[发明专利]一种扰流消能的全衬砌泥石流排导槽及其施工方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种山洪泥石流防治技术，特别是涉及一种具有消能墩、扰流消能的全衬砌泥石流排导槽，及其施工方法和应用。

背景技术

泥石流作为山区常见的一种自然灾害，具有暴发突然、运动快速、破坏力强等特点，严重制约山区的经济建设和社会发展。随着我国西部山区经济的快速发展，人类活动范围的不断拓展，以及极端降雨的增多，未来山区的泥石流灾害将逐渐增多，防治的任务也将会更加繁重。通过适当的工程措施可以有效地防治泥石流灾害，而排导槽作为防治工程中减灾效果良好的一类主体工程在泥石流防治工程中广泛应用，尤其是在汶川地震后修建的泥石流防治工程中。

目前，排导槽工程技术成熟并广泛应用的有两种类型：全断面衬砌型槽和肋槛软基消能槽。其中，全断面衬砌型槽因结构简单、施工方便等特点而运用广泛，但由于泥石流具有很强的冲刷磨蚀力，对排导槽的冲击磨蚀破坏大，容易致使全衬砌排导槽槽底磨蚀严重，甚至泥石流对部分排导槽形成揭底冲刷，导致排导槽槽底磨穿，侧墙基础外漏，失去排导功能。因此，全衬砌排导槽后期的修复费用和运行维护费用也将大幅度增加。

发明内容

本发明的目的就是针对现有技术的不足，针对目前泥石流在全衬砌型排导槽中过流时、易对排导槽槽底形成磨蚀破坏的情况，提供一种具有消能墩、扰流消能的全衬砌泥石流排导槽，既能够分散泥石流对槽底的磨蚀，又能降低泥石流流速、减弱对槽底的冲刷破坏，达到延长排导槽使用寿命的目的，同时大幅降低排导槽后期的修复费用和运行维护费用。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：

本发明提出的一种扰流消能的全衬砌泥石流排导槽，包括全衬砌的排导槽底板及其两侧的排导槽侧墙，在排导槽中部的底板上设有若干呈梅花型布置的消能墩。通过对泥石流在排导槽内的运动特征进行分析，同时结合在实际工程中泥石流对排导槽槽底的破坏特征，可以发现，泥石流在排导槽入口处的流速小，中部处于加速阶段，泥石流的流速逐渐增大，泥石流在槽内的整体运动和泥石流中大石块的相互碰撞使得排导槽槽底磨蚀严重，而且局部位置会产生冲刷坑，这势必影响排导槽的自身结构安全和长期运行。基于上述分析，针对排导槽中部易遭受泥石流磨蚀破坏的问题，本发明提出在排导槽中部的底板上设置若干呈梅花型布置的消能墩，能够对泥石流产生扰流的作用，在布设梅花型消能墩的区域，泥石流形成“S”型的运动流路，改变了泥石流的运动轨迹，极大地分散了流路也分散了泥石流对槽底的磨蚀，减小了泥石流对槽底的集中冲刷。其上设有消能墩的底板长度为排导槽总长度的1/3。排导槽纵比降i为150‰～350‰。

消能墩的结构型式为正四棱台或圆台，消能墩的下底面面积大于上底面面积，便于维持消能墩结构自身的安全性。正四棱台或圆台的侧面与泥石流运动的方向为斜交，相比正面撞击，冲击力小，能够保证消能墩结构的安全，且制作模具简单，便于施工；若消能墩采用圆柱体，上下底面面积相等，且泥石流正面撞击柱体，易被泥石流损坏；若消能墩采用正三棱台，三个棱角易被泥石流撞击磨蚀；若消能墩采用其他棱台结构，施工时制作模具复杂，不利于施工。

消能墩高度h_d为排导槽深度H的1/10-1/5，且满足消能墩高度h_d小于等于1m；若计算得到消能墩高度h_d＞1m，则h_d取1m。消能墩高度以排导槽深度为依据，若消能墩高度过高，泥石流对消能墩的撞击程度就越大，不利于消能墩自身稳定，同时也会过多地占用排导槽的过流断面面积，影响泥石流过流能力；若消能墩高度过低，则对泥石流的扰动和影响较小，泥深较大时达不到分流和消能的目的。