。