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摘要:海通沟近期发生过泥石流。该沟今后还可能发生一定规模的泥石流。海通沟流域一旦暴发泥石流,将对水泥厂产生影响。为保证水泥厂的正常施工与运行,需要对海通沟泥石流治理。根据海通沟泥石流形成条件、运动和堆积特征结合泥石流危害对象的分布等,本次工程采用工程措施拦截泥石流固体物质,利用现有沟道排导的措施。
关键词:小型支沟;泥石流;防护措施
1工程概况
某水泥厂生产线位于西藏海通沟内(河口上游 1.5km 至河口段)。根据勘查报告,海通沟近期发生过泥石流。鉴于流域内基岩破碎,广泛分布着崩滑堆积物和坡面松散堆积物,坡面松散物质侵蚀与崩塌滑坡转化为泥石流的可能性较大,该沟今后还可能发生一定规模的泥石流。海通沟流域一旦暴发泥石流,将对水泥厂产生影响。施工期,海通沟泥石流将进入施工场地,危及施工人员及建筑物安全。完工后泥石流侵蚀弃渣可能增加泥石流规模,并造成主河的堵塞溃决形成系列的灾害链。为保证水泥厂的正常施工与运行,必须进行海通沟泥石流治理。
2防护工程设计标准
根据中国地质调查局《泥石流灾害防治工程设计规范》(DT/T0239-2004)规定,该泥石流防治工程安全等级应定为二级,同时结合水泥厂的设计标准,泥石流防治工程主体工程设计标准按50年一遇的降雨强度设计。海通沟50年一遇泥石流容重为1.482g/cm3,泥石流峰值流量为82.42m3/s,一次浆体总量为7.83万m3,固体总量为2.22万m3。
3泥石流防护工程设计思路
海通沟沟道宽度總体上游狭窄,而下游逐渐变宽,但局部有宽窄相间的特点,甚至有狭窄的沟谷,为治理工程设置拦挡坝提供了有利条件,表现为在这些部位建拦挡坝时坝体的长度相对较小,且这些沟段沟道纵坡较缓,上游沟道相对开阔,修建拦挡工程其库容较大,对泥石流峰值流量的调节作用效果显著。考虑沟内通村公路的交通需要,拦挡坝高度不宜过高,采用特制泥石流拦挡网与拦挡坝结合的方式。
4泥石流防护工程方案设计
4.1坝线选择
根据现场地形调,在距海通沟沟口上游约1690m处及其下游300处分别新建一座拦挡坝。
4.2坝型选择
混凝土格栅坝功能主要为三个方面,一是通过其有效库容拦挡泥石流中的固体物质,降低流体重度,减轻对下游的危害;二是通过坝体的削峰减流作用调节泥石流流体峰值流量,增加下游排导工程或自然沟道的安全性,三是通过坝体的有效拦砂作用,降低过坝泥石流重度。考虑沟内通村公路的交通需要,拦挡坝高度不宜过高,采用特制泥石流拦挡网与拦挡坝结合的方式,减少对通村公路的影响。
4.3坝顶高程
海通沟该段平均纵坡为4%,回淤纵坡纵坡采用3%。由于海通沟各坝位上游回淤范围形态多不规则,因此库容的计算方法为:根据回淤纵坡图解求得回淤长度和库尾高程,据此在平面图上圈定回淤范围,计算回淤范围面积,再乘以库区平均深度计算其回淤库容。同时考虑拦挡网在拦截泥石流时高度上有20%~25%的损失。1#拦挡坝高程3626m对应的库容为12071m3;2#拦挡坝高程3611m对应的库容为10608m3。
4.4建筑物设计
1#拦挡坝为混凝土格栅坝,坝长度25.7m,坝顶宽度3.0m,坝高3m,上游坡面坡比为1:0.7,下游坡面坡比为1:0.3。坝体布置2个排泄槽,槽宽3m,槽深1.8m,槽间距3m。坝体右侧设置隔墩,高度4m,顶宽3m;坝体中部设置中墩,高度4m,顶宽2m;坝体左侧设置1.2厚C20埋石混凝土墩。坝顶设置3m高泥石流拦挡网,宽度分别为12.8m和11.3m。
2#拦挡坝为混凝土格栅坝。混凝土格栅坝坝顶长度25.6m,坝顶宽度3.0m,坝高3m,上游坡面坡比为1:0.7,下游坡面坡比为1:0.3。坝体布置3个排泄槽,槽宽3m,槽深1.8m,槽间距3m。坝体右侧设置隔墩,高度4m,顶宽3m;坝体中部设置中墩,高度4m,顶宽2m,;坝体左侧设置1.2厚C20埋石混凝土墩。坝顶设置3m高泥石流拦挡网,宽度分别为12.3m和11.8m。
根据分析计算成果,拦挡网采用VX180型。拦挡网采用具有强大的弹塑性变形能力ROCCO 环形网,采用特殊的防腐技术,使用寿命可达30年以上。
4.5坝体稳定和地基应力验算
4.5.1拦挡工程设计工况和荷载组合
按前述设计标准,设计拦挡工程设计工况按满库过流、半库过流、空库过流三种特征结合地震因素(考虑地震和不考虑地震),共有六种工况组合,分别为工况Ⅰ满库过流(不考虑地震)、工况Ⅱ满库过流状态(考虑地震)、工况Ⅲ为半库容过流状态(不考虑地震)、工况Ⅳ为半库容过流状态(考虑地震)、工况Ⅴ为空库过流状态(不考虑地震)和工况Ⅵ为空库过流状态(考虑地震)。
根据《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)及《中国地震动参数区划图》(GB18306-2015)拟建场地地震烈度为Ⅶ度,基本地震动峰值加速度值为 0.15g。
4.5.2坝体荷载计算
设计工作中对坝体荷载进行了计算,其主要计算公式、计算参数及结果分别如下:
1)泥石流水平压力按朗肯主动土压力公式计算:
4)坝下防冲刷设计
防止过坝泥石流流体的冲刷,护袒长3m,护坦厚度按1.0m设计,采用大块石填筑。
5结语
根据海通沟泥石流形成条件、运动和堆积特征结合泥石流危害对象的分布等,本次工程采用工程措施拦截泥石流固体物质,利用现有沟道排导的措施。拦挡坝和拦挡网相结合的设计方案,既解决了当地村民的出行,又降低了工程投资。
参考文献:
[1]贺咏梅,成铭. 柔性防护技术在泥石流防护中的应用及研究进展. 水土保持研究,2007,7:14-3.
[2]郭根柱. 柔性防护技术在泥石流治理中的应用[J]. 大科技,2018(17):193-194.
关键词:小型支沟;泥石流;防护措施
1工程概况
某水泥厂生产线位于西藏海通沟内(河口上游 1.5km 至河口段)。根据勘查报告,海通沟近期发生过泥石流。鉴于流域内基岩破碎,广泛分布着崩滑堆积物和坡面松散堆积物,坡面松散物质侵蚀与崩塌滑坡转化为泥石流的可能性较大,该沟今后还可能发生一定规模的泥石流。海通沟流域一旦暴发泥石流,将对水泥厂产生影响。施工期,海通沟泥石流将进入施工场地,危及施工人员及建筑物安全。完工后泥石流侵蚀弃渣可能增加泥石流规模,并造成主河的堵塞溃决形成系列的灾害链。为保证水泥厂的正常施工与运行,必须进行海通沟泥石流治理。
2防护工程设计标准
根据中国地质调查局《泥石流灾害防治工程设计规范》(DT/T0239-2004)规定,该泥石流防治工程安全等级应定为二级,同时结合水泥厂的设计标准,泥石流防治工程主体工程设计标准按50年一遇的降雨强度设计。海通沟50年一遇泥石流容重为1.482g/cm3,泥石流峰值流量为82.42m3/s,一次浆体总量为7.83万m3,固体总量为2.22万m3。
3泥石流防护工程设计思路
海通沟沟道宽度總体上游狭窄,而下游逐渐变宽,但局部有宽窄相间的特点,甚至有狭窄的沟谷,为治理工程设置拦挡坝提供了有利条件,表现为在这些部位建拦挡坝时坝体的长度相对较小,且这些沟段沟道纵坡较缓,上游沟道相对开阔,修建拦挡工程其库容较大,对泥石流峰值流量的调节作用效果显著。考虑沟内通村公路的交通需要,拦挡坝高度不宜过高,采用特制泥石流拦挡网与拦挡坝结合的方式。
4泥石流防护工程方案设计
4.1坝线选择
根据现场地形调,在距海通沟沟口上游约1690m处及其下游300处分别新建一座拦挡坝。
4.2坝型选择
混凝土格栅坝功能主要为三个方面,一是通过其有效库容拦挡泥石流中的固体物质,降低流体重度,减轻对下游的危害;二是通过坝体的削峰减流作用调节泥石流流体峰值流量,增加下游排导工程或自然沟道的安全性,三是通过坝体的有效拦砂作用,降低过坝泥石流重度。考虑沟内通村公路的交通需要,拦挡坝高度不宜过高,采用特制泥石流拦挡网与拦挡坝结合的方式,减少对通村公路的影响。
4.3坝顶高程
海通沟该段平均纵坡为4%,回淤纵坡纵坡采用3%。由于海通沟各坝位上游回淤范围形态多不规则,因此库容的计算方法为:根据回淤纵坡图解求得回淤长度和库尾高程,据此在平面图上圈定回淤范围,计算回淤范围面积,再乘以库区平均深度计算其回淤库容。同时考虑拦挡网在拦截泥石流时高度上有20%~25%的损失。1#拦挡坝高程3626m对应的库容为12071m3;2#拦挡坝高程3611m对应的库容为10608m3。
4.4建筑物设计
1#拦挡坝为混凝土格栅坝,坝长度25.7m,坝顶宽度3.0m,坝高3m,上游坡面坡比为1:0.7,下游坡面坡比为1:0.3。坝体布置2个排泄槽,槽宽3m,槽深1.8m,槽间距3m。坝体右侧设置隔墩,高度4m,顶宽3m;坝体中部设置中墩,高度4m,顶宽2m;坝体左侧设置1.2厚C20埋石混凝土墩。坝顶设置3m高泥石流拦挡网,宽度分别为12.8m和11.3m。
2#拦挡坝为混凝土格栅坝。混凝土格栅坝坝顶长度25.6m,坝顶宽度3.0m,坝高3m,上游坡面坡比为1:0.7,下游坡面坡比为1:0.3。坝体布置3个排泄槽,槽宽3m,槽深1.8m,槽间距3m。坝体右侧设置隔墩,高度4m,顶宽3m;坝体中部设置中墩,高度4m,顶宽2m,;坝体左侧设置1.2厚C20埋石混凝土墩。坝顶设置3m高泥石流拦挡网,宽度分别为12.3m和11.8m。
根据分析计算成果,拦挡网采用VX180型。拦挡网采用具有强大的弹塑性变形能力ROCCO 环形网,采用特殊的防腐技术,使用寿命可达30年以上。
4.5坝体稳定和地基应力验算
4.5.1拦挡工程设计工况和荷载组合
按前述设计标准,设计拦挡工程设计工况按满库过流、半库过流、空库过流三种特征结合地震因素(考虑地震和不考虑地震),共有六种工况组合,分别为工况Ⅰ满库过流(不考虑地震)、工况Ⅱ满库过流状态(考虑地震)、工况Ⅲ为半库容过流状态(不考虑地震)、工况Ⅳ为半库容过流状态(考虑地震)、工况Ⅴ为空库过流状态(不考虑地震)和工况Ⅵ为空库过流状态(考虑地震)。
根据《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)及《中国地震动参数区划图》(GB18306-2015)拟建场地地震烈度为Ⅶ度,基本地震动峰值加速度值为 0.15g。
4.5.2坝体荷载计算
设计工作中对坝体荷载进行了计算,其主要计算公式、计算参数及结果分别如下:
1)泥石流水平压力按朗肯主动土压力公式计算:
4)坝下防冲刷设计
防止过坝泥石流流体的冲刷,护袒长3m,护坦厚度按1.0m设计,采用大块石填筑。
5结语
根据海通沟泥石流形成条件、运动和堆积特征结合泥石流危害对象的分布等,本次工程采用工程措施拦截泥石流固体物质,利用现有沟道排导的措施。拦挡坝和拦挡网相结合的设计方案,既解决了当地村民的出行,又降低了工程投资。
参考文献:
[1]贺咏梅,成铭. 柔性防护技术在泥石流防护中的应用及研究进展. 水土保持研究,2007,7:14-3.
[2]郭根柱. 柔性防护技术在泥石流治理中的应用[J]. 大科技,2018(17):193-194.