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。     

锚杆在泥石流防治工程中的应用前景

从锚杆的工作原理出发 ,探讨锚杆在泥石流防治工程中应用的可能性。认为锚杆可以增加重力坝或格栅坝的稳定性 ,大幅度减少重力坝或格栅坝的工程量 ,应用前景广阔。介绍新型回收式锚杆的特点 ,并提出移动式格栅坝的设想     

烧房沟滑坡型泥石流工程治理及效果分析

国内对泥石流治理措施谷坊坝、格栅坝的作用和效果研究较多,而对滑坡型泥石流的综合治理措施和效果研究较少。2010.8.14强降雨过程导致汶川震区映秀镇烧房沟滑坡型泥石流暴发,通过分析其运动过程和现状沟道特征,结合滑坡堵点和沟道深切的特点,治理工程采用防堵防切综合工程结构形式:上游谷防群+中游抗滑桩、挡土板和肋板护脚护底+下游3座格栅坝+渡槽明洞跨越G213,并分析各分项工程作用:减弱龙头动能+控制LS01堵点、保护鞋尖+拦粗放细、顺畅排导。最后利用2010.8.14与2013.7.10的历史降雨量和固体参与量对比、工程治理前后动储量对比和各分项工程治理前后的沟道特点对比,验证了烧房沟滑坡型泥石流综合治理工程的效果良好。为今后震区滑坡型泥石流工程防治提供参考。     

格栅坝（桩林）混凝土施工质量及温度控制

结合舟曲县罗家峪沟泥石流灾害治理工程格栅坝钢筋混凝土施工实例,介绍在受限条件下大体积混凝土在施工中采用质量控制技术措施及控制温度裂缝,为类似格栅坝混凝土施工提供借鉴。     

桩基础在大型泥石流拦砂坝中的应用

"5.12"震后,震区泥石流处于高发期。拦砂坝是目前泥石流治理工程中主要的工程措施,新近泥石流堆积体上修建重力式拦砂坝对地基和基础要求较高。以魏家沟泥石流治理工程1#拦砂坝实例,分析桩基承台基础在泥石流治理工程中的应用,并为类似工程的治理提供参考。     

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。     

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。     

SNS泥石流防治柔性格栅坝的功能原理及其应用

本文介绍了以钢绳网为主要特征的ＳＮＳ泥石流防护柔性格栅坝的３种坝型及其功能原理和设计原则,从而表明了该项技术在产品标准化、高防冲击能力、施工快速方便且节省材料与投资方面具有较好的推广应用前景,同时简单介绍了该项新技术在东尼石流综合治理中的应用。     

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。     

水泥土桩联合土工格栅复合地基的离心模型试验研究

在软土地基上修筑路堤需要兼顾承载力和变形两方面的要求。针对山区沟谷软基的特点,采用了夯实水泥土桩与土工格栅联合加固的方法,是一种创新,选择合适的试验手段来研究该种型式的复合地基对于工程设计和施工具有重要意义。通过离心模型试验,模拟夯实水泥土桩联合土工格栅复合地基上路堤的填筑进程,水泥土桩采用石膏柱模拟,土工格栅采用预拉伸加筋格网模拟,试验得出了该种复合地基的工程特性。夯实水泥土桩具有较好的加固基础作用,格栅的主要作用是均衡上部荷载和减小差异沉降,采用夯实水泥土桩联合土工格栅的复合地基形式可以满足沟谷软基的沉降控制要求,其最终结论可以为设计和施工提供参考。     

泥石流危险性分区及其在泥石流减灾中的应用

泥石流是一种突发性山地灾害,至今尚缺乏准确有效的预报方法。减灾工程也只能对一定规模的泥石流起到防御作用。泥石流危险性分区在泥石流减灾中具有重要作用。以泥石流运动数值模拟为基础,以数值模拟获得的流速和流深等参量为分区指标的危险性分区是泥石流危险性分区研究的重点和发展方向。其中,泥石流危险性动量和动能分区充分反映了泥石流的破坏能力,可以提供更为精确的定量化的分区结果。该类分区方法在城镇等有重要危害对象的泥石流减灾中具有广泛的应用。不仅可以应用于泥石流危险区和安全区的划定、泥石流灾害预估、泥石流临灾预案制定、泥石流抢险救灾方案制定和泥石流灾情评估等,还可以应用到山区土地利用规划、山区城镇建设规划和财产保险评估等领域,并起到防灾和减灾的作用。     

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。     

Comprehensive hazard assessment and protection of debris flows along Jinsha River close to the Wudongde dam site in China

The occurrence of debris flows close to a hydropower dam not only threatens human lives and structures, but also affects the stability of the dam. Therefore, hazard assessment and protection of debris flows close to the dam are particular and important. In this paper, 3 S (Geographic Information System, Global Positioning System, and Remote Sensing) technologies are applied to determine the characteristics of debris flows. Characteristics that can affect debris flow assessment are classified and extracted. Based on the determined characteristics, the extension theory, which is used for solving incompatibility and contradiction problems, is applied to hazard assessment. In this paper, the idea of self-protection is proposed for debris flow gully protection. The prevention procedures are detailed, including filling of lower reaches and design of drainage works.     

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。     

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。     

四川泸沽铁矿大顶山矿区泥石流及其防治

大顶山支沟为一典型矿山泥石流沟。其根本原因是由于人为开矿弃渣所造成。流域面积1．8km^2，支沟长2km，沟床平均纵比降38．5％。松散固体物质储量在700万m^3以上，一旦遭遇强暴雨，极易形成泥石流。50年一遇设计频率的泥石流流量为364m^3／s，100年一遇设计频率的泥石流流量为419m^3／s。拦砂坝设计高度20m，最大基础埋深8m，高出原沟床面12m，可拦挡松散固体物质32万m^3。在设计频率下发生的泥石流，拦砂坝可以有效拦挡，不会对盐井沟3号拦砂坝造成直接危害。大顶山支沟泥石流防治工程的日常维护需按设计书的要求进行。此外，建议在汛期加强巡查，人工爆破沟内直径大干1m的石块，禁止在沟内及山坡上，特别是排土场上乱挖滥采矿石，以免加速废石矿渣向下游输送运移。同时继续实行封山育林，努力恢复植被覆盖，增大排土场人工堆石坡的稳定性。     

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%。     

Initiation process of debris flows on different slopes due to surface flow and trigger-specific strategies for mitigating post-earthquake in old Beichuan County, China

The 12 May 2008 Wenchuan earthquake (Ms 8.0) in China, produced an estimated volume of 28 × 10⁸ m³ loosened material, which led to debris flows after the earthquake. Debris flows are the dominant mountain hazards, and serious threat to lives, properties, buildings, traffic, and post-earthquake reconstruction in the earthquake-hit areas. It is very important to understand the debris flow initiation processes and characteristics, for designing debris flow mitigation. The main objective of this article is to examine the different debris flow initiation processes in order to identify suitable mitigation strategies. Three types of debris flow initiation processes were identified (designated as Types A, B, and C) by field survey and experiments. In “A” type initiation, the debris flow forms as a result of dam failure in the process of rill erosion, slope failure, landslide dam, or dam failure. This type of debris flow occurs at the slope of 10 ± 2°, with a high bulk density, and several surges following dam failure. “B” type initiation is the result of a gradual increase in headward down cutting, bank and lateral erosion, and then large amount of loose material interfusion into water flow, which increases the bulk density, and forms the debris flow. This type of debris flow occurs mainly on slopes of 15 ± 3° without surges. “C” type debris flow results from slope failures by surface flow, infiltration, loose material crack, slope failure, and fluidization. This type of debris flow occurs mainly on slopes of 21 ± 4°, and has several surges of debris flow following slope failure, and a high bulk density. To minimize the hazards from debris flows in areas affected by the Wenchuan earthquake, the erosion control measures, such as the construction of grid dams, slope failure control measures, the construction of storage sediment dams, and the drainage measures, such as construction of drainage ditches are proposed. Based on our results, it is recommend that the control measures should be chosen based on the debris flow initiation type, which affects the peak discharge, bulk density and the discharge process. The mitigation strategies discussed in this paper are based on experimental simulations of the debris flows in the Weijia, Huashiban, and Xijia gullies of old Beichuan city. The results are useful for post-disaster reconstruction and recovery, as well as for preventing similar geohazards in the future.