[发明专利]阶梯-深潭型泥石流排导槽的设计纵比降测算方法及应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种适用于很大沟床纵比降泥石流沟的阶梯-深潭结构型泥石流排导槽设计纵比降测算方法，及其在阶梯-深潭型泥石流排导槽纵断面设计中的应用。

背景技术

我国地质灾害多发，泥石流作为主要的山地灾害之一，给人民生命财产安全和生产生活带来了严重影响，对山区经济发展也产生了一定的制约作用。尤其是“5.12”汶川Ms8.0级大地震之后，震区泥石流活动因物源丰富、地形地貌条件优越，具有易堵溃、低临界雨量、高频率、高容重等特点，震后有相当数量的泥石流活动集中在流域面积＜5km²、沟道纵比降＞20％，甚至达50％的沟道或坡面上。这类多物源、大比降泥石流沟在形成条件上与东川蒋家沟泥石流和成昆铁路沿线众多泥石流沟有着明显差异，目前常用的泥石流防治工程技术已经不能满足当前泥石流工程治理需求。

针对沟床比降很大的泥石流沟，目前常用的全衬砌型泥石流排导槽(俗称V型槽)和肋槛软基消能型泥石流排导槽(俗称东川槽)均不太适用。陈晓清等人以消能的观点为指导思想，提出了一种适用于很大沟床纵比降泥石流沟的阶梯-深潭结构型泥石流排导槽(申请号201410001807.7)，其中描述了“梯-潭”槽的结构特征，分析了“梯-潭”槽的排导原理，但对其具体设计参数确定及纵比降特性的计算方法并未涉及。

现有的排导槽纵比降设计区分泥石流性质，分别按照稀性泥石流和粘性泥石流来考虑，并以不淤纵坡为下限，以防冲的限制断面流速对应的纵坡为上限，得到经验取值：对于稀性泥石流合理纵坡为3％～10％，对于粘性泥石流合理纵坡为5％～18％。部分震后泥石流沟道纵比降＞20％，甚至达50％，上述经验取值无法应用于这类泥石流沟道。阶梯-深潭结构型泥石流排导槽具有间接降低泥石流分段排泄纵坡的特性，但难点在于如何定义适当的参数、建立各参数之间的关系，定量评估这一特性，并将其应用到工程设计。

发明内容

本发明的目的就是针对现有技术的不足，提供一种阶梯-深潭型泥石流排导槽的设计纵比降测算方法及其应用，该方法基于严格的理论推导，并定义有物理意义的无量纲参数，能够合理确定阶梯-深潭型泥石流排导槽的设计纵比降，为排导槽的纵断面设计提供依据，计算简便，计算结果精度高，能适应实际工程需要。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：

本发明提出一种阶梯-深潭型泥石流排导槽的设计纵比降测算方法，所述阶梯-深潭型泥石流排导槽包括排导槽槽底及其两侧的排导槽侧墙，所述排导槽槽底包括若干按一定间距设置的全衬砌的阶梯段和充填于上下游阶梯段之间的深潭段；所述阶梯段包括位于上游的上端齿槛、位于下游的下端齿槛、及连接上端齿槛和下端齿槛的全衬砌底板；所述深潭段包括钢索网箱体护底，设于钢索网箱体护底上方、紧贴下游阶梯段上端齿槛的钢索网箱体缓冲层，以及设于侧墙、钢索网箱体护底、上游阶梯段下端齿槛和钢索网箱体缓冲层包围空间内的块石；钢索网箱体护底和钢索网箱体缓冲层的结构均为钢索网包裹块石；所述深潭段顶面与下游阶梯段的最高处平齐。

本发明提出的阶梯-深潭型泥石流排导槽的设计纵比降测算方法，其理论推导如下：如说明书附图1所示，推导以排导槽设计总长度L、阶梯段悬空高度H、深潭段数量n、深潭段长度L₁和阶梯段长度L₂为参数的排导槽设计纵比降i与天然沟道平均纵比降i₀关系，并建立阶梯-深潭型泥石流排导槽的设计纵比降计算方法。

如附图1所示，排导槽起点与终点之间，沟道纵坡满足：