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摘 要:泥石流是威胁公路的地址灾害,需要采取措施防治。公路区上、中游根据条件修建拦砂坝、格棚坝、谷坊等稳拦措施;接近涵洞区,顺势设置排水沟、东川槽和排导均等稳拦措施。公路区需设置合理的截流排洪沟和路基固床护坝,起到水土分离和减小公路水毁并加强生物治理。
关键词:泥石流;稳拦措施;截流排洪沟;生物治理
泥石流是我国山区常见的三大自然地质灾害之一,泥石流沟综合治理需要依据泥石流沟地形地貌、泥石流规模及对公路交通和人们生产生活的影响采取切实可行的稳、拦、排等防治技术措施。
一、公路泥石流区上游拦挡结构型式及选择
公路泥石流区上游拦挡结构是形成泥石流沟综合防治方案的重要组成部分,也是 “以防为主,防治结合”重要防护工程之一,作为公路区上游续建的拦挡结构主要有拦砂坝、格栅坝、谷坊。
(一)拦砂坝工程
1)拦砂坝功能。针对泥石流沟比降起伏较大的流通区,主要是修建在流通区内的一种重要横向拦挡结构物,主要作用是拦泥石流粒径较大的固相块石而不拦液相。
2)坝址选择。针对泥石流沟特点和公路泥石流防治需求,拦砂坝宜修建在公路内侧泥石流流通口狭肚段、上游沟段平缓地基坚固的部位。坝址选择还需考虑到有利于下游桥涵的消能和防冲,便于和下游跨沟桥梁、涵洞、排导结构等形成连续有效的防护结构。
3)坝型选择。坝型和坝址是相互对应的,坝型应能适应设置坝址处的地形地质条件,还应充分体现拦粗泄细的功能,优先选用技术可行、造价合适、施工方便的坝型。
(二)格栅坝工程
格栅坝是指横向格栅、平面或立面网络和整体格架结构等组成的泥石流地区常用的拦挡形式之一,它由实体重力坝的溢流口不断演变而成。
1)格栅坝功能。与实体坝相比,格栅坝具有受力条件较好、施工便利、拦石泄水效果较好且节省造价等优点,其主要用于水及沙石有效分离的水石流和稀性泥石流,它还具有较好的透水功能,缺点是不利于含粗粒较多的频发性粘性泥石流中固液相分离,也不利于稳定性较差的边坡体。
2)格栅坝类型及选择。按结构受力分类,格栅坝可分为平面型和立体型,平面型是垂直于流向的格栅,其结构简单但整体抗弯能力较差,抗泥石流冲击力较小,坝高在8m以下。立体型是垂直于流向的格棚為立体形并沿坝高逐渐逐渐增厚,其受力整体性强,承载力和抗冲击力比平面型好,所以立体格栅适用大小型规模泥石流。按建筑材料分,格栅坝主要有钢筋混凝土格栅坝、钢架格栅坝、粱式坝等。
3)谷坊工程结构及选择。一般情况下,谷坊工程由2-5级谷坊坝构成谷坊群。采用梯级谷坊相互成串逐级消能作用,即下游谷坊的回淤末端压理上游谷坊的基础齿墙。越坝洪流在齿墙前端形成冲刷坑及软基消能,应控制上游溢流堰的单宽流量和溢流深,将冲刷坑最大深度限定在齿墙埋深线以内,控制齿墙基底侵蚀基准不再下切,待后续泥石流重新建造回淤末端井将冲坑填平。
二、公路泥石流区排水工程
(一)边沟
边沟设置在挖方路基的路肩外侧或低路堤外侧,走向与路中线平行,主要用于汇集和排除路基范围内和流向路基的地面水,泥石流地区夏季多暴雨,设置边沟减小公路区汇集地面水,对降低公路泥石流危害程度显得尤为重要。主要形式有梯形、矩形、三角形及流线形。
(二)截水沟
通过调查东川公路沿线地质地貌特点知,设置在挖方路基边坡以外,用以拦截并排除路基上方流向路基的地面径流,减轻边沟的水流负担,保证挖方边坡和填方坡脚不受坡面泥石流冲刷。截水沟长度一般为200~500m。
三、公路泥石流预警技术
公路泥石流预警主要依据区域性泥石流特征值制作的泥石流预警装置预报泥石流的发生。本节简要阐述超声波泥位警报器和次声警报器实测实验原理和应用。超声波泥位报警器主要考虑到泥石流泥深能直观地反映泥石流规模大小和可能的危害程度因素,若h1和h2分别为上下两个断面泥石流泥深;nc1和nc2分别为上下两个断面的泥石流糙率密度系数;b1和b2分别为上下两个断面宽度;I1和I2分别为上下游断面的沟床纵比降,则利用回声测距的原理,测得泥石流泥深h2满足:
若T为预报时间;S为两断面间的距离;V为泥石流流速,泥石流预报时间即由发报到泥石流到达下游断面的时间T=S/V。通过泥位和泥石流预报时间得出泥石流泥位警报区和非警报区,当泥石流发生时,泥深超过超声波泥位报警线,超声波泥位报警器就会发出预报。
四、公路泥石流区生物水土保持措施
针对东川泥石流区“砂石化”现象,修建工程结构的同时加强生物治理和保持措施,尽快恢复和改善生态环境,封山育林种草,在不同海拔范围内种植适宜生长的树种,上游区上坡上特别重视植树造林;干旱地段,采用鱼鳞坑,提高成活率。切实解决育林与放牧、造林与开垦等矛盾。
五、结语
本文针对东川地区采取的包括泥石流区上游拦挡结构,泥石流区排水结构,泥石流预警技术和生物水土保持措施的综合防治技术是对东川地区公路泥石流治理的理论研究,不足之处尚需在实际应用中改进。
参考文献:
[1] 王继康.泥石流防治工程技术[M].北京:中国铁道出版社,1996:37-170.
[2] 陈洪凯,唐红梅,马永泰等.公路泥石流研究及治理[M].北京:人民交通出版社,2004.
[3] 唐红梅,陈洪凯.公路特大型泥石流治理综合模式及应用[J].重庆交通学院学报,2005,24(6): 112-115.
[4] 韦方强,胡凯衡.泥石流流速研究现状与发展方向[J].山地学报,2009(5):545-550.
作者简介:
王强(1989-),男,汉族,四川遂宁人,工程硕士,重庆交通大学交通运输工程专业,主要研究方向:道路工程重大灾害预防与处治技术。
关键词:泥石流;稳拦措施;截流排洪沟;生物治理
泥石流是我国山区常见的三大自然地质灾害之一,泥石流沟综合治理需要依据泥石流沟地形地貌、泥石流规模及对公路交通和人们生产生活的影响采取切实可行的稳、拦、排等防治技术措施。
一、公路泥石流区上游拦挡结构型式及选择
公路泥石流区上游拦挡结构是形成泥石流沟综合防治方案的重要组成部分,也是 “以防为主,防治结合”重要防护工程之一,作为公路区上游续建的拦挡结构主要有拦砂坝、格栅坝、谷坊。
(一)拦砂坝工程
1)拦砂坝功能。针对泥石流沟比降起伏较大的流通区,主要是修建在流通区内的一种重要横向拦挡结构物,主要作用是拦泥石流粒径较大的固相块石而不拦液相。
2)坝址选择。针对泥石流沟特点和公路泥石流防治需求,拦砂坝宜修建在公路内侧泥石流流通口狭肚段、上游沟段平缓地基坚固的部位。坝址选择还需考虑到有利于下游桥涵的消能和防冲,便于和下游跨沟桥梁、涵洞、排导结构等形成连续有效的防护结构。
3)坝型选择。坝型和坝址是相互对应的,坝型应能适应设置坝址处的地形地质条件,还应充分体现拦粗泄细的功能,优先选用技术可行、造价合适、施工方便的坝型。
(二)格栅坝工程
格栅坝是指横向格栅、平面或立面网络和整体格架结构等组成的泥石流地区常用的拦挡形式之一,它由实体重力坝的溢流口不断演变而成。
1)格栅坝功能。与实体坝相比,格栅坝具有受力条件较好、施工便利、拦石泄水效果较好且节省造价等优点,其主要用于水及沙石有效分离的水石流和稀性泥石流,它还具有较好的透水功能,缺点是不利于含粗粒较多的频发性粘性泥石流中固液相分离,也不利于稳定性较差的边坡体。
2)格栅坝类型及选择。按结构受力分类,格栅坝可分为平面型和立体型,平面型是垂直于流向的格栅,其结构简单但整体抗弯能力较差,抗泥石流冲击力较小,坝高在8m以下。立体型是垂直于流向的格棚為立体形并沿坝高逐渐逐渐增厚,其受力整体性强,承载力和抗冲击力比平面型好,所以立体格栅适用大小型规模泥石流。按建筑材料分,格栅坝主要有钢筋混凝土格栅坝、钢架格栅坝、粱式坝等。
3)谷坊工程结构及选择。一般情况下,谷坊工程由2-5级谷坊坝构成谷坊群。采用梯级谷坊相互成串逐级消能作用,即下游谷坊的回淤末端压理上游谷坊的基础齿墙。越坝洪流在齿墙前端形成冲刷坑及软基消能,应控制上游溢流堰的单宽流量和溢流深,将冲刷坑最大深度限定在齿墙埋深线以内,控制齿墙基底侵蚀基准不再下切,待后续泥石流重新建造回淤末端井将冲坑填平。
二、公路泥石流区排水工程
(一)边沟
边沟设置在挖方路基的路肩外侧或低路堤外侧,走向与路中线平行,主要用于汇集和排除路基范围内和流向路基的地面水,泥石流地区夏季多暴雨,设置边沟减小公路区汇集地面水,对降低公路泥石流危害程度显得尤为重要。主要形式有梯形、矩形、三角形及流线形。
(二)截水沟
通过调查东川公路沿线地质地貌特点知,设置在挖方路基边坡以外,用以拦截并排除路基上方流向路基的地面径流,减轻边沟的水流负担,保证挖方边坡和填方坡脚不受坡面泥石流冲刷。截水沟长度一般为200~500m。
三、公路泥石流预警技术
公路泥石流预警主要依据区域性泥石流特征值制作的泥石流预警装置预报泥石流的发生。本节简要阐述超声波泥位警报器和次声警报器实测实验原理和应用。超声波泥位报警器主要考虑到泥石流泥深能直观地反映泥石流规模大小和可能的危害程度因素,若h1和h2分别为上下两个断面泥石流泥深;nc1和nc2分别为上下两个断面的泥石流糙率密度系数;b1和b2分别为上下两个断面宽度;I1和I2分别为上下游断面的沟床纵比降,则利用回声测距的原理,测得泥石流泥深h2满足:
若T为预报时间;S为两断面间的距离;V为泥石流流速,泥石流预报时间即由发报到泥石流到达下游断面的时间T=S/V。通过泥位和泥石流预报时间得出泥石流泥位警报区和非警报区,当泥石流发生时,泥深超过超声波泥位报警线,超声波泥位报警器就会发出预报。
四、公路泥石流区生物水土保持措施
针对东川泥石流区“砂石化”现象,修建工程结构的同时加强生物治理和保持措施,尽快恢复和改善生态环境,封山育林种草,在不同海拔范围内种植适宜生长的树种,上游区上坡上特别重视植树造林;干旱地段,采用鱼鳞坑,提高成活率。切实解决育林与放牧、造林与开垦等矛盾。
五、结语
本文针对东川地区采取的包括泥石流区上游拦挡结构,泥石流区排水结构,泥石流预警技术和生物水土保持措施的综合防治技术是对东川地区公路泥石流治理的理论研究,不足之处尚需在实际应用中改进。
参考文献:
[1] 王继康.泥石流防治工程技术[M].北京:中国铁道出版社,1996:37-170.
[2] 陈洪凯,唐红梅,马永泰等.公路泥石流研究及治理[M].北京:人民交通出版社,2004.
[3] 唐红梅,陈洪凯.公路特大型泥石流治理综合模式及应用[J].重庆交通学院学报,2005,24(6): 112-115.
[4] 韦方强,胡凯衡.泥石流流速研究现状与发展方向[J].山地学报,2009(5):545-550.
作者简介:
王强(1989-),男,汉族,四川遂宁人,工程硕士,重庆交通大学交通运输工程专业,主要研究方向:道路工程重大灾害预防与处治技术。