泥石流翼型墩汇流结构.pdf

本发明公开了一种泥石流翼型墩汇流结构。该结构由两个对称的翼型墩构成，翼型墩的顶部水平，侧面直立，边界顺利过渡；其平面边界线由数段弧线连接而成；翼型墩位于泥石流沟流通区出口附近的沉积区内，墩头指向泥石流沟上游、墩尾指向泥石流沟下游，两个翼型墩的凸面相向布置；翼型墩的底部埋入最大冲刷线以下。本发明的优点是：归并泥石流进入沉积区后的流路，使其沿着拟定的方向流动，避免泥石流体从泥石流隧道两端或速流结构两侧外流或直接冲击桥涵墩台等而产生次生泥石流病害；增大进入沉积区后泥石流的流动速度，使其以较快的速度从沉积区向外排泄；使部分泥石流体在墩外侧范围淤积，缩短泥石流隧道长度或速流结构的汇流槽宽度。

1、  一种泥石流翼型墩汇流结构，其特征在于：该结构由两个对称的翼型墩(1)构成，翼型墩(1)的顶部水平，侧面直立，边界顺利过渡；其平面边界线由数段弧线连接而成；翼型墩(1)位于泥石流沟流通区(2)出口附近的的沉积区(3)内，墩头指向泥石流沟上游、墩尾指向泥石流沟下游，两个翼型墩的凸面相向布置；翼型墩(1)的底部埋入最大冲刷线以下。

2、  根据权利要求1所述的泥石流翼型墩汇流结构，其特征在于：该结构距离泥石流沟流通区(2)出口的水平距离在30～50m之间。

3、  根据权利要求1所述的泥石流翼型墩汇流结构，其特征在于：翼型墩(1)的平面边界线由五段弧线连接而成；各段弧线之间的关系为：
L 2 = R 1 + R 2 + R 3 2 - L 3 2 ]]>
L₃＝(7～8)R₁
L₄＝(5～6)R₁
L₅＝0.5R₁
R₂＝2R₁
R₃＝L₃+R₁
R₄＝L₄
R₅＝0.25R₁
式中：R₁为翼型墩(1)墩头位置弧线的半径，R₅为翼型墩(1)墩尾位置弧线的半径，L₂为墩头至墩尾的距离，L₃为翼型墩(1)至R₃弧线圆心的距离，L₄为翼型墩(1)至R₄弧线圆心的距离；五段弧线按R₁、R₂、R₄、R₅、R₃的顺序连接。

4、  根据权利要求1所述的泥石流翼型墩汇流结构，其特征在于：两个翼型墩(1)之间的最小距离B为泥石流流通区(2)出口部位的平均宽度B₀的0.4～0.6倍，即B＝(0.4～0.6)B₀。

5、  根据权利要求1所述的泥石流翼型墩汇流结构，其特征在于：翼型墩(1)埋入最大冲刷线以下的深度不小于3m，且埋入深度h为翼型墩(1)总高度H₀的一半，即h＝0.5H₀≥3m。

6、  根据权利要求4或5所述的泥石流翼型墩汇流结构，其特征在于：翼型墩(1)之间的最小距离B与翼型墩(1)埋入深度(或悬臂段高度)h之间的关系为：
Bh = v 0 A 0 v ]]>
式中，v₀为泥石流在流通区(2)出口部位的流速，v为翼型墩汇流结构设计流速，A₀为流通区(2)泥石流体的过流断面。

泥石流翼型墩汇流结构
技术领域
本发明涉及一种泥石流防治技术，尤其是涉及一种泥石流翼型墩汇流结构。
背景技术
中国是一个多山、地质构造复杂、季风气候显著、高山寒冻风化及冰川作用强烈的国家，泥石流灾害极其发育。随着我国西部交通基础建设的快速发展，公路泥石流愈益成为制约公路建设、养护及交通运输的关键问题。仅我国西部省市区公路沿线的大型及特大型泥石流2万余条，常常造成公路交通的长时间中断，如国道318线(川藏公路)每年因为泥石流中断交通3～6个月、国道217线新疆天山段公路每年因泥石流断道1～3个月、四川省凉山彝族自治州境内干线公路每年因泥石流而中断交通20余天、滇藏公路每年因泥石流断道40余天，等等。从20世纪80年代以来，我国每年因为泥石流造成的公路直接经济损失50亿元左右，间接经济损失超过千亿元，并直接影响着多条国防干线及经济命脉的畅通。因此，遵循公路泥石流运动及对公路的毁损机理，开发有效的防治技术，构建系统的公路泥石流防治技术体系，对于确保公路交通运输的有序进行具有重大的经济、社会、环境和国防意义。
近10年来，国内外在泥石流防治方面取得了长足的进展，比较系统地构建了泥石流拦截、排导工程技术体系，通过控制水源、物源的工程及非工程技术体系，成功地开发了拦渣坝、排导槽、导流槽、导流堤、渡槽、淤积坝、速流结构、泥石流隧道等防治技术，用于公路、铁路沿线以及小流域的泥石流治理，发挥了重要的作用。
但是，除速流结构和泥石流隧道以外，现有技术在防治公路泥石流方面针对性不强、防治效果差。而对于大型及特大型公路泥石流，尤其是泥石流流通区比较狭窄、沉积区比较宽阔且比降较小、泥石流易于在沉积区淤积，公路从泥石流沉积区横向穿越时，由于泥石流强烈的冲击、冲刷作用，冲击路径在沉积区呈不规则变化的幅度大，因此，泥石流强烈下切而冲击泥石流隧道侧墙甚至从泥石流隧道两端冲出，进而毁损、淤埋隧道两端的公路，并使泥石流体难于归并进入泥石流隧道顶部的排泄通道速流结构的速流槽，路基也难以采用桥涵形式跨越泥石流沟。
因此，总体来说，目前对于大型及特大型公路泥石流，有效的防治技术体系尚未完全建立，大型及特大型公路泥石流病害仍然是我国西部公路交通建设重大关键技术之一。
发明内容
针对大型及特大型公路泥石流防治，本发明提供了一种泥石流翼型墩汇流结构，其技术解决方案为：该结构由两个对称的翼型墩构成，翼型墩的顶部水平，侧面直立，边界顺利过渡；其平面边界线由数段弧线连接而成；翼型墩位于泥石流沟流通区出口附近的的沉积区内，墩头指向泥石流沟上游、墩尾指向泥石流沟下游，两个翼型墩的凸面相向布置；翼型墩的底部埋入最大冲刷线以下。
该结构距离泥石流沟流通区出口的水平距离在30～50m之间。翼型墩的平面边界线由五段弧线连接而成；各段弧线之间的关系为： L 2 = R 1 + R 2 + R 3 2 - L 3 2 , ]]>L₃＝(7～8)R₁，L₄＝(5～6)R₁，L₅＝0.5R₁，R₂＝2R₁，R₃＝L₃+R₁，R₄＝L₄，R₅＝0.25R₁；式中：R₁为翼型墩墩头位置弧线的半径，R₅为翼型墩墩尾位置弧线的半径，L₂为墩头至墩尾的距离，L₃为翼型墩至R₃弧线圆心的距离，L₄为翼型墩至R₄弧线圆心的距离；五段弧线按R₁、R₂、R₄、R₅、R₃的顺序连接。两个翼型墩之间的最小距离B为泥石流流通区出口部位的平均宽度B₀的0.4～0.6倍，即B＝(0.4-0.6)B₀。翼型墩埋入最大冲刷线以下的深度不小于3m，且埋入深度h为翼型墩总高度H₀的一半，即h＝0.5H₀≥3m。翼型墩之间的最小距离B与翼型墩埋入深度(或悬臂段高度)h之间的关系为： Bh = v 0 A 0 v , ]]>式中，v₀为泥石流在流通区出口部位的流速，v为翼型墩汇流结构设计流速，A₀为流通区泥石流体的过流断面。
本发明的优点是：1、归并泥石流从流通区进入沉积区后的流路，使其不发生乱流，而是沿着拟定的方向即翼型墩间方向流动，避免泥石流体从泥石流隧道两端或速流结构两侧外流或直接冲击桥涵墩台等而产生次生泥石流病害。2、增大从流通区进入沉积区后泥石流的流动速度，使泥石流体以较快的速度从沉积区向外排泄。3、使部分泥石流体在墩外侧范围淤积，缩短泥石流隧道长度或速流结构的汇流槽宽度。
附图说明
图1为泥石流翼型墩汇流结构平面图；
图2为翼型墩的结构平面图。
附图中，1为翼型墩，2为泥石流流通区，3为泥石流沉积区，4为泥石流淤埋区，5为泥石流沟岸，6为河流，7为河流岸坡线。
具体实施方式
如图1所示，泥石流沟的前方一般为平缓、呈扇状形态的泥石流沉积区3，后部为坡度较陡、流速较快的泥石流流通区2，泥石流翼型墩汇流结构由两个对称的翼型墩1构成，翼型墩1的顶部水平，侧面直立，边界顺利过渡；其平面边界线由数段弧线连接而成；翼型墩1位于泥石流沟流通区2出口附近的的沉积区3内，墩头指向泥石流沟上游、墩尾指向泥石流沟下游，两个翼型墩1的凸面相向布置；翼型墩1的底部埋入最大冲刷线以下。
该结构距离泥石流沟流通区2出口的水平距离在30～50m之间。泥石流翼型墩汇流结构前端一般接泥石流隧道的汇流侧墙或速流结构的汇流槽，也可以从跨越泥石流沟的公路桥涵下部穿越。
翼型墩1的平面边界线由五段弧线连接而成；各段弧线之间的关系为：
L 2 = R 1 + R 2 + R 3 2 - L 3 2 ]]>
L₃＝(7～8)R₁
L₄＝(5～6)R₁
L₅＝0.5R₁
R₂＝2R₁
R₃＝L₃+R₁
R₄＝L₄
R₅＝0.25R₁
式中：R₁为翼型墩1的墩头位置弧线的半径，R₅为翼型墩1的墩尾位置弧线的半径，L₂为墩头至墩尾的距离，L₃为翼型墩1至R₃弧线圆心的距离，L₄为翼型墩1至R₄弧线圆心的距离；五段弧线按R₁、R₂、R₄、R₅、R₃地顺序连接。墩体由钢筋混凝土或素混凝土、浆砌石等圬工材料现场浇筑而成；迎接泥石流冲击的墩头表层应采用强度较高的材料浇筑。
两个翼型墩1之间的最小距离B为泥石流流通区2出口部位的平均宽度B₀的0.4～0.6倍，即B＝(04-0.6)B₀。翼型墩1埋入最大冲刷线以下的深度不小于3m，且埋入深度h为翼型墩1总高度H₀的一半，即h＝0.5H₀≥3m。
翼型墩1之间的最小距离B与翼型墩1埋入深度(或悬臂段高度)h之间的关系为：

式中，v₀为泥石流在流通区2出口部位的流速，v为翼型墩汇流结构设计流速，A₀为流通区2泥石流体的过流断面。
泥石流翼型墩汇流结构的墩间泥石流排导流向与泥石流冲出流通区时的主流线一致，可以归并泥石流冲出流通区2进入沉积区3后的流动路径，避免泥石流在沉积区3内横向大幅度摆动而产生强烈的冲击和淤埋；加速泥石流进入沉积区3后的流动速度，避免其在沉积区3主流区内大规模淤积；确保采用泥石流隧道或速流结构等防治技术治理大型及特大型泥石流病害的防治效果；使公路在沉积区3内采用桥涵跨越泥石流沟成为可能。从而达到确保公路交通连续有序进行、确保穿越泥石流沟的公路路基路面及相应的防护工程的安全与稳定的根本目的。