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文档简介

泥石流防治工程设计规范

(T/CAGHP

021-2018)中国科学院水利部成都山地灾害与环境研究所

2018年6月3日一、规范编制工作概况二、规范编制原则与意义三、规范的主要内容四、与有关的现行法律、法规和强制性国家标准的关系报告内容一、规范编制工作概况(1)我国地质灾害减灾形势严峻,满足国家减灾需求

泥石流活动的区域29个省市自治区,1500

个县,463

km2,占陆地国土面积的48%;

重大灾害记录的泥石流沟有11109

条,造成大量人员死亡和财产损失;

平均每年造成约500

人死亡,直接经济损失约20~40亿元;

在地震活动相对平静期,泥石流、滑坡是我国死亡人数最多的自然灾害之一。地震以后,震区将有5~10年的泥石流高发期。(一)任务来源

泥石流灾害已成为威胁山区人民生命财产和工程建设安全、严重制约山区社会经济发展的瓶颈,进而影响到国家区域经济协调发展和山区和谐社会构建的国家战略实施。舟曲特大泥石流灾害造成

1765人遇难和失踪白鹤滩矮子沟泥石流造成

40余人遇难或失踪汶川县七盘沟泥石流

死亡、失踪15人

冲毁桥梁,坠毁列车死亡360人,中断行车15天

中国地质调查局组织编写的《泥石流灾害防治工程设计规范(DZ/T0239-2004)》实施10年时间

2008年汶川地震、2013年芦山地震泥石流防治工程中呈现出的一系

列新问题(e.g.

震前治理工程为常规泥石流沟,而震后特大型泥石

流、群发性泥石流频发,目前的设计标准是否有待提高?现有的防治技术是否有效?)

泥石流防治工程新技术、新方法、新结构的不断发展(2)泥石流学科发展和震后防治呈现的新问题有待解决为了有效实施防治工程,科学地进行设计,充分发挥减灾成效,制定新的《泥石流防治工程设计规范》势在必行。研究基础:

震后泥石流防治时机、防治标准的探讨(陈晓清等)

大型泥石流防治原理与方法(崔鹏、陈晓清等)(e.g.

主河输移控制型泥石流防治原理、基于过程调控的泥石流防治方法等)

风景名胜区、山区与城镇泥石流防治模式探讨(唐邦兴、崔鹏等)

泥石流防治工程新结构(陈晓清、游勇等)(e.g.

箱体消能式泥石流排导槽、框架式拦砂坝、组装式拦砂坝等)

泥石流防治工程体系优化设计(陈晓清、游勇等)(3)中科院成都山地所的研究基础和工程实践鉴于我所在泥石流防治工程的成果,行业协会委托我所作为第1主编单位与其他主编、参编单位共同编制《泥石流防治工程设计规范》。泥石流防治专著大理莫残溪缝隙坝盐井沟骨干桩基坝九寨沟诺日朗沟格栅坝鹦歌咀拱基坝工程实践:金川县沙耳沟大桥河肋槛型排导槽1、主编单位:中国科学院水利部成都山地灾害与环境研究所中铁西南科学研究院有限公司四川省地质工程勘察院2、参编单位:四川省地质工程勘察院

四川省煤田地质工程勘察设计研究院四川省地质矿产勘查开发局九一五水文地质工程地质队重庆蜀通岩土工程有限公司成都理工大学中国建筑材料工业地质勘查中心四川省煤田地质局135队3、规范起草负责人:陈晓清、游勇(二)规范编制单位组成1、预研究阶段(2013/12至2014/1)编制时间:2013/12~2016/12阶段划分:预研究阶段

工作大纲编写阶段

讨论稿编制阶段

征求意见稿编制阶段

送审稿编制阶段

报批稿报批阶段上交时间:2016年11月15日修改完善,形成报批稿预研究阶段调查与初稿编制总结上报举办讨论会收集防治工程资料技术研究成果明确人员分工野外工程考察

与调查遴选新技术与

新方法制定《泥石流防治工程

设计规范》工作方案

《规范》分项内容

提出技术方法编制《泥石流防治工程设计规范》征求意见稿广泛征求专家

意见开讨论会,进行专家

技术咨询与指导组织单位组织专家审查论证专家咨询向中国地质灾害防治工程行业协会提交

《泥石流防治工程设计规范》报批稿

技术路线图(三)主要起草过程收集国内外泥石流防治工程相关的技术成果,初步确定规范编制的内容、范围。

2、工作大纲编写阶段(2014/2至2014/5)

2014年2月份撰写完成规范编制工作大纲,并于5月份通过省国土资源厅专家函审。根据函审意见修改并完善工作大纲,并提交省国土资源厅备案。工作大纲函审意见

在大纲编制过程中,

于2014年3月12日召开讨论会,完善编制大纲,细化章节分工,并建立QQ群加强编制单位之间的横向交流与沟通。3、讨论稿编制阶段(2014/6至2016/4)

由中科院成都山地所组织,分别于2014年7月30日、2015年3月28日、2015年7月24日等多次召开编制内部讨论会;2015年8月27日参加在西安的行业协会咨询会;2015年9月9号单位内部汇报编制进展工作。会议概况:1、收集各编制单位对中国地调局的规范(DZ/T0239-2004)进行初步的专家咨询意见,在后续的规范编制中予以考虑;2、明确各单位章节任务,开展具体的编写工作,于2015年3月28日汇交初稿各章节;3、对汇交的各章节进行集中讨论和修改,规范编制负责人就各单位编制的章节内容提出修改意见和建议,形成讨论稿的初稿;4、西安咨询会和所内部咨询会对规范提出了具体有针对性的意见。

经过4次编制组内部的讨论会及2次所内外的咨询会,于2016年4月份完成规范讨论稿。序号专家职称单位1陈红旗教高中国地质环境监测院2张永双研究员中国地质科学院地质力学研究所3徐友宁教高中国地质调查局西安地质调查中心4黎志恒教高甘肃省地质环境监测院5蒋忠信教高中铁二院工程集团有限责任公司6胡卸文教授西南交通大学7刘卫民教高中交第一公路勘察设计研究院有限公司8石安池教高中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司9张广泽教高中铁二院工程集团有限责任公司10王兆印教授清华大学11陈洪凯教授重庆交通大学12孔令伟研究员中国科学院武汉岩土力学研究所13彭盛恩教高核工业西南勘察设计研究院有限公司14唐辉明教授中国地质大学(武汉)

4、征求意见稿编制阶段(2016/5至2016/10)

2016年6月29日将征求意见稿通过电子邮件和纸质稿件两种形式分别发给专家,并定于2016年7月15日返回意见,所选专家都为各自领域的学术带头人或知名专家,共14位专家。专家基本资料4、征求意见稿编制阶段(2016/5至2016/10)

专家选择条件专业领域:涵盖了铁路、地质、核工业、公路、水利、岩土等与泥石流、滑坡有关的专业领域从事行业:高等院校、科研院所、勘测设计单位、地质调查单位、地质灾害行政管理单位分布区域:基本涵盖了华北、华中、华东、西南、西北地区等区域

意见返回率截止2016年8月,共收到反馈意见12份,收回率达到85.7%

意见采纳整理出215条意见,其中总体意见24条、具体意见191条意见共采纳157条,部分采纳16条,不采纳42条,采纳率达到80.5%对部分采纳、不采纳的各条意见进行了理由陈述,并于2016年10月15日完成规范文本的修改和完善,形成征求意见稿。5、送审稿编制阶段(2016/10至2016/11)

由中国地质灾害防治工程行业协会组织,于2016年10月25日在北京进行了咨询汇报会,评价等级为“优”;并于2016年11月15日提交形成送审稿。

6、报批稿阶段(2016/11至2017/4)

由中国地质灾害防治工程行业协会组织,于2017年4月16日在北京进行了送审稿的专家审查,专家组一致通过送审稿。经过修改完善,于2017年4月25日提交形成报批稿。报批稿审查意见二、编制原则与意义(一)编制原则

遵循“统一性、协调性、适用性、规范性”的原则,注重可操作性

应遵循的法律法规与技术依据:国务院《地质灾害防治条例》(2003年第394号)《GB/T

1.1-2009标准化工作导则第1部分:标准的结构和编写》《标准的编写GB/T

1.1-2009、GB/T

20000.0-2009》《标准研制与审查》(国家标准技术审查部

编写)地质灾害防治行业标准规范编制组织实施方案

尽可能做到目标明确、全面成套、层次适当、划分清楚(二)编制本规范的意义

解决目前在泥石流防治工程设计中的关键技术问题

统一泥石流灾害防治工程设计的标准

推动泥石流防治工程设计向规范化和科学化的方向发展

从整体上提升我国泥石流防治工程设计的技术水平

成为《地质灾害防治条例》“地质灾害治理”中的关键支撑技术(三)预期经济效果

贯彻国家技术经济政策,做到技术先进、经济合理、安全使用、确保质量

为处在泥石流灾害威胁和危害中的人民生命财产和国家的重大基础设施,提供可靠的泥石流防治工程技术支撑

尽可能减小泥石流灾害造成的人员伤亡和国家财产损失

为我国社会经济的健康、可持续发展提供保障三、规范的主要内容1

适用范围本规范适用于泥石流灾害的防治工程设计。

本标准规定了泥石流防治工程的术语和定义、基本规定、工程设计标准、设计参数确定、分项工程设计、工程监测设计、施工组织设计与施工措施说明等。凡铁路、公路、水路、水利、电力、矿山、油气管线等,对泥石流防治工程设计有特殊要求时,可作专门研究。2

规范性引用文件

本规范在编制过程中,引用了各行业涉及泥石流方面的相关规范14项。下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。GB

50007GB

50021GB

50286GB

50487GB

50863DL

5077DL

5108DZ/T

0220JGJ

94JTGC

20JTGD

30SL

44TB

10012TB

10027建筑地基基础设计规范岩土工程勘察规范堤防工程设计规范水利水电工程地质勘查规范尾矿设施设计规范水工建筑物荷载设计规范混凝土重力坝设计规范泥石流灾害防治工程勘察规范建筑桩基技术规范公程工程地质勘察规范公路路基设计规范水利水电工程设计洪水计算规范铁路工程地质勘察规范铁路工程不良地质勘查规程规范性引用文件3

术语和定义

3.1

拦砂坝

指在泥石流形成区或形成流通区,以拦蓄泥石流固体物质为主要目的,并兼有调节洪峰流量、调控泥石流规模与重度等功能的大中型拦蓄工程。常用坝型有实体重力坝和格栅坝。3.2

格栅坝

具有横向、竖向或网格等形状格栏,能够拦蓄泥石流中粗颗粒同时能排泄水流及细颗粒的泥石流拦挡坝。可以分为刚性格栅坝和柔性格珊坝两种。四川金川县沙耳沟拦砂坝诺日朗沟泥石流水平格栅坝3.3

缝隙坝

泥石流工程治理措施中一种通过坝体缝隙拦粗排细的透过式坝。3.4

谷坊

指在泥石流形成区控制沟床侵蚀,保持沟道及岸坡稳定的小型拦砂坝,高度一般低于5m。3.5

排导槽

指由人工开挖、填筑过流断面,或利用自然沟道、砌筑具有规则平面形状和横断面的一种开敞式槽形过流构筑物。云南东川石羊沟上游谷坊群横向齿槛软基消能排导槽3.6

潜槛

指在泥石流沟道内具有导流固床功能的低槛防冲工程,一般为拦砂坝坝下消能工程或排导出入口的附属工程。3.7

护坦

指在拦砂坝下游冲刷区具有铺底护床、固基功能的保护工程。3.8

停淤场

指在泥石流运动线路上,利用宽阔洼地或平缓地带停蓄泥石流的工程。3.9

围堤

指布置在堆积区用于控制泥石流流动范围,使其在预定范围内停积的围护结构。四川绵竹走马岭沟停淤场四川金川县红桥沟停淤场3.10

渡槽

指用于跨越公路、铁路、水渠等线性建筑物所采用的一种排导泥石流的交叉构筑物。3.11

沟道整治工程

指为稳定泥石流沟道和改善沟道条件采取的保护工程。3.12

岸坡防护工程

指为防止沟道侧向侵蚀或因沟道局部冲刷而发生塌岸灾害的保护工程。甘肃角弓沟渡槽3.13防护堤

指在泥石流流通区及堆积区顺流向布置,改变泥石流运动线路,防止泥石流冲毁或掩埋保护对象的线型墙类工程。3.14桩林

指在泥石流流通区利用桩、柱结构沿流向布置两排或多排、横向交错呈三角形或梅花形排列的拦挡工程。3.15

丁坝指与沟岸正交或斜交伸入沟道中的减缓或减弱泥石流侧向侵蚀的构筑物。甘肃舟曲三眼峪桩林坝四川七盘沟桩林坝4

总则4.1

为了对泥石流归口管理,控制泥石流的发生和发展,减轻或消除其对人民生命财产的损失,使被治理流域恢复或建立新的良性生态平衡,改善环境,特制定本规范。4.2

泥石流防治应遵循以下原则:a)以防为主、防治结合、避强治弱、重点治理;形成区、流通区、堆积区全面规划,综合治理;工程方案以小为主,中小结合,因地制宜,就地取材。b)应与当地国土整治、资源开发、城乡建设、环境保护等紧密结合,统一协调;c)应充分体现当地社会、经济及生态环境的效益,避免从一种灾害转换为另一种灾害;d)力求做到技术可靠,经济合理,适用美观。4.3

泥石流防治工程在形成区应以抑制泥石流启动、发生为主,流通区应以拦挡、输导为主,堆积区应以排导为主,汇入主河段应加大排沙能力。4.4

在一般条件下,防治工程应控制泥石流体,使其不造成破坏;在特殊情况下,不会对生命、财产造成重大灾害。4.5

防治工程后期运营维护和维修工作由其主管部门负责,防治工程应根据其使用情况进行维护和维修,对损毁的治理工程主体结构进行修复,并根据泥石流的发展情况进行必要的清淤(库)工作。4.6

泥石流生物防治工程设计应参考《地质灾害生物治理工程设计规范》相关条款。4.7

在执行本标准时,尚应参照执行国家、行业和地方现行的有关规范、规程和标准的要求。55.1基本规定

防治工程设计阶段划分5.1.1

泥石流防治工程按泥石流所属项目的基本建设程序划分阶段进行分阶段设计,一般分为可行性方案设计、初步设计和施工图设计三个阶段。对于工程投资规模小的泥石流防治工程,可将初步设计和施工图设计合并。5.1.2

可行性方案设计应在审定的防治工程可行性阶段勘查报告的基础上,根据防治目标和治理范围,对多种设计方案进行全面的技术、经济、社会和环境效益论证,选定防治工程设计方案,并通过比选提出推荐设计方案,设计文件应包括设计报告、设计方案图纸及工程投资估算。5.1.3

初步设计应在审定的可行性推荐方案的基础上,对防治任务进行合理分解,确定各分项工程的设计要求与边界、实现目标的可行性、工程可靠性与实现步骤和有关工程参数,编制出初步设计图册、监测初步方案,初步设计报告、设计图纸及工程投资概算。5.1.4

施工图设计应在审定的初步设计的基础上,对初步设计图中结构和构造进行扩充和细部设计,提出施工技术、施工组织和安全措施,使之满足实施的要求;对监测方案应给出准确的布点位置及要求,以利于定位实施;编制施工图设计报告、施工图册及工程投资预算。5.1.5

应急治理工程可按一阶段设计,即根据现场勘察,立即进行施工图设计,视情况进行动态设计、信息化施工,并加强施工期间的监测。5.2防治工程设计的依据和基础资料5.2.1

防治工程设计的依据应包括:立项任务书、泥石流灾害评估报告、防治工程勘查报告、可行性研究报告等。5.2.2

防治工程设计的基础资料应满足各设计阶段的要求,主要包括以下方面:地形资料、气象水文资料、防治勘查资料、人类工程活动等5.3规划方案的原则与要求5.3.1

以流域为单元进行工程措施与生物措施相结合的综合治理,工程措施应重点考虑以排导为主、拦挡为辅、拦排结合。5.3.2

在形成区以抑制泥砂产生为主,阻滞泥沙输移,常用的措施有:恢复植被、建造多树种多层次的立体防护林、坡面截水沟、沟谷区的拦砂坝、导流堤、护岸工程等。5.3.3

在泥石流流通区段以疏导为主,保证流路通畅。主要措施有导流和护岸、护底、清障。在地形较好的地区,则采用可靠的拦挡措施,以达到减沙、减势、控制水沙下泄量、控制流量的效果。拦挡工程有:拦砂坝、停淤场等。5.3.4

对规模巨大的泥石流,宜采取避让措施或防冲措施。如平面绕避改道、立面绕避(渡槽、隧道、桥梁等)。5.3.5

利用停淤、分流化解泥石流水、沙集中的矛盾。主要措施有停淤场、导流工程。5.3.6

汇入大河段,应加大大河排沙能力,稳定河床和沟口。采取的主要工程措施为导流堤、丁坝等。5.4规划方案的制定5.4.1

防治工程等级一、二级及工程规模大于1000万元的应同时制定2-3个以上的泥石流防治规划方案,进行全面的技术经济比较,推荐其中技术经济指标最优的1-2个方案。5.4.2

防治工程等级三、四级及工程规模小于1000万元的应同时制定2个以上的泥石流防治规划方案,进行全面的技术经济比较,推荐其中技术经济指标最优的1个方案。5.4.4

规划基本方案主要有以下四种方案:a)综合防治方案应在流域上游形成区采用防止泥石流形成体系、中下游采用调控泥石流运动和堆积体系、预防泥石流灾害体系、植树造林控制侵蚀的生态措施及增加泥石流能量耗散的综合方案。适用于泥石流活跃、有重要保护对象的情况。b)以工程为主的规划方案在泥石流的形成、流通、堆积区内,采取相应的治理工程为主,辅以其他措施。适用于泥石流规模大、暴发频繁中等、松散固体物源丰富、水动力条件相对集中、保护对象重要的情况。1)以治水为主的方案利用蓄水、引水和截水等工程控制地表洪水径流,使水土分离,稳定山坡;辅以修建拦挡、排导工程和流域生态措施。适用于水力类泥石流治理。2)以治土为主的方案利用拦挡、支护工程,拦蓄泥石流固体物质,稳定沟岸崩塌及滑坡;辅以排导、截水工程、降低地下水位和流域生态措施等。适用于土力类泥石流治理。3)以排导为主的方案利用排导槽、渡槽等工程,排泄泥石流,控制泥石流的危害;辅以拦挡工程和流域生态措施等。适用于泥石流成灾范围有限、宜避让的泥石流治理。c)以生物、水保措施为主的规划方案在流域内采用植树、种草等生物措施;坡改梯、截水沟、分水沟等水保措施。适用于冲沟或坡面泥石流治理。d)以预警报系统为主的规划方案在泥石流流域内布设预警报网点,设置预警报装置,建立预警报信息发布系统。适用于防治难度大、投资效益比低、保护对象一般的泥石流沟防治。生态修复水土保持坡面防护

谷坊5.5

规划方案的比较

根据泥石流发生与活动可控程度、对泥石流危害的控制程度、防治措施的可行性、方案的投资、方案的经济效益、方案的社会环境效益等确定最优

拦沙坝

滑坡治理措施

排导槽规划示意图

的规划方案。a)泥石流发生与活动可控程度:

局部控制、基本控制、控制b)泥石流危害的控制程度:

局部控制、基本控制、控制c)防治措施的可行性:

低、中、高d)方案的投资比较:

较低、一般、较高e)方案的经济效益比较:

较低、一般、较高f)方案的社会和环境效益比较:

较低、一般、较高分级标准防治工程安全等级一级二级三级四级威胁或受灾对象省会级城市地、市级城市县级城市乡、镇及重要居民点高速公路、一级公路及特大桥、大桥、中隧道及以上,铁道、航道二级公路及中桥、短隧道三级公路及其桥梁、隧道四级公路及其桥梁、隧道大型的能源、水利、通讯、邮电、矿山、国防工程等专项设施中型的能源、水利、通讯、邮电、矿山、国防工程等专项设施小型的能源、水利、通讯、邮电、矿山、国防工程等专项设施乡、镇级的能源、水利、通讯、邮电、矿山等专项设施甲级建筑物乙级建筑物丙级建筑物丁级建筑物及以下受威胁人数(人)≥1000(1000,100](100,10]<10死亡人数(人)≥30(30,10](10,3]<366.1工程设计标准

泥石流防治工程安全等级标准6.1.1依照受威胁对象的险情或受灾对象的灾情,将防治工程安全等级标准分为四个级别。6.2

防治工程设计安全系数6.2.1

泥石流防治工程应按照防治工程安全等级、降雨强度标准、荷载组合,选择对应的泥石流防治工程设计标准。6.2.2

泥石流防治工程设计基本组合安全系数和偶然组合安全系数的确定,应进行充分的技术、经济比较,既要安全可靠,也要经济合理。6.2.3

泥石流拦砂坝设计工况按满库、半库和空库过流三种特征结合地震因素,共有以下六种工况组合:a)工况Ⅰ满库过流状态(不考虑地震),荷载组合为:坝体自重+土体重+溢流体重;b)工况Ⅱ满库过流状态(考虑地震),荷载组合为:坝体自重+土体重+溢流体重+地震力;c)工况Ⅲ为半库容过流状态(不考虑地震),荷载组合为:坝体自重+土体重+坝前泥石流体重+溢流体重+泥石流冲击力;d)工况Ⅳ为半库容过流状态(考虑地震),荷载组合为:坝体自重+土体重

+坝前泥石流体重+溢流体重+泥石流冲击力+地震力;e)工况Ⅴ为空库过流状态(不考虑地震),荷载组合为:坝体自重+坝前泥

石流体重+溢流体重+泥石流冲击力;f)工况Ⅵ为空库过流状态(考虑地震),荷载组合为:坝体自重+坝前泥石

流体重+溢流体重+泥石流冲击力+地震力。F震4

Wa满库过流状态WbF震Q

sef4F震

Wa空库过流状态设计过流泥位

Wd

Q

sef

Wb设计过流泥位

Wd

F

Wd设计过流泥位

Wd

F

Wd

Wa

半库过流状态拦砂坝荷载组合示意图

注:保护对象为特大型工程(如高速铁路和特大型水电工程等)

可以做专题论证,适当提高防治工程设计标准。

本规范新增了泥石流排导槽侧墙、停淤挡墙的设计工况和荷载组合进行了说明,并给除了满足抗滑移和抗倾覆安全要求的设计安全系数。防治工抗滑安全系数抗倾覆安全系数程安全

等级

一级

二级

三级

四级

降雨强度100年一遇

50年一遇

20年一遇

10年一遇基本荷载组合

1.25

1.20

1.15

1.10偶然荷载组合

1.08

1.07

1.06

1.05基本荷载组合

1.60

1.50

1.40

1.30偶然荷载组合

1.15

1.14

1.12

1.10泥石流拦砂坝设计安全系数6.2.7

泥石流排导槽设计工况和荷载组合为以下两种情况:a)工况Ⅰ为泥石流过流状态(不考虑地震),荷载组合为:结构自重+泥石流流体静压力。b)工况Ⅱ泥石流过流并考虑地震状态,荷载组合为:结构自重+泥石流流体静压力+地震力。6.2.9

泥石流停淤挡墙设计工况和荷载组合为以下两种情况:a)工况Ⅰ为泥石流过流状态(不考虑地震),荷载组合为:结构自重+土压力。b)工况Ⅱ为泥石流过流并考虑地震状态,荷载组合为:结构自重+土压力+地震力。7

设计参数确定7.1

泥石流重度7.1.1

泥石流重度一般介于13~24kN/m3之间。天然状态下泥石流重度可参照《泥石流灾害防治工程勘查规范》(T/CAGHP006-2018)附录J中方法确定。7.1.2

治理工程实施后,泥石流重度应根据治理后泥石流流体特征、固体物质组成以及防治工程的类型、特征等条件综合确定。粘性泥石流过坝现象过渡性泥石流过坝现象7.1.3全粒径拦挡工程实施后,泥石流重度因固体物质在库区淤积而降低,降低后的重度γc’可根据拦挡工程库容与一次性泥石流冲出固体物质总量QH比例关系及天然状态下的重度γc按附录表A.1确定。7.1.4

非全粒径拦挡工程实施后,泥石流重度尚无成熟的确定方法,可根据天然重度、泥石流冲出物质的全粒径分析结果等数据按附录公式(A.2)近似取得。工程治理程度

全面

主要部分或

征采用多种工程措施对可能起动堵沟的大、中、小型崩滑物源进行较为全面抗滑、支挡、防护,泥石流发生堵溃的可能性

较小;针对主要的起动物源,进行抗滑支挡,对中、大型的崩滑堵沟物源进行有效防治,但沟内仍存在中、小型崩滑物源堵沟

的可能;未在物源区采取固拦等工程措施,或仅对沟中部分小型崩滑

体进行防治,物源堵沟的可能性仍较大堵塞系数

折减率0.5~0.70.7~0.90.9~1.07.2泥石流洪峰流量

自然沟床条件:通过雨洪法、形态调查法进行确定

防治工程实施后:受沟床物源条件变化、拦挡工程削峰作用及拦蓄固体物质等因素影响,容重、堵塞系数等参数会有衰减,则泥石流峰值流量应进行相应的折减。

工程治理后堵塞系数DC折减率表削峰折减系数K0.8~1.00.6~0.80.4~0.60.2~0.4库容VsVs≤0.2Qc0.2Qc≤Vs≤0.5Qc0.5Qc≤Vs≤1.0QcVs≥1.0Qc注1:Qc为计算断面处一次泥石流冲出物质总量。注2:本表主要根据四川地区部分工程经验取得,各地可根据当地工程实际选用。工程治理后暴雨洪水流量:Qp下

=KQp上K为考虑拦挡工程削峰作用的折减系数,与库容相关按表A.2取值表A.2

削峰折减系数表7.2.4

治理工程实施后,受沟床物源条件变化、拦挡工程削峰作用以及固体物质沉积等因素影响,泥石流峰值流量减小,应根据工程实施后的沟床堵塞系数、泥砂修正系数φ、下泄暴雨洪水流量参数按《泥石流灾害防治工程勘察规范》中的流量计算方法确定。7.2.5

工程实施后的泥砂修正系数可根据8.1节确定的重度,按《泥石流灾害防治工程勘察规范》附录G.2或按本规范附录公式A.2确定。7.3泥石流流速

自然沟床条件:按照传统的曼宁公式进行计算

防治工程实施后:重点关注排导槽中的流速计算方法,流速计算与糙率密切相关。

本规范给出了以下参数取值方法,参见附录B

(1)不同材料糙率取值及排导槽综合糙率方法

(2)排导槽槽底部采用加糙措施时的取值方法7.4泥石流冲击力7.4.1

泥石流冲击力包括流体冲压力和巨石冲击力两种。7.4.2

泥石流流体冲击力与泥石流流速、重度、作用角度等参数有关,应按本规范附录C.1公式计算。7.4.3

泥石流中大块石对台、墩等结构的冲击力应按本规范附录C.2节公式计算。7.4.4

当上游有拦挡工程时,块石计算粒径应按可通过上游坝体缝隙的最大块石粒径计算,一般取上游坝体最大缝宽的1/2。序号表面类型糙率n1干砌片石0.0252砂浆浆砌片石0.0253底面粗糙的混凝土沟槽0.0174混凝土护面0.0175有人工横肋的混凝土沟槽(肋槛槽)0.022~0.044附录B(规范性附录):糙率计算B.1

常用材料糙率

表B.1排导槽糙率表B.2

综合糙率计算

排导槽采用不同材料砌筑时,应计算其综合糙率:

当nmax

/nmin<

1.5时:

n=∑Xnnn/∑Xn=(X1n1+X2n2+…Xnnn)/(X1+X2+…Xn)

当nmax

/nmin

>

1.5时:

n=【∑Xnn1.5n/∑Xn】0.67=【(X1n1.51+X2n1.52+…Xnn1.5n)/(X1+X2+…Xn)】0.67B.3

粘性泥石流排导槽糙率

根据游勇进行的粘性泥石流水槽实验结果,粘性泥石流排导槽糙率系数应按周必凡糙率系数计算结果的1.5倍计算:B.4槽底设置横肋加糙,槽底加糙后的糙率应按(B.4)式计算:

14.615

R

0.3654

1.5

21.9225

R

0.3654

1ncR

y

1Cn

当肋距为8倍肋高时

1000K47.5

1.2B

0.1

C

当纵比降i=0.10、0.15、0.20~0.25时,K分别取0.90、1.00、1.11浆砌片石台阶混凝土台阶纵坡综合比降in纵坡综合比降in0.100.0340.150.0300.6250.04950.6250.042注:可根据纵比降内插。B.5

槽底布设棋盘式方块加糙措施,加糙后的糙率按公式(B.4)计算,C

值应按下式计算B.6采用槽底台阶状加糙,其槽底加糙后的糙率可按表B.2取得

表B.2

台阶状消能的加糙糙率n值(R≥0.5m)

1000K52

5.1B

0.8

1C

pB

hb

NP

h

p

1

C.2泥石流中大块石对台、墩等结构的冲击力计算,当受力模型明确,可根据结构受力状态采用悬臂梁或简支梁公式进行计算,当受力模型不明确时,可采用陈光曦公式进行计算附录C(资料性附录):泥石流冲击力C.1

泥石流流体对台、墩等结构的冲击力计算

铁二院(成昆、东川两线)公式(C.1)Vc2sin

HcB

c

gF

λ——建筑物形状系数,圆形建筑物λ=1.0,矩形建筑物λ=1.33,方形建筑物:λ=1.47,对拦砂坝宜取1.47gLgLC.2.1

大块石对桥墩、格栅坝支墩的冲击力计算可采用悬臂梁冲击计算公式

sin

3EJV

2W

3F

C.2.2大块石对格栅坝横栏的冲击力计算可采用简支梁冲击计算公式C.2.3大块石对桥墩台的冲击力计算可采用铁二院陈光曦公式

sin

48EJV

2W

3F

WC1

C2F

rVc

sin

C.2.4粘性泥石流冲击力采用水、石合算时,可按C.1式计算,并根据流体裹挟石块的最大粒径D对系数λ进行修正

D≤0.5m,λ=1.47;D=1.5m,λ=2.7;D=3.0m,λ=4.0;

D>3.0m,λ最大取8.0;当D为其他值时,λ可内插取值7.5泥石流冲起高度与爬高7.5.1

泥石流冲高及爬高应分别按《泥石流灾害防治工程勘察规范》公式计算。7.5.2

泥石流爬高大于冲高,一般只叠加冲高,当有直接危害对象时叠加爬高。7.6泥石流弯道超高

弯道超高是弯道段排导槽、防护堤的设防高度依据,设置在弯道段凹岸的工程应在直道段的基础上叠加弯道超高。

目前已有成熟公式,如日本超高计算公式、根据泥石流运动力学推导的超高计算公式等。7.7坝下冲刷深度

泥石流坝下冲刷深度是确定拦砂坝基础埋深或坝下防护措施选取的依据,给出了坝下冲刷深度、冲刷长度的推荐公式(附录D)。L

8.71

VG

(V

)G

(ln

)S

38.41

VG

13

ln

132313一次泥石流堆积厚度计算公式:

T

0.017

一次泥石流堆积面积计算公式:23

ln

7.8

防护堤冲刷深度

防护堤堤基冲刷深度是确定防护堤基础埋深的设计依据,参考水利工程,根据流体性质、流体与防护堤交角按附录D方法确定。7.9

沟口一次性泥石流堆积范围

沟口一次泥石流堆积长度、厚度、面积可按附录E公式确定。一次泥石流堆积长度计算公式:附录D(资料性附录):冲刷计算公式D.1

坝下冲刷深度D.1.1流体坝下冲刷深度可按伏谷伊一公式计算.(v

q)0.42

D902h

0.663

D.1.2落石冲击深度HsD.1.3山洪泥石流的局部冲刷深度

HHdHc

[

c]Hs

0.815

hd90H局

3.9

q

zdcp.

d

)

1]D.3.1当防护堤受稀性泥石流冲刷影响时,基础冲刷深度按下式计算D.3.2防护堤受到与其平行的山洪泥石流作用时

Hc

2hc

gD.2

坝下冲刷长度可按安格荷尔兹公式计算

Ls

(Vc

2gHc

)

D.3

防护堤基础冲刷深度16

A.q

H

cphp

vc

n

vnhB

hw.[(vn为泥沙起动流速(m/s),见表D.1、表D.2定名粒径/mm流深Hc/m1.03.05黏土0.005〜0.050.20〜0.300.25〜0.450.40〜0.55砂0.05〜2.500.30〜0.750.35〜0.80.45〜0.900.41〜0.930.55〜1.0砾石2.50〜15.00.75〜1.200.80〜1.160.90〜1.500.93〜1.351.0〜1.651.0〜1.45卵石15.0〜75.01.20〜2.401.16〜2.561.50〜3.100.35〜3.001.65〜3.300.45〜3.35大卵石75.0〜2002.40〜3.802.56〜3.563.10〜4.653.00〜4.273.30〜5.003.35〜4.66漂石200〜5003.80〜3.56〜4.834.65〜5.504.27〜5.635.00〜6.004.66〜6.05注:表中流速单位为m/s土名流深Hc/m1.02.03.0泥灰岩、页岩2.53.03.6石灰岩、砂岩3.5〜5.04.0〜6.04.8〜6.5花岗岩、玄武岩、石英岩182022注:表中流速单位为m/s表D.1

沟床非均匀沙不冲刷流速表D.2

石质土不冲刷流速土性质孔隙比干重度3(kN/m)粘性土当量粒径(cm)粘土及重粘壤土轻粘壤土黄土不密实的0.9~1.211.7610.50.5中等密实的0.6~0.911.76~15.68422密实的0.3~0.615.68~19.60883很密实的0.2~0.219.60~21.07101061

m

g1

m

gD.3.4防护堤受到与其斜交的粘性泥石流冲刷影响时D.3.3防护堤受到与其斜交的山洪泥石流时

QW

Wpv

j

j23tan

v2

30d

hp

2

2vn

gj223tan

v2

6

hp

2

2表D.3

粘性土的当量粒径值8

分项工程设计

与以往不同点:本章节中列出了泥石流防治工程设计中常用单项工程的相关技术要求,在中国地调局编写的泥石流防治工程设计规范(DZ/T0239-2004)、中科院成都山地所主编专著《泥石流防治指南》的基础上,总结提炼了已成熟的技术成果。8.1

拦砂坝设计

常用泥石流拦砂坝坝型有实体重力坝和格栅坝两种类型。对重力坝、格栅坝两种类型,进行了坝址选择、坝体断面形状、坝下防冲刷结构(护坦、副坝消能)及坝体细部结构等方面的相关条款规定。8.1.1

一般规定

坝址应根据防治目标、地形地质、消能防冲、施工、建坝材料供应等条件进行选择,一般选择在形成区中下游,口窄肚阔的谷地颈口,兼顾可控制上游支沟与崩滑体。

1次设计标准2次次级(

20年)(10年)

3-5次五年一遇

(5年)坝高不够,回淤难以稳定

滑坡坡脚

坝高宜按有效使用期和地形地质条件确定,拦砂坝坝高一般为5~20m;谷坊坝坝高一般低于5m。

1)设计使用期累积拦砂库容确定坝高

n

i

10.05-0.60n2=

0.05-0.20n2=

0.05-0.20.05-0.80n2=

0.05-0.200.05-0.70=0HdHdHdn1=n

1n

1=2)低频泥石流,按防治一次过程总量确定坝高3)最佳库容增长率(单位库容造价最低)确定坝高4)按上游掩埋限制高程和设计回淤纵坡推算坝高限制淤埋物沟底线坝h#######

I

sI

bIsbbb单位:

mBd

=

0.7Hd

(a)Bd

=

(0.7-0.8)H

d

(b)Bd

=

(0.8-1.0)H

d

(c)

拦砂坝具有以下功能:拦截泥沙,调节泥石流重度和流量,回淤固沟稳坡,降低流速,抑制上游沟段纵、横向侵蚀,调节下泄泥石流流向等。

常用泥石流拦砂坝坝型有实体重力坝和格栅坝。

拦砂坝静荷载包括坝体自重、土压力、水压力;动荷载包括冲击力、渗透水压力及地震荷载等,参见附录F。拦砂坝稳定性验算应进行抗滑移、抗倾覆、地基承载力、坝体强度等,参见附录F。

拦砂坝库容计算可采用等高线法、横断面法、经验公式法,见附录G。

拦砂坝坝高大于20m的拦砂坝,应做专项勘查与设计。拦砂坝受力分析

作用于拦砂坝的基本荷载有:坝体自重、泥石流压力、堆积物的土压力、过坝泥石流的动水压力、水压力、扬压力、冲击力等。

(1)坝体自重Wd:

Wd

Vb

b

Vb:单宽坝体体积

b;筑坝材料重度,一般浆砌块石坝的

b可取24

kN/m3溢流重Wf:Wf

hd

d式中:hd为设计溢流体厚度(m);

d为设计溢流重度(kN/m3)

(2)竖向压力包括土体重Ws和溢流重Wf重度有差别的互层堆积物的Ws应分层计算

yshs

tg

45

Fvl

c

H

ctg

45

(3)

水平压力稀性泥石流体水平压力Fdl可采用朗肯主动土压力公式求得:

122

2

Fdl

ys

2粘性泥石流体水平压力Fvl也采用朗肯主动土压力计算:

1

2

2

2

a

2(4)扬压力FyB

wH1

H

2

2Fy

k式中:Fy为扬压力(kPa);H1为坝上游水深(m);H2为坝下游水深(m);B为坝底宽度(m);K为折减系数,可取0~7,取值与库内堆积物特性、级配以及排水孔高度有关。

(5)整体冲压力

泥石流整体冲压力用下式计算:cv2

sin

c

gF8

gLgL

sin

3EJV

2W

3Fb

若受冲击建筑物为坝、闸或拦栅等,Fb按下式计算:

sin

48EJV

2W

3Fb

(6)大块石冲击力若受冲击工程建筑物为墩、台或柱时,泥石流大块石冲击力计算公式为:拦砂坝稳定性计算f

N

Pkc

(1)抗滑稳定式中:kc为抗滑安全系数,可根据防治工程安全等级及荷载组合取值;∑N为垂直方向作用力的总和(kN);∑P为水平方向作用力的总和(kN)。

(2)抗倾覆稳定

M

N

M

pk0

式中:k0为抗倾覆安全系数,可根据防治工程安全等级及荷载组合取值;∑MN为抗倾力矩的总和(kN·m);∑MP为倾覆力矩的总和(kN·m)。

max

=

N

1

1

(3)地基应力

max≤[σ]

min≥0

B6e0

B

N

B6e0

B其中:

max

=式中:

max

为最大地基应力(kN);

min

为最小地基应力(kN/m2);∑NBe0[σ]为垂直力的总和(kN);

为坝底宽度(m);

为偏心矩;

为地基容许承载力。1

i

i

s

s

A

A

h

V

1)

(

拦砂坝库容计算方法G.1

等高线法a)采用1/1000~1/2000实测地形图或用1/5000放大地形图供计算的基本资料;b)确定坝址位置,截取天然沟道的纵断面,点绘坝体相应高程;c)根据沟道地形与泥石流性质确定泥石流回淤的设计纵坡,画出拦砂坝回淤线(图G.1);d)在平面图上找出相应的拦砂坝回淤线;e)用分层累加法求体积ni

1

2f)下述累加过程可以用列表法计算,也可以用作图法进行量算。住22852280拦砂坝回淤线鹦歌咀主槽岸边rrr户

rrrrrrrr

rrrrrrrrrr''''''''''''''''''''

'流''

'向'''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''#S#'S#S#S#S#S#'S#S#S#S#S#S#S#S

#rS#S#

'S#S#S#S#S#'S

'

'沟

'

'主

#S田耕

'

r地农2270

槽2265

'2'

'275沟底线Ai-1坝228022702260海

(米)拨

2290A

ihs

r

2285图G.1

用等高线法计算拦砂坝库容平面示意图

拦砂坝回淤线图G.2

用等高线法计算拦砂坝库容纵断面图1)

(

1

j

j

s

A

A

l

VG.2

横断面法a)自坝址处测量天然沟道的纵断面,测绘出坝和各计算横断面位置与数目;b)测量并绘出各计算横断面;c)在沟道纵断面图上绘出拦砂坝回淤线;d)找出各淤积横断面,计算断面积和间距;e)用逐段累加法求体积f)同样可以用列表法进行计算ni

1

2拦砂坝回淤线沟底线坝A

iA

i-1i海拨图G.3

用横断面计算拦砂坝库容纵断面图G.3

经验公式法

Vs

KAls

采用经验公式时,也可按不同回淤体形状进行分段计算,最后再

进行累加。

重力坝拦砂坝坝址选择

宜选在沟段狭窄颈口处上游侧,中心纵轴顺流向,以利于溢流段出流并稳定沟床。顺横轴中部设溢流段,两侧为非溢流段,溢流段长取下游沟床宽度或稍窄。

重力坝建筑材料

浆砌石、干砌石、混凝土、钢筋混凝土、钢筋混凝土箱体组装等

拦砂坝断面形状

重力坝坝体横断面一般为梯形或复式梯形,上游面坡坡比为1:0.40~1:0.80,下游面坡坡比为1:0.05~1:0.20。

拦砂坝坝顶宽度

重力坝坝顶宽度应考虑坝高、运营管理、交通、应急抢险及二次加高等综合确定,一般为1.5~4.0m。

拦砂坝回淤纵比降

tan

tan

tan2

45

/

2

一般取沟道纵比降的0.5-0.8倍,也可通过下式确定:

tan

J

非溢流段嵌入深度

非溢流段坝肩嵌入松散堆积层岸坡深度不应小于1.5m,基岩岸坡深度不应小于0.5m。

坝下防冲刷结构

坝下消能防护工程包括副坝、护坦、潜坝。坝高小于20m,下游沟床含大漂砾密实碎石土地基时采用一级副坝消能;坝高大于20m,下游沟床为大块石中密碎石土地基或有软弱沙泥夹层地基时采用两级副坝消能。

主、副坝间的距离按坝高、冲刷坑深度、溢流口泥深之和的1.5~2.0倍确定。

护坦的长度取坝高的1.0~2.0倍计算。散水坡冲刷坑回淤线副坝(c)I

D潜坝或底槛

L(a)L

(b)HsI

DI

s坝下防冲刷结构附录H(资料性性附录):坝下消能工程

LAHlVcH'dlHH'BCD

图H.1

坝下游消能工程A.

副坝消能工程;B.

潜坝消能工程;C.

拱基型、桥式拱型;D.

护坦消能工程侧墙坝下未设计护坦坝下护坦设计不合理坝下侧墙高度偏低坝下护坦处置不合理

造成溃坝

基础埋置深度重力坝基础埋置深度按坝下冲刷深度确定;当地基承载力和抗冲刷力不足时,可采用桩基础。

坝基渗透变形重力坝的坝高大于10m时,应进行坝基渗透变形计算,计算方法可按《水利水电工程地质勘查规范》执行,参见附录I。

坝基地基承载力坝基地基承载力不满足要求,可进行地基处理或采用桩基、扩大基础等。

拦砂坝泄水孔泄水孔应布置在泄流坝段,按“品”字形交错排列,宽高比为0.6~0.8的矩形,纵比降一般为0.05~0.10。附录I(规范性附录):坝基渗透变形计算公式式中:γs——土的颗粒重度与水的重度之比;d5、d20、d3——占总土重5%、20%、3%的土粒粒径(mm);k——土的渗透系数(cm/s)2

d5d20管涌的临界水力比降Icr可用以下两式计算:

Icr

2.2

(

s

1)

(1

n)

d3

k

n3Icr

42

溢流口偏小322gQ

mbH式中:Q为过坝泥石流流量(m3/s);

m为流量系数;

b为溢流口宽度(m);H为溢流口深度(m)。

拦砂坝溢流口

溢流口过流能力按照宽顶堰计算,溢流口流速小于5m/s。溢流口深度按照最大泥深加安全超高;设计安全超高取1.0m。

沉降缝

在垂直荷载差别大、地形高差悬殊、基岩软硬突变处、溢流段与非溢流段应设置沉降缝,缝间距不应超过20~25m,缝宽2~3cm,缝内填入沥青浸渍的木板条、沥青砂浆板条或油毛毡。8.1.3

格栅坝

格栅坝坝址选择格栅坝平面布置宜选在坚固地基段,坝址处应相对开阔而不宜选在狭窄的V型峡谷处,溢流段沟床平坦,地基均匀,便于格栅坝支墩布置。

格栅坝类型格栅坝根据拦砂坝坝体开切口和布置过流格栅型式的不同,分为缝隙坝、梁式坝、网格坝等结构型式。

格栅坝的荷载组合及稳定性验算格栅坝的荷载组合应考虑坝体自重、坝库内淤积土重、水平侧压力、冲击力及地震力。

缝隙坝的受力及稳定性验算与重力坝相似;梁式坝为分离式结构,墩台应进行稳定性分析,横梁作强度验算、变形复核;网格坝应进行主绳和锚墩(梁)的受力计算。九寨沟诺日朗沟泥石流水平格栅坝日本水平格栅坝泥石流网格坝

缝隙一般布置在坝顶,采用窄深的矩形、梯形、三角形断面。

缝隙高度一般取1~3倍的缝隙宽度

缝隙密度一般取∑b/B为0.2~0.6

梁式坝过流横缝按照限制粒径Dm=0.30~0.50m设定,取缝h=0.50~0.80m,横梁长一般L=4.0~8.0m

泥石流流域内从上至下梁式坝的缝隙间距应依次减小,以达到合理的拦粗排细效果。

网格坝是利用钢索编制而成的柔性网状结构物,上端通过主绳固定在沟道的两岸锚墩(梁),下部网格斜铺在沟床上。

网格坝应设置在地质条件较好、两岸岸坡主绳易于固定的流通区或减速区。

网格坝的坝高应大于最大龙头高度和冲起高度之和。

网格坝网孔大小取拟拦截泥石流体最大粒径的1.5~2.0倍。

网格坝网绳在沟道内的敷设长度应为1.5~2.0倍的坝高。附录J(规范性附录):泥石流拦砂坝新型结构J.1

框架式泥石流拦砂坝包括坝体主体和坝体基础,坝体主体由钢筋混凝土框架和充填于框架间的浆砌石构成。若干钢筋混凝土柱体在水平面上纵横相连构成一层水平梁,钢筋混凝土框架包括若干层水平梁和每两层水平梁间由钢筋混凝土柱体构成的竖向梁。钢筋混凝土框架将坝体内空间分割成立方体、或长方体或三棱柱空间。适用于各类泥石流,可就地施工,利于施工工期。

泥石流拦砂坝鼓励采用预制组装式、框架式等新型拦砂坝结构(1)

a=b长方箱体(3)

a=3b长方箱体(2)

a=2b长方箱体

图J.3

预制箱体轴视图附录J(规范性附录):泥石流拦砂坝新型结构J.2

组装式泥石流拦砂坝坝体主体由若干预制钢筋混凝土长方箱体纵横相连构成,如图J.3,长方箱体顶面开敞、内部装填土体。箱体侧壁上设有供长方箱体间横向相连水平向连接孔,底板和侧壁上设排水孔。填装土体最大粒径小于短边边长一半。(1水平向连接孔,2

排水孔,3

竖向连接孔,l

长边的边长,b

短边的边长,h

长方箱体高度,t

侧壁厚度)1

0:

.61:0.05附录J(规范性附录):泥石流拦砂坝新型结构J.2

组装式泥石流拦砂坝坝体溢流口至坝体基础的净坝高是长方箱体高度整数倍;坝顶宽度是长方箱体短边边长b的整数倍。适用于各种类型的泥石流,其优点是可就地施工,充分利用施工弃渣。清基线地面线浆砌石或混凝土浆砌石或混凝土浆砌石或混凝土立方箱体A浆砌石或混凝土立方箱体浆砌石或混凝土浆砌石或混凝土主流

方向

排水孔

立方箱体

基础

A图J.4

组装型拦砂坝的立面示意图

沟床线

基础图J.5

组装型拦砂坝的剖面示意图横向齿槛软基消能槽全衬砌槽8.2

排导槽8.2.1

一般规定

排导槽应选择在泥石流沟道流通段或堆积区,将泥石流在控制条件下排导

到指定的区域。

排导槽应保持畅通,不发生或少发生淤积现象,严禁产生累计性淤积而造

成漫溢。

排导槽槽体冲刷、磨蚀应在设计允许范围之内。

排导槽应有足够的刚度(整体性),地基承载力,不得因地下水、不均匀

沉降等造成局部或整体滑移、变形、开裂、折断等破坏形式,而危及到自

身安全。

排导槽应满足设计过流要求,特殊情况下可让排导槽一侧分流,确保重点

保护对象免遭超设计标准泥石流的危害。茂县县城龙洞沟泥石流排导槽石羊沟肋槛排导槽泸定赶羊沟全衬砌排导槽黑水县芦花沟泥石流

全衬砌排导槽8.2.2

平面布置

排导槽一般由进口段、急流段和出口段三部分组成,其轴线布置应力求与

沟道中心线一致,并尽可能利用天然沟道随弯就势,避开地形地物障碍。

排导槽总体布置应力求纵坡较大、长度较短,并有利于入流和下泄。

排导槽应考虑与现有工程或沟道的防治总体规划相适应。

进口段上游如有拦砂坝、溢流堰、低槛等控流设施,应加以利用。

急流段一般应采用等宽度、直线型平面布置,或以缓弧形相接的大钝角相交的折线型布置。

沿程支沟汇入处,宜顺流以小于30°的角度相交,汇口下游可适当扩大过流断面。

出口段尾部应与主河呈锐角相交,并尽可能选在排泄能力较大河段部位,槽底标高宜在主河高洪水位以上。

排导槽宽度不应突然放宽或收窄,应采用渐变段连接,扩散角或收缩角不应大于10°,渐变段长度不小于5倍上游槽宽。

排导槽长度如果超过300m时,宜分段规划布置,相邻槽段间设置过渡段。泥石流排导槽由进口段、急流槽、出口段三部分组成(1)进口段布置1)利用上游控流设施布置进口段(((((((+

+

+(

((

(

((((2)上游无控流设施进口段布置

应尽可能选择沟道两岸较为稳定,顺直的颈口、狭窄段,或在沟道凹岸一侧也可在进口上游修建导向潜坝、引流导流堤等((排

旁滩

地沟流向槽沟主(2)急流槽布置

全长范围内力求采用宽度一致的直线形平面布置缓弧相接

,转折角α≥135°-150°宽度不得突然放宽或突然收缩,应采用渐宽或渐窄的联接方式,渐变段长度l≥(5-10)Bcp(3)出口段布置

排导槽出口有自由出流和非自由出流两种方式自由出流不受堆积扇变迁、主河摆动及汇流组合的影响,泥石流可顺畅地被输送到主河排往下游或就地散流停淤。非自由出流因排导槽槽尾出流受阻,被迫改变流向,流速降低,部份固体物质在出口处落淤,排泄效果大大降低,甚至危及排导槽自身的安全排导槽出口设置不当

纵断面泥石流沟的流通段属于冲淤平衡段,纵横断面较为规整,可作为排导槽设计的类比参考。排导槽的纵坡应采用等于或略大于流通段的纵坡,并一坡到底,必须变坡时,变幅不宜超过0.10。排导槽纵坡受地形限制者,其纵坡必须小于流通沟段纵坡时,也不应小于流通段纵坡的0.85~0.90倍。排导槽纵比降宜采用较大值(大于I流通),槽长不超过100m时宜一坡到底,槽长超过100m可由陡到缓比降递变。对于重大排导槽工程,其纵坡应通过模型试验确定。排导槽纵坡应考虑沟道地形条件,兼顾挖填方平衡。排导槽纵坡小于0.05时,排导槽进口上游须设置缝隙坝,降低泥石流重度,利于排泄。类型粘性泥石流稀性泥石流水石流临界纵坡0.05~0.100.03~0.050.05~0.08平均值0.080.040.065纵坡>0.100.10~0.050.05~0.03间距(m)10.010.0~15.015.0~25.0槛高(m)>2.502.50~2.002.00~1.60附录K(规范性附录):泥石流排导槽

表K.1

泥石流临界纵坡表K.2

排导槽肋槛布置间距泥石流性质稀性粘性3重度(kN/m)13.0~15.015.0~16.016.0~18.018.0~20.020.0~22.0类型泥流泥石流泥流泥石流泥流泥石流水石流泥石流泥石流纵坡(%)33~53~55~75~77~105~158~1210~18类型天然沟床浆砌石结构混凝土结构允许流速(m/s)3~56~810~12附录K(规范性附录):泥石流排导槽

表K.3

泥石流临界纵坡表K.4

泥石流排导槽允许流速

横断面

排导槽的过流能力应大于设计流量,横断面形式可择优选择梯形、矩形、三角形及复式断面。

排导槽槽宽上限值参照流通段的平均宽度确定:

2

排导槽宽度下限值依据排泄泥石流的最大颗粒来确定:

B

(2.0

2.5)Da

排导槽槽深确定公式:Hc

1.2Da

H

p

Hc

H

s

hs排导槽设置有弯道时,弯道超高确定公式:

H

2Bc

Vc2

gR

c

排导槽弯道的过渡段长度确定公式:

Lw

0.5~1.0

Lb

结构型式

整体式框架结构,图(a)

分离式挡土墙-护底组合结构、挡土墙-肋槛组合结构、分离式

护坡-肋槛组合结构,图(b)、(c)、(d)

全断面护砌(轻型)结构,图(e)

侧向齿槛防护结构,图(f)(a)(b)(c)(d)(e)(f)排导槽的结构型式

强度、稳定性验算

整体式框架结构须验算整体结构强度与变形

分离式挡土墙-护底组合结构、挡土墙-肋槛组合结构的侧墙应进行抗滑移、

抗倾覆、地基承载力验算

分离式挡土墙-护底组合结构、挡土墙-肋槛组合结构的肋槛应进行稳定

性验算

细部结构

排导槽槽底应按一定间距设置底肋,间距一般为20~50m

排导槽槽底应按照纵、横一定间距设置排水孔,排水孔大小一般取5~10cm,纵向间距5~10m、横向间距2~5m

挡土墙-肋槛组合结构、分离式护坡-肋槛组合结构的肋槛间距确定公式:H

H

Ib

ImL

对过流频繁、泥石流重度大于18kN/m3且含有1m以上巨石的排导槽槽底及肋槛应做磨蚀处理,防磨蚀措施可采用马鞍石、钢轨、钢板、钢纤维混凝土、钢筋混凝土等排导槽肋槛结构图HH300200Ⅰ-Ⅰ剖面Ⅱ-Ⅱ剖面15012001506060防冲肋槛C10砼M5.0浆砌毛石L附录K(规范性附录):泥石流排导槽

ⅠⅠⅡⅡ

1:500图K.5

泥石流排导槽肋槛结构图单位尺寸:cmi

=

0.15

i=0.05h

HDHHH1αBB附录L(资料性附录):泥石流排导槽新型结构L.1

对称齿槛群泥石流排导槽

对称齿槛群泥石流排导槽,包括束流侧墙和置于其间、与其相连、配合使用的梯级防冲刷齿LLb1沟床线1:mb2齿槛L1流向L21:n1:m槛群(图L.1、L.2、L.3)。适用于各种类型的泥石流排导,其优点是有利于水生生物的上下联系,有利于沟道生态修复,缺点是齿槛易于磨蚀。

侧墙1:n

BB

侧墙齿槛

DL.3

横向剖视图

齿槛图L.2

俯视图图L.1

纵向剖视图

排导槽鼓励采用交错、对称齿槛型、梯-潭结构型等新型排导槽结构L.2梯潭型泥石流排导槽

梯潭型泥石流排导槽,包括排导槽槽底及其两侧的排导槽侧墙,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;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;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;深潭段顶面与下游阶梯段的最高处平齐。梯-深型泥石流排导槽适用于沟床平均纵比降为0.2-0.4的泥石流排导。其优点是能够连续性集中消能,缺点是深潭的累积性淤积。HBh11h1h12h13

h14h2HL1L2

L3

L4排导槽侧墙

块石钢索网箱体缓冲层阶梯段上端齿槛底板块石

钢索网箱体缓冲层侧墙

下端齿槛i1钢索网箱体护底L1L3L4块石

钢索网箱体缓冲层下端齿槛i1

上端齿槛

i0底板钢索网箱体护底L2L.6

槽心纵剖面示意图L.4

俯视

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