CN111593701B - 用于泥石流沟弯道凹岸防护的防护系统及防护方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于泥石流沟弯道凹岸防护的防护系统及防护方法，发生泥石流时，本发明能通过泥石流防护墙喷射高压水幕，从而向泥石流体施加较大的反向荷载，有效降低泥石流体的冲击作用，另一方面，高压水幕可以使泥石流体的流向发生偏转，减缓泥石流体对墙体的冲击，还有，高压水幕可防止泥石流体漫过墙体；本发明的有益技术效果是：提出了一种用于泥石流沟弯道凹岸防护的防护系统及防护方法，该方案能提高泥石流沟弯道凹岸的抗泥石流能力，能对公路设施起到较好的防护效果。
Description
技术领域
本发明涉及一种泥石流防护技术，尤其涉及一种用于泥石流沟弯道凹岸防护的防护系统及防护方法。
背景技术
我国是泥石流灾害高发区和重灾区，约有150万公里的干线公路受到泥石流灾害威胁。基于现有技术可知，由于与泥石流来向直接相对，修建在泥石流沟弯道凹岸处的公路极易发生泥石流冲击毁损灾害，为此，现有技术通常在泥石流沟凹岸布设挡土墙来对相关公路进行防护；但在实际情况中，由于泥石流冲击破坏能力极强，且泥石流运动直径性特征典型（即：泥石流体中存在大量固相石块，故泥石流体的运动惯性较大，运动方向不会轻易发生变化），泥石流弯道凹岸处的挡土墙被泥石流重复破坏的频率较高，另外，即使挡土墙不被破坏，由于弯道作用，泥石流在弯道处的泥位较高，泥石流易于翻越挡土墙，对公路交通、行人及车辆造成极大破坏；综上，研发新技术，保护泥石流沟弯道公路铁路等道路结构及交通运输安全，有重要现实意义。
发明内容
针对背景技术中的问题，本发明提出了一种用于泥石流沟弯道凹岸防护的防护系统及防护方法，具体方案如下：
一种能喷射高速水幕的泥石流防护墙，其创新在于：所述泥石流防护墙由墙体和多个喷嘴组成；所述墙体的外侧面上设置有多个凹槽，多个凹槽按矩阵形式分布；所述喷嘴设置在凹槽底部，多个喷嘴与多个凹槽一一对应；喷嘴的喷射口朝外，喷嘴的进水口与供水管连接，墙体内设置有与供水管匹配的通道；凹槽的端口处覆盖有钢筋网罩，钢筋网罩中部设置有喷孔，喷孔与喷嘴的喷射口相对。
优选地，所述墙体采用混凝土或钢筋混凝土制作。
优选地，所述凹槽为圆台形，凹槽的侧壁上设置有金属筒，金属筒的轮廓与凹槽侧壁的轮廓匹配；所述钢筋网罩与金属筒的外端口焊接固定。
优选地，所述墙体为随形于泥石流沟弯道凹岸的弧形结构。墙体设置为弧形结构后，可以进一步增强对泥石流体的导向作用。
优选地，所述墙体的上端面上设置有多个立方体形的缺口，缺口与墙体的外侧面连通；每个缺口内均设置有一阻尼墩，阻尼墩与缺口转动连接；所述阻尼墩的外侧面为弧面，阻尼墩的下端面上设置有限位台阶和限位面，限位台阶位于限位面和弧面之间，限位面的内端与阻尼墩的内端面连通；限位台阶与墙体外侧面接触时，阻尼墩的上端面与墙体的上端面齐平，限位面与缺口底面接触时，阻尼墩的外端高于墙体的上端面。采用此优选方案后，当泥石流冲击阻尼墩时，阻尼墩就能通过上下摆动吸收泥石流的冲击力，对泥石流体起到耗能效果，同时，阻尼墩的外侧面可以对泥石流起到导向作用，将冲刷到阻尼墩上的泥石流体重新抛回泥石流沟，另外，当泥石流体漫过墙体时，由多个阻尼墩形成的齿状结构可以对泥石流起到分流作用，减小漫过墙体的泥石流的冲击效果。
一种用于泥石流沟弯道凹岸防护的高速水幕防护系统，其创新在于：所述高速水幕防护系统由泥石流防护墙、液位传感器、高压泵水装置、控制装置和水源组成；
所述泥石流防护墙的结构如前所述；
所述供水管的进水端与主管道连接，主管道的进水端与高压泵水装置的出水端连接；高压泵水装置的进水端与水源连接；高压泵水装置的控制部与控制装置电气连接；
所述液位传感器布置在墙体的外侧面上，液位传感器的高度为设定值；液位传感器与控制装置电气连接。
优选地，所述水源为邻近水体或蓄水设施。
一种泥石流沟弯道凹岸防护方法，所涉及的硬件有泥石流防护墙、液位传感器、高压泵水装置、控制装置和水源组成；各个硬件的结构及连接关系如前所述；其创新在于：所述墙体设置在泥石流沟弯道凹岸处，墙体的外侧面朝向泥石流沟；所述液位传感器在墙体上的位置靠近泥石流的来向；所述泥石流沟弯道凹岸防护方法包括：
硬件投入运行后，控制装置对液位传感器的输出信号进行实时检测；发生泥石流时，如泥石流的泥位不断上升，会将液位传感器浸没，此时，受液位传感器输出信号的触发，控制装置控制高压泵水装置工作，多个喷嘴向外喷射高压水流；如泥石流的泥位回落至液位传感器的高度以下，受液位传感器输出信号的触发，延迟一定时间后，控制装置控制高压泵水装置停止工作。
优选地，所述水源为邻近水体或蓄水设施。
本发明的原理是：多个喷嘴同时喷射高压水流时会形成高压水幕，一方面，高压水幕可以向泥石流体施加较大的反向荷载，有效降低泥石流体的冲击作用，另一方面，高压水幕可以使泥石流体的流向发生偏转，减缓泥石流体对墙体的冲击，还有，高压水幕可防止泥石流体漫过墙体，对墙体后的公路设施起到有效的防护作用。
本发明的有益技术效果是：提出了一种用于泥石流沟弯道凹岸防护的防护系统及防护方法，该方案能提高泥石流沟弯道凹岸的抗泥石流能力，能对公路设施起到较好的防护效果。
附图说明
图1、墙体结构示意图（图中液位传感器的布置位置仅是一种示意，具体设置时需根据实际情况确定）；
图2、墙体上喷嘴位置处的结构断面示意图；
图3、本发明的原理示意图（图中的大箭头表示泥石流流向，小箭头表示水幕的喷射方向）；
图4、带阻尼墩时的墙体结构示意图；
图5、阻尼墩位置处墙体断面结构示意图一；
图6、阻尼墩位置处墙体断面结构示意图二；
图中各个标记所对应的名称分别为：墙体1、喷嘴2、液位传感器3、高压泵水装置4、控制装置5、水源6、钢筋网罩7、金属筒8、阻尼耗能墩9、限位台阶9-1、限位面9-2。
具体实施方式
一种能喷射高速水幕的泥石流防护墙，其创新在于：所述泥石流防护墙由墙体1和多个喷嘴2组成；所述墙体1的外侧面上设置有多个凹槽，多个凹槽按矩阵形式分布；所述喷嘴2设置在凹槽底部，多个喷嘴2与多个凹槽一一对应；喷嘴2的喷射口朝外，喷嘴2的进水口与供水管连接，墙体1内设置有与供水管匹配的通道；凹槽的端口处覆盖有钢筋网罩，钢筋网罩中部设置有喷孔，喷孔与喷嘴2的喷射口相对。
进一步地，所述墙体1采用混凝土或钢筋混凝土制作。
进一步地，所述凹槽为圆台形，凹槽的侧壁上设置有金属筒，金属筒的轮廓与凹槽侧壁的轮廓匹配；所述钢筋网罩与金属筒的外端口焊接固定。设置金属筒的目的是为了便于安装钢筋网罩，具体实施时，可在浇筑墙体1时将金属筒和墙体浇筑为一体，后续施工时再将钢筋网罩与金属筒焊接；
进一步地，所述墙体1为随形于泥石流沟弯道凹岸的弧形结构。
进一步地，所述墙体1的上端面上设置有多个立方体形的缺口，缺口与墙体1的外侧面连通；每个缺口内均设置有一阻尼墩9，阻尼墩9与缺口转动连接；所述阻尼墩9的外侧面为弧面，阻尼墩9的下端面上设置有限位台阶9-1和限位面9-2，限位台阶9-1位于限位面9-2和弧面之间，限位面9-2的内端与阻尼墩9的内端面连通；限位台阶与墙体1外侧面接触时，阻尼墩9的上端面与墙体1的上端面齐平，限位面9-2与缺口底面接触时，阻尼墩9的外端高于墙体1的上端面。此方案主要针对泥位较高的泥石流，为避免阻尼墩9与墙体1频繁碰撞造成结构损坏，具体实施时，可采用硬质橡胶内填充配重物的方式来制作阻尼墩9。
一种用于泥石流沟弯道凹岸防护的高速水幕防护系统，其创新在于：所述高速水幕防护系统由泥石流防护墙、液位传感器3、高压泵水装置4、控制装置5和水源6组成；
所述泥石流防护墙由墙体1和多个喷嘴2组成；所述墙体1的外侧面上设置有多个凹槽，多个凹槽按矩阵形式分布；所述喷嘴2设置在凹槽底部，多个喷嘴2与多个凹槽一一对应；喷嘴2的喷射口朝外，喷嘴2的进水口与供水管连接，墙体1内设置有与供水管匹配的通道；凹槽的端口处覆盖有钢筋网罩，钢筋网罩中部设置有喷孔，喷孔与喷嘴2的喷射口相对；
所述供水管的进水端与主管道连接，主管道的进水端与高压泵水装置4的出水端连接；高压泵水装置4的进水端与水源6连接；高压泵水装置4的控制部与控制装置5电气连接；
所述液位传感器3布置在墙体1的外侧面上，液位传感器3的高度为设定值；液位传感器3与控制装置5电气连接。
进一步地，所述水源6为邻近水体或蓄水设施。
一种泥石流沟弯道凹岸防护方法，所涉及的硬件有泥石流防护墙、液位传感器3、高压泵水装置4、控制装置5和水源6组成；
所述泥石流防护墙由墙体1和多个喷嘴2组成；所述墙体1的外侧面上设置有多个凹槽，多个凹槽按矩阵形式分布；所述喷嘴2设置在凹槽底部，多个喷嘴2与多个凹槽一一对应；喷嘴2的喷射口朝外，喷嘴2的进水口与供水管连接，墙体1内设置有与供水管匹配的通道；凹槽的端口处覆盖有钢筋网罩，钢筋网罩中部设置有喷孔，喷孔与喷嘴2的喷射口相对；
所述供水管的进水端与主管道连接，主管道的进水端与高压泵水装置4的出水端连接；高压泵水装置4的进水端与水源6连接；高压泵水装置4的控制部与控制装置5电气连接；
所述液位传感器3布置在墙体1的外侧面上，液位传感器3的高度为设定值；液位传感器3与控制装置5电气连接；
其创新在于：所述墙体1设置在泥石流沟弯道凹岸处，墙体1的外侧面朝向泥石流沟；所述液位传感器3在墙体1上的位置靠近泥石流的来向；所述泥石流沟弯道凹岸防护方法包括：
硬件投入运行后，控制装置5对液位传感器3的输出信号进行实时检测；发生泥石流时，如泥石流的泥位不断上升，会将液位传感器3浸没，此时，受液位传感器3输出信号的触发，控制装置5控制高压泵水装置4工作，多个喷嘴2向外喷射高压水流；如泥石流的泥位回落至液位传感器3的高度以下，受液位传感器3输出信号的触发，延迟一定时间后，控制装置5控制高压泵水装置4停止工作。
进一步地，所述水源6为邻近水体或蓄水设施。
具体实施时，泥石流防护墙可单独使用，也可将泥石流防护墙与常规的挡土墙结合，构筑混合防护墙；此外，还可根据泥石流沟弯道形状，将墙体设计为与弯道形状相似的随形结构。
Claims (3)
1.一种能喷射高速水幕的泥石流防护墙，其特征在于：所述泥石流防护墙由墙体（1）和多个喷嘴（2）组成；所述墙体（1）的外侧面上设置有多个凹槽，多个凹槽按矩阵形式分布；所述喷嘴（2）设置在凹槽底部，多个喷嘴（2）与多个凹槽一一对应；喷嘴（2）的喷射口朝外，喷嘴（2）的进水口与供水管连接，墙体（1）内设置有与供水管匹配的通道；凹槽的端口处覆盖有钢筋网罩，钢筋网罩中部设置有喷孔，喷孔与喷嘴（2）的喷射口相对；
所述墙体（1）为随形于泥石流沟弯道凹岸的弧形结构；
所述墙体（1）的上端面上设置有多个立方体形的缺口，缺口与墙体（1）的外侧面连通；每个缺口内均设置有一阻尼墩（9），阻尼墩（9）与缺口转动连接；所述阻尼墩（9）的外侧面为弧面，阻尼墩（9）的下端面上设置有限位台阶（9-1）和限位面（9-2），限位台阶（9-1）位于限位面（9-2）和弧面之间，限位面（9-2）的内端与阻尼墩（9）的内端面连通；限位台阶与墙体（1）外侧面接触时，阻尼墩（9）的上端面与墙体（1）的上端面齐平，限位面（9-2）与缺口底面接触时，阻尼墩（9）的外端高于墙体（1）的上端面。
2.根据权利要求1所述的能喷射高速水幕的泥石流防护墙，其特征在于：所述墙体（1）采用混凝土或钢筋混凝土制作。
3.根据权利要求2所述的能喷射高速水幕的泥石流防护墙，其特征在于：所述凹槽为圆台形，凹槽的侧壁上设置有金属筒，金属筒的轮廓与凹槽侧壁的轮廓匹配；所述钢筋网罩与金属筒的外端口焊接固定。
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