[发明专利]阶梯-深潭型泥石流排导槽的深潭段深度测算方法

说明书

本发明公开了一种阶梯‑深潭型泥石流排导槽的深潭段深度测算方法。所述测算方法首先确定排导槽设计纵比降i₀、全衬砌底板设计纵比降i₁、排导槽设计宽度B、阶梯段设计长度l、深潭段设计长度L、排导槽设计流量Q，然后根据排导槽阶梯段糙率n和泥石流体容重γ_c确定泥石流进入深潭段时的泥深h_c，接着确定泥石流跃出深潭段时的泥深h₂，最后通过深潭段深度测算公式确定块石顶面与钢索网箱体缓冲层顶面之间的高差h和块石顶面与上游阶梯段最低处之间的高差H。该方法基于水跃理论推导，并结合试验验证，能够合理确定阶梯‑深潭型泥石流排导槽的深潭段深度，为该型排导槽设计提供依据与参考，计算结果精度高，适应实际工程需要。

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深潭段深度测算方法，属于泥石流防治工程、建筑工程设计领域。

背景技术

泥石流是山区特有的一种多相混合体在重力作用下的地表过程或突发性的灾害现象。我国山地面积广阔，地质构造复杂，在山区发育着许多泥石流沟，极大地威胁着山区人民的生产生活。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，但对其结构特征关键参数的确定方法并未涉及。此后，李云等人又提出了阶梯-深潭型泥石流排导槽的设计纵比降测算方法(申请号201510317601.X)和深潭段长度测算方法(申请号201510520560.4)，但对深潭段深度参数的确定均未涉及。

合理确定深潭段深度，能够充分利用梯-潭结构的强消能特性来减小泥石流对排导槽的冲击磨蚀破坏，保障其正常排导功能发挥，减少后期维护成本，延长其使用寿命。目前，针对梯-潭结构型泥石流排导槽深潭段深度的确定还没有科学可靠的设计方法，这也一定程度上限制和阻碍了该新型排导槽结构在实际工程中的推广应用。

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深潭段深度测算方法，该方法从泥石流在梯-潭结构中的运动过程出发，基于水跃理论推导，并结合试验验证，能够合理确定梯-潭结构型泥石流排导槽的深潭段深度，为梯-潭结构型泥石流排导槽的设计提供依据与参考。本发明方法原理可靠，计算过程科学简便，式中参数容易获取，计算结果精度高，特别适用于实际工程的需要。

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深潭段深度测算方法，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。钢索网箱体缓冲层顶面与下游阶梯段的最高处平齐，块石顶面与钢索网箱体缓冲层顶面之间存在高差；所述阶梯-深潭型泥石流排导槽的深潭段深度是指两个高度，即块石顶面与钢索网箱体缓冲层顶面之间的高差h和块石顶面与上游阶梯段最低处之间的高差H。