[发明专利]碎屑流冲击力测算方法及应用、拦挡消能桩阵设计方法

说明书

本发明公开碎屑流冲击力测算方法及应用、拦挡消能桩阵设计方法。滑坡碎屑流垂向冲击力测算方法通过测算滑坡碎屑流在冲击点的切向运动速度测算碎屑流对冲击位的垂向冲击力分布。进一步地，本发明桩阵设计方法将消能桩自由段简化为悬臂梁，在受到碎屑流冲击作用时产生抗弯反力，抗弯反力持续做功耗散碎屑流的冲击动能，据此综合滑坡碎屑流运动特征，进一步推导冲击力作用时间与距离等参数，分层次解决消能桩单体挠曲变形稳定性参数设计、拦挡消能桩阵的设计消能量参数、拦挡消能桩阵数量参数的测算问题。本发明还提供各测算设计方法的应用。本发明方法为拦挡消能桩阵应对滑坡灾害的滚石与碎屑流冲击破坏的消能设计提供了更科学、完善的方案。

技术领域

本发明涉及一种崩塌滑坡灾害防治措施，特别是涉及一种应对崩塌滑坡碎屑流冲击的拦挡消能桩阵设计方法，及其设计方法，属于山地灾害防治技术领域。

背景技术

崩塌滑坡灾害因其具有高频、高速、强冲击、分布范围广的特点，是山区地质灾害中危害巨大的一种。崩塌滑坡现象本质上是位于斜坡上的土体/岩体在综合性内外动力影响下发生变形，在重力作用下沿着一定的软弱面/软弱带，整体地或者分散地顺坡向下滑移。运动的岩土体称为崩塌体/滑坡体/变位体/滑移体等，未移动的下伏岩土体称为滑床。崩塌体在向下运动过程中自身内部或与滑床间会发生剧烈的相互碰撞摩擦，从而发生分解。主要分解为两种组分，一是直径不等的块石，二是类似“流体”状态的碎屑流。碎屑流是指岩质或土质斜坡破坏后形成的一种离散的、破碎的具有高速散体状流体。滑坡碎屑流往往具有超乎寻常的高速率、远程位移、体积大、能量大、冲击面积大等特征，因而是崩塌滑坡中引发大规模灾难性事故、造成严重生命财产损失的主要因素。

申请人在2020年10月23日提交的申请公布号为CN111809537A的中国专利公开一种崩塌滑坡拦挡消能桩阵，是一种针对崩塌滑坡灾害的消能结构体。拦挡消能桩阵在遭受不同量级滚石冲击力时，充分利用构筑体自由段弹性变形或锚固段地基土体的塑性变形来消耗滚石动能，从而有效降低滚石危害及其造成的后果与损失。该申请同时提供的拦挡消能桩阵设计方法本发明方法通过对消能桩单体锚固段地基土体的塑性变形变形计算分析，确定拦挡消能桩阵的结构参数，保证消能桩阵能够按照设计的变形消能减害。

上述拦挡消能桩阵是一种简洁高效且易推广的崩塌滑坡灾害防治技术方案，其配套的设计方法能够解决拦挡消能桩阵设计应对滚石灾害的技术问题。但在设计应对滑坡碎屑流冲击的技术问题时，该配套设计方法则存在改良完善空间，主要包括三方向：(1)设计方法仅考虑了冲击物冲击瞬的作用产生的消能效应。此构思可以满足针对滚石的消能目标设计，但在针对碎屑流的设计消能桩阵时，则还需进一步考虑冲击过程的持续消能效应，尤其是滑坡体二次冲击下的消能效应。(2)消能桩阵设计中的重要变量，如消能目标、冲击力分布、消能桩变形等都需从碎屑流冲击运动特征出发构建测算方案。(3)消能桩阵布设会加固地基，因而桩阵地基情况较好，此时消能桩单体的破坏形式多以断裂为主，因而对消能桩阵的设计验算方法考虑悬臂段的稳定性与挠曲变形特征，会更工程实际意义。

发明内容

本发明的目的就是针对现有技术的不足，为崩塌滑坡拦挡消能桩阵提供一种从滑坡碎屑流冲击力运动特征出发的拦挡消能桩阵设计方法。

为实现上述目的，本发明首先提供一种滑坡碎屑流垂向冲击力测算方法，其技术方案如下：

一种滑坡碎屑流垂向冲击力测算方法，用于测算碎屑流对冲击位A′的垂向冲击力P_(y)分布；

首先，崩塌滑坡隐患处现场调查，获取滑坡隐患数据；

其特征在于：

其次，依式1计算滑坡碎屑流在冲击计算点o(x,y)的切向运动速度

v_(y)，所述冲击计算点o是冲击位A′上不同高度点，