[发明专利]一种泥石流桩群型拦挡结构及方法

说明书

本发明涉及一种新型泥石流桩群型拦挡结构及方法，包括至少三排桩体；沿泥石流流向，首先放置分流型桩、其次放置导流Ⅰ型桩、最后放置导流Ⅱ型桩；泥石流流经第一排桩时对泥石流进行分流，使泥石流流向不同的功能区；各排桩之间通过曲面引导泥石流的转向，与来流泥石流交汇，形成混杂消能区以对泥石流进行能量耗散；泥石流被逐级分流、引导、转向、对冲后其流速和动能逐级降低，最终降低泥石流运移距离和对防护对象的冲击力，减弱受灾程度和范围，提高防护对象的安全性。与现有技术相比，本发明具有结构受力更为合理、结构更为稳定、经济成本低等优势。

技术领域

本发明属于工程地质领域，尤其涉及一种泥石流拦挡结构。

背景技术

泥石流指在山区因大规模降雨等因素引发的含有大量固体成分的特殊洪流。因其具有密度高、运动速度快、运移距离远，破坏能力强的特点，常常造成极大的财产损失和人员伤亡。

我国是多山国家，在极端气候增多和强烈人类工程活动的背景下，近年来泥石流灾害频发，给人民生命、财产安全构成了极大威胁。因而开发有效的拦挡结构，通过减少泥石流的流速和动能，从而降低泥石流运移距离和冲击力，减弱受灾程度和范围，提高防护对象的安全性，具有重大的社会经济意义。

现有技术中，桩群型拦挡结构是一种行之有效的手段。这种结构通过在泥石流流通区设置桩体阵列，当泥石流经过桩群时，在桩与桩之间形成土拱结构，在泥石流与桩群的相互作用中，土拱结构不断地形成、破坏、重建，造成流动能量损失，从而实现减灾防护目的。

传统桩群型拦挡结构的缺点在于桩体承受冲击力不均匀，第一排桩体承受了最大的冲击力，后面的桩体承受的冲击力依次递减。这种冲击力分布会引发以下效应：（1）第一排桩有最大的破坏风险，当其破坏后，为泥石流提供了更为丰富的物源，产生连锁反应引发下级桩体的破坏，从而使泥石流能量逐级放大，造成巨大损失；（2）在设计时，为满足设计要求，所有桩体都需按照第一排受承受的最大冲击力进行设计，从而造成材料的浪费。

为此，有必要开发一种结构受力更为合理的桩群型拦挡结构，以提高结构的稳定性和经济性。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术存在的问题，提供一种结构受力更为合理，经济安全的泥石流拦挡结构。

为此，本发明采用如下技术方案：

一种新型泥石流桩群型拦挡结构，其特征在于，包括至少三排桩体；

所述桩体包括分流型桩（1）、导流Ⅰ型桩（2）及导流Ⅱ型桩（3），布置方式：

沿泥石流流向，首先放置分流型桩（1）、其次放置导流Ⅰ型桩（2）、最后放置导流Ⅱ型桩（3）。

所述的一种新型泥石流桩群型拦挡结构，其特征在于，

所述分流型桩（1）截面为梯形和半圆的组合体，由第一分流短边（8）、第一导流短边（9）、第一导流长边（11）及第一转向短边（12）组成：

由端点A沿泥石流流向（7）偏转角度α做线段AB形成第一分流短边（8）；

由端点B做线段BC形成第一导流短边（9），线段AB与线段BC之间夹角为180°-2α；sa

在确定好第一分流短边（8）和第一导流短边（9）的几何参数后，桩体其他几何参数由以下几何关系确定：于端点C做线段BC的垂线，于端点A做线段BC的平行线，两线相交于点D，线段AD形成第一导流长边（11）；以直线CD的中点O1为圆心，线段CD为直径，做圆弧CD以封闭整个截面图形；圆弧CD形成第一转向短边（12）；

所述导流Ⅰ型桩（2）截面为梯形、圆弧和三角形的组合体，由第二分流短边（13）、第二导流短边（14）、第二导流长边（19）、第二转向短边（17）及第二转向长边（20）组成：