CN113718670B - 用于强震区高位滑坡的分布式主动消能结构及施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了用于强震区高位滑坡的分布式主动消能结构及施工方法，涉及滑坡防护技术领域，其通过将所述第i子斜坡主动消能机构中子防护网的底部与边坡之间的间距设置为小于第i+1子斜坡主动消能机构中子防护网的底部与边坡之间的间距，使得位于较高处的子防护网的底部与边坡之间的间距较大，其中部分石体直接从间距向下冲击，减少了石体对于位于较高处的子防护网的冲击，而经过层层缓冲，位于较低处的子防护网可有效地拦截石体；并且，通过子消能机构能够利用子防护网在拦截石体时，进行主动消能，从而在前期先防治住一部分滑坡，减缓滑体的动能，随着滑体的下落最终通过主防护网机构实现防治，达到分布式主动消能的目的。

Description

用于强震区高位滑坡的分布式主动消能结构及施工方法

技术领域

本发明涉及滑坡防护技术领域，具体涉及用于强震区高位滑坡的分布式主动消能结构及施工方法。

背景技术

在边坡防护过程中，常常需要构设防护网来拦截石体冲击，其防护网往往设置在边坡底部，从而实现对于石体的统一拦截，但是面对比较高的边坡地震作用下发生滑塌时，其很难防住大规模的滑坡。

因此，有必要提供用于强震区高位滑坡的分布式主动消能结构及施工方法以解决上述问题。

发明内容

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：用于强震区高位滑坡的分布式主动消能结构，包括：

主防护网机构，其设置于待防护的边坡底部；以及

n个子斜坡主动消能机构，其布设于待防护的边坡上；

且，自下向上n个子斜坡主动消能机构依次为第一子斜坡主动消能机构、第二子斜坡主动消能机构、第三子斜坡主动消能机构、……、第i子斜坡主动消能机构、……、第n子斜坡主动消能机构，其中，i为大于等于1的整数，n为大于等于2的整数；

所述子斜坡主动消能机构至少包括能够缓冲石体的子防护网，且，所述第i子斜坡主动消能机构中子防护网的底部与边坡之间的间距小于第i+1子斜坡主动消能机构中子防护网的底部与边坡之间的间距。

进一步，作为优选，所述子斜坡主动消能机构还包括：

第一注浆座，锚固于边坡中；

第一支撑柱，倾斜锚固于所述第一注浆座中，且所述第一支撑柱的另一端与子防护网相铰接；以及

钢丝绳，其连接于所述第一支撑柱与子防护网之间。

进一步，作为优选，所述钢丝绳分为两个部分，两个部分之间分别对应连接有子消能机构的两个消能端。

进一步，作为优选，还包括第二注浆座，其锚固于边坡中，所述第二注浆座中还锚固有第二支撑柱，所述第二支撑柱的另一端支撑连接所述第一支撑柱的中部。

进一步，作为优选，所述主防护网机构包括：

底座，其采用锚杆锚固于地层中；

铰接座，其设置于所述底座上；

铰接臂，其一端铰接于所述铰接座中，另一端固定有护栏，所述护栏上设置有主防护网；以及

锚绳，其一端与护栏相连，另一端连接至注浆锚杆上，所述注浆锚杆锚固于第三注浆座中，所述第三注浆座锚固于边坡上。

进一步，作为优选，所述铰接座与底座之间还设置有能够进行高度调节的高度调节座。

进一步，作为优选，所述锚绳分为两个部分，两个部分之间分别对应连接有主消能机构的两个消能端。

进一步，作为优选，所述主消能机构与子消能机构的结构相同，均包括：

外筒，其右侧作为子消能机构的其中一个耗能端；

滑杆，滑动设置于所述外筒中，且其左侧作为子消能机构的另一个耗能端；以及

复位弹簧，其套设于位于所述外筒中的滑杆上，且所述复位弹簧的一端与滑杆相连，另一端与外筒相连。

进一步，作为优选，所述外筒的内部还滑动设置有内筒；

所述内筒与滑杆相连，所述内筒中内嵌有内环；

所述内环的内表面横切面为圆台型，且其内部嵌入有阻尼环；

所述内筒中还滑动设置有与所述内环相对应的塞体；

所述塞体靠近所述滑杆的一端采用杆体与外筒相连，所述杆体与所述内筒滑动相连；

所述内筒中充入有剪切增稠剂；

所述塞体上开设有通孔。

用于强震区高位滑坡的分布式主动消能结构的施工方法，其包括如下步骤：

S1.在待防护的边坡上构设n个子斜坡主动消能机构，且，自下向上n个子斜坡主动消能机构依次为第一子斜坡主动消能机构、第二子斜坡主动消能机构、第三子斜坡主动消能机构、……、第i子斜坡主动消能机构、……、第n子斜坡主动消能机构，其中，i为大于等于1的整数，n为大于等于2的整数；

S2.构建第i子斜坡主动消能机构：在边坡上构建第一注浆槽和第二注浆槽，向第一注浆槽中插入第一支撑柱，向第二注浆槽中插入第二支撑柱，然后将第一支撑柱和第二支撑柱进行连接，并分别向第一注浆槽和第二注浆槽中注入浆液，从而分别形成第一注浆座和第二注浆座；

S3.将第一支撑柱的端部铰接设置子防护网，将钢丝绳连接于所述第一支撑柱与子防护网之间，并且，将所述钢丝绳分为两个部分，两个部分之间分别对应连接有子消能机构的两个耗能端；

S4.将子防护网构设为：所述第i子斜坡主动消能机构中子防护网的底部与边坡之间的间距小于第i+1子斜坡主动消能机构中子防护网的底部与边坡之间的间距；

S5.在待防护的边坡底部构设主防护网机构：先将底座采用锚杆锚固于地层中，然后将铰接座采用高度调节座设置于底座上，之后将铰接臂的一端铰接于铰接座中，另一端固定护栏，并在所述护栏上设置有主防护网；护栏的顶部一端与锚绳相连，锚绳的另一端连接至注浆锚杆上，并且将所述锚绳分为两个部分，两个部分之间分别对应连接有主消能机构的两个耗能端；

S6.在边坡上构建第三注浆槽，第三注浆槽中插入有注浆锚杆，注浆锚杆继续穿过第三注浆槽伸入边坡深部，然后通过注浆锚杆进行深部注浆，并在第三注浆槽中注入浆液，实现锚固。

与现有技术相比，本发明提供了用于强震区高位滑坡的分布式主动消能结构及施工方法，具有以下有益效果：

本发明实施例中，通过将所述第i子斜坡主动消能机构中子防护网的底部与边坡之间的间距设置为小于第i+1子斜坡主动消能机构中子防护网的底部与边坡之间的间距，使得位于较高处的子防护网的底部与边坡之间的间距较大，其中部分石体直接从间距向下冲击，减少了石体对于位于较高处的子防护网的冲击，而经过层层缓冲，位于较低处的子防护网可有效地拦截石体；并且，通过子消能机构能够利用子防护网在拦截石体时，进行主动消能，从而在前期先防治住一部分滑坡，减缓滑体的动能，随着滑体的下落最终通过主防护网机构实现防治，达到分布式主动消能的目的。

附图说明

图1为用于强震区高位滑坡的分布式主动消能结构的整体结构示意图；

图2为用于强震区高位滑坡的分布式主动消能结构中主防护网机构的结构示意图；

图3为用于强震区高位滑坡的分布式主动消能结构中子斜坡主动消能机构的结构示意图；

图4为用于强震区高位滑坡的分布式主动消能结构中子消能机构的结构示意图；

图中：11、第一支撑柱；12、第一注浆座；13、第二支撑柱；14、第二注浆座；15、子防护网；16、钢丝绳；17、子消能机构；4、主防护网机构；41、底座；42、高度调节座；43、铰接座；44、铰接臂；45、护栏；46、锚绳；47、注浆锚杆；48、第三注浆座；49、主消能机构；171、外筒；172、滑杆；173、复位弹簧；174、内筒；175、内环；176、塞体；177、杆体；178、阻尼环；179、限位凸起。

具体实施方式

请参阅图1～4，本发明提供了用于强震区高位滑坡的分布式主动消能结构，包括：

主防护网机构4，其设置于待防护的边坡底部；以及

n个子斜坡主动消能机构，其布设于待防护的边坡上；

且，自下向上n个子斜坡主动消能机构依次为第一子斜坡主动消能机构、第二子斜坡主动消能机构、第三子斜坡主动消能机构、……、第i子斜坡主动消能机构、……、第n子斜坡主动消能机构，其中，i为大于等于1的整数，n为大于等于2的整数；

所述子斜坡主动消能机构至少包括能够缓冲石体的子防护网15，且，所述第i子斜坡主动消能机构中子防护网的底部与边坡之间的间距小于第i+1子斜坡主动消能机构中子防护网的底部与边坡之间的间距。

需要解释的是，在比较高的边坡地震作用下发生滑塌时，其石体冲击力较强，此时通过将所述第i子斜坡主动消能机构中子防护网的底部与边坡之间的间距设置为小于第i+1子斜坡主动消能机构中子防护网的底部与边坡之间的间距，使得位于较高处的子防护网的底部与边坡之间的间距较大，其中部分石体直接从间距向下冲击，减少了石体对于位于较高处的子防护网的冲击，而经过层层缓冲，位于较低处的子防护网可有效地拦截石体。

本实施例中，如图3，所述子斜坡主动消能机构还包括：

第一注浆座12，锚固于边坡中；

第一支撑柱11，倾斜锚固于所述第一注浆座12中，且所述第一支撑柱11的另一端与子防护网15相铰接；以及

钢丝绳16，其连接于所述第一支撑柱11与子防护网15之间。

作为较佳的实施例，所述钢丝绳16分为两个部分，两个部分之间分别对应连接有子消能机构17的两个消能端，需要解释的是，在比较高的边坡地震作用下发生滑塌时，现有的防护网机构无法应对大规模的石体冲击，从而导致拦截失败，而本实施例中，通过子消能机构17能够利用子防护网在拦截石体时，进行主动消能，从而在前期先防治住一部分滑坡，减缓滑体的动能，随着滑体的下落最终通过主防护网机构实现防治，达到分布式主动消能的目的。

作为较佳的实施例，还包括第二注浆座14，其锚固于边坡中，所述第二注浆座14中还锚固有第二支撑柱13，所述第二支撑柱13的另一端支撑连接所述第一支撑柱11的中部，从而提升了第一支撑柱11的支护性能。

本实施例中，如图1和2，所述主防护网机构4包括：

底座41，其采用锚杆锚固于地层中；

铰接座43，其设置于所述底座41上；

铰接臂44，其一端铰接于所述铰接座43中，另一端固定有护栏45，所述护栏45上设置有主防护网；以及

锚绳46，其一端与护栏45相连，另一端连接至注浆锚杆47上，所述注浆锚杆47锚固于第三注浆座48中，所述第三注浆座48锚固于边坡上。

作为较佳的实施例，所述铰接座43与底座41之间还设置有能够进行高度调节的高度调节座42，而通过高度调节座42能够调节铰接座43的高度，进而能够调节护栏45的倾斜角度。

作为较佳的实施例，所述锚绳46分为两个部分，两个部分之间分别对应连接有主消能机构49的两个消能端。

具体的，所述主消能机构49与子消能机构17的结构相同，均包括：

外筒171，其右侧作为子消能机构17的其中一个耗能端；

滑杆172，滑动设置于所述外筒171中，且其左侧作为子消能机构17的另一个耗能端；以及

复位弹簧173，其套设于位于所述外筒171中的滑杆172上，且所述复位弹簧173的一端与滑杆172相连，另一端与外筒171相连。

也就是说，本实施例中，可以采用高强度复位弹簧进行消能缓冲。

另外，所述外筒171的内部还滑动设置有内筒174；

所述内筒174与滑杆172相连，所述内筒174中内嵌有内环175；

所述内环175的内表面横切面为圆台型，且其内部嵌入有阻尼环178；

所述内筒174中还滑动设置有与所述内环175相对应的塞体176；

所述塞体176靠近所述滑杆172的一端采用杆体177与外筒相连，所述杆体177与所述内筒174滑动相连；

所述内筒174中充入有剪切增稠剂；

所述塞体176上开设有通孔。

需要特别注意的是，本实施例中，将杆体177设置于塞体176的冲击面背部，有利于提高塞体冲击面的面积，提高剪切增稠剂的的利用率，另外，剪切增稠剂具有剪切增稠效应，使用时其粘度随剪切速率增加而变大，从而实现高效率的能量吸收，并且其在外力消失后能够自行恢复。

用于强震区高位滑坡的分布式主动消能结构的施工方法，其包括如下步骤：

S1.在待防护的边坡上构设n个子斜坡主动消能机构，且，自下向上n个子斜坡主动消能机构依次为第一子斜坡主动消能机构、第二子斜坡主动消能机构、第三子斜坡主动消能机构、……、第i子斜坡主动消能机构、……、第n子斜坡主动消能机构，其中，i为大于等于1的整数，n为大于等于2的整数；

S2.构建第i子斜坡主动消能机构：在边坡上构建第一注浆槽和第二注浆槽，向第一注浆槽中插入第一支撑柱11，向第二注浆槽中插入第二支撑柱13，然后将第一支撑柱11和第二支撑柱13进行连接，并分别向第一注浆槽和第二注浆槽中注入浆液，从而分别形成第一注浆座12和第二注浆座14；

S3.将第一支撑柱11的端部铰接设置子防护网15，将钢丝绳16连接于所述第一支撑柱11与子防护网15之间，并且，将所述钢丝绳16分为两个部分，两个部分之间分别对应连接有子消能机构17的两个耗能端；

S4.将子防护网构设为：所述第i子斜坡主动消能机构中子防护网的底部与边坡之间的间距小于第i+1子斜坡主动消能机构中子防护网的底部与边坡之间的间距；

S5.在待防护的边坡底部构设主防护网机构4：先将底座41采用锚杆锚固于地层中，然后将铰接座43采用高度调节座42设置于底座41上，之后将铰接臂44的一端铰接于铰接座43中，另一端固定护栏45，并在所述护栏45上设置有主防护网；护栏45的顶部一端与锚绳46相连，锚绳46的另一端连接至注浆锚杆47上，并且将所述锚绳46分为两个部分，两个部分之间分别对应连接有主消能机构49的两个耗能端；

S6.在边坡上构建第三注浆槽，第三注浆槽中插入有注浆锚杆47，注浆锚杆47继续穿过第三注浆槽伸入边坡深部，然后通过注浆锚杆47进行深部注浆，并在第三注浆槽中注入浆液，实现锚固。

以上所述的，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.用于强震区高位滑坡的分布式主动消能结构，其特征在于：包括：

主防护网机构（4），其设置于待防护的边坡底部；以及

n个子斜坡主动消能机构，其布设于待防护的边坡上；

且，自下向上n个子斜坡主动消能机构依次为第一子斜坡主动消能机构、第二子斜坡主动消能机构、……、第i子斜坡主动消能机构、……、第n子斜坡主动消能机构，其中，i为大于等于1的整数，n为大于等于2的整数；

所述子斜坡主动消能机构包括能够缓冲石体的子防护网（15），且，所述第i子斜坡主动消能机构中子防护网的底部与边坡之间的间距小于第i+1子斜坡主动消能机构中子防护网的底部与边坡之间的间距；

所述子斜坡主动消能机构还包括：

第一注浆座（12），锚固于边坡中；

第一支撑柱（11），倾斜锚固于所述第一注浆座（12）中，且所述第一支撑柱（11）的另一端与子防护网（15）相铰接；以及

钢丝绳（16），其连接于所述第一支撑柱（11）与子防护网（15）之间；

所述钢丝绳（16）分为两个部分，两个部分之间分别对应连接有子消能机构（17）的两个消能端；

所述子消能机构（17）包括：

外筒（171），其右侧作为子消能机构（17）的其中一个耗能端；

滑杆（172），滑动设置于所述外筒（171）中，且其左侧作为子消能机构（17）的另一个耗能端；以及

复位弹簧（173），其套设于位于所述外筒（171）中的滑杆（172）上，且所述复位弹簧（173）的一端与滑杆（172）相连，另一端与外筒（171）相连。

2.根据权利要求1所述的用于强震区高位滑坡的分布式主动消能结构，其特征在于：还包括第二注浆座（14），其锚固于边坡中，所述第二注浆座（14）中还锚固有第二支撑柱（13），所述第二支撑柱（13）的另一端支撑连接所述第一支撑柱（11）的中部。

3.根据权利要求2所述的用于强震区高位滑坡的分布式主动消能结构，其特征在于：所述主防护网机构（4）包括：

底座（41），其采用锚杆锚固于地层中；

铰接座（43），其设置于所述底座（41）上；

铰接臂（44），其一端铰接于所述铰接座（43）中，另一端固定有护栏（45），所述护栏（45）上设置有主防护网；以及

锚绳（46），其一端与护栏（45）相连，另一端连接至注浆锚杆（47）上，所述注浆锚杆（47）锚固于第三注浆座（48）中，所述第三注浆座（48）锚固于边坡上。

4.根据权利要求3所述的用于强震区高位滑坡的分布式主动消能结构，其特征在于：所述铰接座（43）与底座（41）之间还设置有能够进行高度调节的高度调节座（42）。

5.根据权利要求4所述的用于强震区高位滑坡的分布式主动消能结构，其特征在于：所述锚绳（46）分为两个部分，两个部分之间分别对应连接有主消能机构（49）的两个消能端。

6.根据权利要求5所述的用于强震区高位滑坡的分布式主动消能结构，其特征在于：所述主消能机构（49）与子消能机构（17）的结构相同。

7.根据权利要求6所述的用于强震区高位滑坡的分布式主动消能结构，其特征在于：所述外筒（171）的内部还滑动设置有内筒（174）；

所述内筒（174）与滑杆（172）相连，所述内筒（174）中内嵌有内环（175）；

所述内环（175）的内表面横切面为圆台型，且其内部嵌入有阻尼环（178）；

所述内筒（174）中还滑动设置有与所述内环（175）相对应的塞体（176）；

所述塞体（176）靠近所述滑杆（172）的一端采用杆体（177）与外筒相连，所述杆体（177）与所述内筒（174）滑动相连；

所述内筒（174）中充入有剪切增稠剂；

所述塞体（176）上开设有通孔。

8.根据权利要求7所述的用于强震区高位滑坡的分布式主动消能结构的施工方法，其特征在于：其包括如下步骤：

S1.在待防护的边坡上构设n个子斜坡主动消能机构，且，自下向上n个子斜坡主动消能机构依次为第一子斜坡主动消能机构、第二子斜坡主动消能机构、……、第i子斜坡主动消能机构、……、第n子斜坡主动消能机构，其中，i为大于等于1的整数，n为大于等于2的整数；

S2.构建第i子斜坡主动消能机构：在边坡上构建第一注浆槽和第二注浆槽，向第一注浆槽中插入第一支撑柱（11），向第二注浆槽中插入第二支撑柱（13），然后将第一支撑柱（11）和第二支撑柱（13）进行连接，并分别向第一注浆槽和第二注浆槽中注入浆液，从而分别形成第一注浆座（12）和第二注浆座（14）；

S3.将第一支撑柱（11）的端部铰接设置子防护网（15），将钢丝绳（16）连接于所述第一支撑柱（11）与子防护网（15）之间，并且，将所述钢丝绳（16）分为两个部分，两个部分之间分别对应连接有子消能机构（17）的两个耗能端；

S4.将子防护网构设为：所述第i子斜坡主动消能机构中子防护网的底部与边坡之间的间距小于第i+1子斜坡主动消能机构中子防护网的底部与边坡之间的间距；

S5.在待防护的边坡底部构设主防护网机构（4）：先将底座（41）采用锚杆锚固于地层中，然后将铰接座（43）采用高度调节座（42）设置于底座（41）上，之后将铰接臂（44）的一端铰接于铰接座（43）中，另一端固定护栏（45），并在所述护栏（45）上设置有主防护网；护栏（45）的顶部一端与锚绳（46）相连，锚绳（46）的另一端连接至注浆锚杆（47）上，并且将所述锚绳（46）分为两个部分，两个部分之间分别对应连接有主消能机构（49）的两个耗能端；

S6.在边坡上构建第三注浆槽，第三注浆槽中插入有注浆锚杆（47），注浆锚杆（47）继续穿过第三注浆槽伸入边坡深部，然后通过注浆锚杆（47）进行深部注浆，并在第三注浆槽中注入浆液，实现锚固。

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