[發明專利]格子壩攔擋粘性泥石流閉塞臨界綜合判斷方法

有效

• 申請號: 201810050516.5
• 申請日: 2018-01-18
• 公開（公告）號: CN108166435B
• 公開（公告）日: 2020-05-05
• 發明（設計）人: 柳金峰;袁東;游勇;周文兵;焦亮
• 申請（專利權）人: 中國科學院;水利部成都山地災害與環境研究所
• 主分類號: E02B1/00
• 分類號: E02B1/00
• 代理公司: 成都賽恩斯知識產權代理事務所(普通合伙) 51212
• 代理人: 張帆;肖國華

一種格子壩攔擋粘性泥石流閉塞臨界綜合判斷方法，包括：通過野外實地調查確定泥石流的容重γ_c，單位kN/m³，通過現場取樣確定泥石流全粒徑級配曲線從而得出特征粒徑d₉₅的取值，單位m；現場測量溝道的縱坡tanθ，選取實測或設計的格子壩開口間距b，單位m；根式計算格子壩閉塞臨界綜合判據F；如果F≤0.99，則判定格子壩為全閉塞類型；如果0.99F≤2.92，則判定格子壩為半閉塞類型；如果F2.92，則判定格子壩為未閉塞類型。本發明綜合考慮多因素影響，選取體積濃度、相對開口度、溝道縱坡等無量綱參數，消除尺寸效應，結合室內水槽模型實驗數據，給出格子壩閉塞臨界綜合判據公式，能夠為合理確定格子壩閉塞情況和格子壩開口間距設計提供依據，可以進一步為實際工程應用提供依據。

技術領域

本發明涉及泥石流防治工程技術領域，特別涉及一種格子壩攔擋粘性泥石流閉塞臨界綜合判斷方法。

背景技術

泥石流工程措施是最有效的泥石流防治手段，它包括谷坊、攔砂壩、排導槽、渡槽、明硐等，其中攔砂壩是最常用的一種工程措施。按結構形式，攔砂壩可分為實體型攔砂壩和透水型攔砂壩兩大類。而透水型攔砂壩排水性能優良，能在較短的時間內使泥石流體水土分離，且在非泥石流爆發時期，攔砂壩內部部分泥砂可被水流攜帶通過壩體縫隙，進而增加攔砂壩有效庫容。可以說，透水型攔砂壩集攔排功能于一體，攔粗排細性能優良，因而日益受到廣泛應用。

目前，我國對于透水型攔砂壩研究取得了一定進展，在汶川地震災區逐漸修建了一些透水型攔砂壩，如窗口壩、縫隙壩、梁式格柵壩、格子壩等，其攔粗排細的性能，能有效減少泥石流中粗大顆粒，改善壩體受力條件，具有良好的結構強度和穩定性，同時削弱泥石流對于下游的沖擊和破壞，相比實體型攔砂壩具有廣闊的發展空間。

如圖1所示，格子壩1屬于透過型格柵壩的一種，其包括鋼制作的平面格子壩和用鋼管、組合鋼構件制作的立體格子壩，以及預制鋼筋混凝土構件制作的立體格子壩。在透過型攔砂壩中，格子壩又與其他透水型攔砂壩(如窗口壩、縫隙壩、梳齒壩)存在區別，其開口率一般較大。平面型格子壩相比梁式格柵壩增加有豎梁，整體為鋼制結構，而相比于窗口壩其開口率更大；國內對格子壩攔擋粘性泥石流性能進行系統研究的較少。

《泥石流防治指南》中提到，格子壩可用于攔蓄含巨石、大漂礫的水石流、稀性泥石流和挾帶大量推移質的高含沙洪水，也可布置在粘性泥石流與洪水相間出現的溝道；格子壩包括平面型與立體型，平面型格子壩主要用于溝道狹窄、壩體較低、泥石流規模和作用荷載均較小的情況，立體型格子壩則主要用于壩體較高、泥石流規模較大、作用荷載和格柵的空間尺寸較大的情況。可以說，格子壩應用于泥石流防治工程的適用范圍較廣。

格子壩與其他透水型攔砂壩相比，還有以下特點：其大部分構件可由工廠預制后裝配，既縮短了工期，又保證了工程質量，節省材料，節約投資，有利于壩體維護管理。同時，對于西藏地區以及大部分位于山區的風景區，多含有漂木，格子壩對于減少漂木堵塞潰壩帶來的次生危害，具有較好的防治效果。關于格子壩攔擋粘性泥石流閉塞臨界綜合判據公式，是格子壩設計開口間距的重要參考指標，是目前亟待解決的關鍵問題。

公開號為CN 103343526A，公開日為2013年10月9日的中國發明專利公開了一種窗口壩攔截泥石流閉塞類型判別方法及其應用。該方法是僅針對窗口壩壩型，其判據僅考慮壩體開口參數對閉塞的影響，未考慮泥石流性質、溝道縱坡對壩體閉塞情況的影響；公開號為CN 106096216A，公開日為2016年11月9日的中國發明專利公開了一種梁式格柵壩閉塞表現判別方法、應用。該方法是僅針對梁式格柵壩壩型，其判據沒有考慮溝道縱坡對閉塞的影響。以這兩個專利為代表的現有技術，其判據公式主要是用于判斷窗口壩、梁式格柵壩的閉塞類型，對于格子壩閉塞情況并不適用；而國外主要研究格子壩攔擋水石流，對于我國的粘性泥石流的閉塞情況研究較少。

發明內容