CN115839068A - 一种抵御滑坡-碎屑流冲击的防滑支挡结构及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及水利工程基础领域，具体涉及一种抵御滑坡‑碎屑流冲击的防滑支挡结构及方法，其改进之处在于，防滑支挡结构包括防滑结构和支挡结构，其中：在滑坡坡脚且面向滑坡的位置设置两个以上防滑结构，每个防滑结构包括：第一坝体、地锚和第一NPR锚索；支挡结构，设置三个以上支挡结构；支挡结构与防滑结构平行且错位穿插设置；每个支挡结构包括：第二坝体和第二NPR锚索；防滑结构和支挡结构的错位设置构成了防滑支挡结构体系，能够抵抗滑坡‑碎屑流的多次冲击。本发明提供的防滑支挡结构，利用滑坡‑碎屑流的变形运动能量，降低岩土体大变形冲击对支挡结构的冲击作用，提高坝体的抗滑移抗倾覆稳定性，避免或降低灾害多次冲击的破坏范围及程度。

Description

一种抵御滑坡-碎屑流冲击的防滑支挡结构及方法

技术领域

本发明属于水利工程基础领域，具体涉及一种抵御滑坡-碎屑流冲击的防滑支挡结构及方法。

背景技术

滑坡-碎屑流是指滑坡发生后在其运动过程中岩土结构逐渐被破坏,最后转化为碎屑流的特殊现象。滑坡-碎屑流的大变形冲击可造成构筑物的毁灭性破坏及重大的人员伤亡，此类灾害具有突发性、运动特征复杂性、灾害链巨大等危害性特点，导致其防治预警技术手段具备极大难度。

传统滑坡防治过程中使用的刚性拦挡坝体、抗滑桩、以及边坡锚固技术无法应对滑坡在高速运动时导致的岩土体动力破碎效应，进而出现了抗滑桩失稳、坝体局部冲击破坏、锚固系统失效的现象。考虑到滑坡-碎屑流的运动扩散冲击特性，使用泥石流的谷坊、刚性拦挡坝及柔性防护网，因无法满足滑坡-碎屑流的巨大冲击能量而遭遇破坏。

因此，需要改进一种针对上述现有问题的防滑支挡结构。

发明内容

为了解决现有技术中所存在的上述不足，本发明针对以上现有技术存在的问题，提供了一种抵御滑坡-碎屑流冲击的防滑支挡结构及方法，利用滑坡-碎屑流的变形运动能量，降低岩土体大变形冲击对支挡结构的冲击作用，提高坝体的抗滑移抗倾覆稳定性，有效避免或降低灾害多次冲击的破坏范围及程度。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种抵御滑坡-碎屑流冲击的防滑支挡结构，其改进之处在于，防滑支挡结构包括防滑结构和支挡结构，其中：

防滑结构，在滑坡坡脚且面向滑坡的位置设置两个以上防滑结构，每个防滑结构包括：

第一坝体；

地锚，与第一坝体对应设置；

第一NPR锚索，连接第一坝体和地锚；

支挡结构，设置三个以上支挡结构；支挡结构与防滑结构平行且错位穿插设置；

每个支挡结构包括：

第二坝体，第二坝体高度比第一坝体高；

第二NPR锚索，第一端与第二坝体连接，第二端固定在滑坡中；

防滑结构和支挡结构的错位设置构成了防滑支挡结构体系，能够抵抗滑坡-碎屑流的多次冲击。

优选的，第一坝体和第二坝体均包括：

坝基，固定于地下；

钢筋混凝土坝体，设于坝基之上；

NPR锚孔，为穿过钢筋混凝土坝体的通孔，用于固定第一NPR锚索或第二NPR锚索；

泄水孔，为穿过钢筋混凝土坝体、与地面设置夹角的泄水孔道。

优选的，地锚包括：

地锚基础：位于地底；

地锚锚墩：位于地表，设置于地锚基础之上，使用钢筋混凝土结构；

地锚锚杆：地锚锚杆为预应力螺纹钢筋，从地锚锚墩内部垂直穿过地锚基础并延伸至地底。

优选的，地锚还包括：

封锚锚墩：设置于地锚锚墩侧面，封锚锚墩的墩面与第一NPR锚索的轴向垂直；

地锚垫板，为板状物，设置于封锚锚墩和地锚锚墩的连接处；

地锚锚孔，穿过封锚锚墩和地锚锚墩，用于固定第一NPR锚索。

优选的，第一NPR锚索和第二NPR锚索均包括：

锚墩，为中心设置通孔的柱体；锚墩的第一端面与第一坝体或第二坝体的背面相贴；背面为第一坝体或第二坝体背对滑坡的一面；

锚垫板，相贴于锚墩的第二端面；

钢绞线锚索，同时穿过锚墩和锚垫板、与地锚连接；或同时穿过锚墩和锚垫板，固定于滑坡地面之下。

优选的，第一NPR锚索和第二NPR锚索还包括：

钢管，为钢制管状体；钢管的第一端与锚墩的第二端面平齐，穿过锚墩，并向钢绞线锚索轴向延伸；

恒阻套筒，同轴设于钢管内；恒阻套筒的两端分别穿过锚墩的第一端面和第二端面；

恒阻体，同轴设置于恒阻套筒内，且位于靠近钢绞线锚索的起始端处；起始端为钢绞线锚索伸出锚墩的第二端面的一端；钢绞线锚索同时穿过恒阻体、锚墩以及恒阻套筒，同轴设置于钢管内；

数据采集发射装置，同轴连接至恒阻套筒上。

优选的，第二NPR锚索还包括：

力学传感器，设置于锚墩的第二端面与数据采集发射装置之间，通过数据连接至数据采集发射装置；数据采集发射装置采集力学传感器的受力数据，并将受力数据通过无线网络发出。

优选的，第一坝体与第二坝体的纵向间距为10m-50m，横向间距为10m-30m。

优选的，NPR锚孔入射角度为15°-25°。

本申请还涉及一种抵御滑坡-碎屑流冲击的方法，采用如上述的防滑支挡结构，其改进之处在于，方法包括：当岩土体首次冲击作用于防滑结构的第一NPR锚索时，冲击力达到第一NPR锚索的恒阻值，将恒阻体启动，冲击能量通过第一NPR锚索的弹性变形和恒阻体的位移耗散；当岩土体变形作用于第二NPR锚索时，第二NPR锚索的恒阻体启动带来的恒阻力可为支挡结构的刚性构筑物提供拉力，第二NPR锚索提供的弹性变形能够消耗更大的冲击能量。

有益效果为：

本发明提供的抵御滑坡-碎屑流冲击的防滑支挡结构可视为一种自适应防滑支挡结构，包含由两个及以上由钢筋混凝土低坝小量程NPR锚索及地锚组成的防滑结构，以及两个及以上钢筋混凝土高坝和大量程NPR锚索组成的支挡结构。上述防滑结构设置于滑坡坡脚位置，沿滑坡走向间隔布置，小量程NPR锚索一端锚固于坡脚的地锚，另一端张拉固定于钢筋混凝土低坝上部，当滑坡及碎屑流运动变形冲击时，NPR锚索可通过大变形及恒阻效果，改变滑坡体或碎屑流体重力作用方向，提高钢筋混凝土低坝的稳定性，当滑坡体前缘超越低坝标高时，防滑体系亦可作为加筋结构用以增加滑坡体的抗剪切力学特性。上述支挡结构中的大量程NPR锚索一端锚固于边坡体深部稳定岩层，另一端张拉固定于钢筋混凝土高坝上部，当滑坡体发生第二次大变形和冲击时，大量程NPR锚索的恒阻可将其动力冲击能量部分吸收，部分转化为抵抗坝前冲击荷载的拉力，有效提高支挡结构的稳定性。防滑结构和支挡结构错位、按“品”字形布置，两种结构的协同作用可抵抗滑坡-碎屑流的多次冲击。

本发明的抵御滑坡-碎屑流冲击的防滑支挡结构利用NPR恒阻大变形锚索的力学特性，将滑坡-碎屑流的大变形冲击力转化为提高坝体稳定性拉力，降低大变形冲击作用的同时，有效提高拦挡坝的整体结构耐久性。

本发明的抵御滑坡-碎屑流冲击的防滑支挡结构通过钢筋混凝土坝体高度及NPR锚索恒阻量程的配置，提供了可抵御多次滑坡-碎屑流冲击的防治模式，并可实现坝体临界破坏前的提前预警。

本发明结构体系明晰，主要构件均可实现提前预制完成，可有效提高灾害防治工程的实施效率。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。其中：

图1为本发明优选实施例的抵御滑坡-碎屑流冲击的防滑支挡结构示意图；

图2为本发明优选实施例的抵御滑坡-碎屑流冲击的防滑支挡结构俯视示意图；

图3为本发明优选实施例的小量程NPR锚索结构示意图；

图4为本发明优选实施例的大量程NPR锚索结构示意图；

图5为本发明优选实施例的地锚结构主视图示意图；

图6为本发明优选实施例的地锚结构俯视图示意图；

图7为本发明优选实施例的地锚结构左视图示意图；

图8为本发明优选实施例的大量程NPR锚索的锚固结构示意图；

其中，

低坝51，第一坝基511，第一坝体512， NPR锚孔513，第一泄水孔514；

高坝54，第二坝基541，第二坝体542，大量程NPR锚孔543，第二泄水孔544；

地锚53，地锚基础536，地锚锚墩531，地锚锚杆532，地锚锚孔533，封锚锚墩535，地锚垫板534；

小量程NPR锚索52，小量程NPR恒阻套筒521，第一恒阻体522，第一钢绞线锚索523，第一锚垫板524，第一锚墩525，第一钢管526，数据采集发射装置527；

大量程NPR锚索55，大量程NPR恒阻套筒551，第二恒阻体552，第二锚垫板553，第二钢绞线锚索554，第二锚墩555，力学传感器556，第二数据采集发射装置557，第二钢管558。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。本发明中使用的术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间部件间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

本申请采用的NPR材料全称为Negative Poisson’s Ratio，即负泊松比材料。通常认为,几乎所有的材料泊松比值都为正,如橡胶类材料、金属铝、铜、典型的聚合物泡沫等,即这些材料在拉伸时材料的横向发生收缩。而负泊松比材料,是指受拉伸时,材料在弹性范围内横向，即径向发生膨胀;而受压缩时,材料的横向，即径向反而会发生收缩。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

滑坡-碎屑流的大变形冲击可造成构筑物的毁灭性破坏及重大的人员伤亡，此类灾害具有突发性、运动特征复杂性、灾害链巨大等危害性的特点，导致其防治预警技术手段具备极大难度。

传统滑坡防治过程中使用的刚性拦挡坝体、抗滑桩、边坡锚固技术无法应对滑坡在高速运动导致的岩土体动力破碎效应，出现抗滑桩失稳、坝体局部冲击破坏、锚固系统失效的现象。考虑到滑坡-碎屑流的运动扩散冲击特性，使用泥石流的谷坊、刚性拦挡坝体及柔性防护网，因无法满足滑坡-碎屑流的巨大冲击能量破坏。

因此，针对以上现有技术存在的问题，如图1所示，本发明提供一种抵御滑坡-碎屑流冲击的防滑支挡结构，利用滑坡-碎屑流的变形运动能量，降低岩土体大变形冲击对支挡结构的冲击作用，提高坝体的抗滑移抗倾覆稳定性，有效避免或降低灾害多次冲击的破坏范围及程度。

防滑支挡结构包括防滑结构和支挡结构两个部分。其中防滑结构2个及以上由钢筋混凝土低坝51、数个小量程NPR锚索52及地锚53组成；支挡结构由3个及以上钢筋混凝土高坝54和大量程NPR锚索55组成。

防滑结构，在滑坡坡脚且面向滑坡的位置设置两个以上防滑结构，每个防滑结构包括：

第一坝体，具体为：低坝51，由钢筋混凝土建造；

地锚，与第一坝体对应设置；

第一NPR锚索，即为：小量程NPR锚索，连接第一坝体和地锚；

支挡结构，设置三个以上支挡结构；每个支挡结构与防滑结构平行且错位穿插设置；为达到更好的防滑和支挡效果，需要保证每个支挡结构和每个防滑结构相互平行设置。

每个支挡结构包括：

第二坝体，具体为：高坝54，由钢筋混凝土建造；第二坝体高度比第一坝体高；

第二NPR锚索，即为：大量程NPR锚索；其第一端与第二坝体连接，第二端固定在滑坡中；

如图2所示，防滑结构和支挡结构的错位穿插设置，能够抵抗滑坡-碎屑流的多次冲击。具体为：在两个相邻的支挡结构之间设置一个防滑结构，或是在两个相邻的防滑结构之间设置一个支挡结构。防滑结构的设置位置更加靠近滑坡，因此，一个支挡结构的高坝54与其相邻的两个防滑结构的低坝51可呈“品”字形布置于面向滑坡体的一侧。低坝51和高坝54的纵向、横向间距由滑坡-碎屑流的灾害特征进行设计确定；其中“纵向”是指坝体至滑坡体的方向，“横向”是指与“纵向”垂直的方向。防滑结构的纵向长度也小于支挡结构的纵向长度，具体以实际情况进行的设计为准。低坝51与高坝54的纵向间距为10m-50m，横向间距为10m-30m；相邻低坝或高坝的间距不做统一限制，可根据实际情况进行设置。低坝51与高坝54的体积比例大小也不做限制，需依据实际情况进行设置。在横向上，低坝51和高坝54的布设应有搭接，“搭接”具体可根据高坝与低坝的长度比例而定3m-5m，原则上搭接长度不小于3m，不大于5m。

第一坝体和第二坝体均包括：

坝基，固定于地下；

钢筋混凝土坝体，设于坝基之上；

NPR锚孔，穿过钢筋混凝土坝体的通孔，用于固定第一NPR锚索或第二NPR锚索；

泄水孔，为穿过钢筋混凝土坝体、与地面存在夹角的泄水孔道。

具体为：

第一坝体，即由钢筋混凝土建造的低坝51，具体包括：第一坝基511，固定设置于地下；由钢筋混凝土建造的第一坝体512，与第一坝基511 建造为一体，设置于第一坝基511之上；在第一坝体512预留数个NPR锚孔513，以便后续安装第一NPR锚索；在第一坝体512上还设置第一泄水孔514，即为与地面存在夹角的通孔，用于排水。

第二坝体，即由钢筋混凝土建造的高坝54，具体包括：第二坝基541，固定设置于地下；由钢筋混凝土建造的第二坝体542，与第二坝基541建造为一体，设置于第二坝基541之上；在第二坝体542预留数个大量程NPR锚孔543，以便后续安装第二NPR锚索；在第二坝体542上还设置多个第二泄水孔544，即为与地面存在夹角的通孔，用于排水。

其中，在本申请的一个实施例中，低坝51和高坝54，使用的混凝土强度不低于C25。

预留的NPR锚孔513及大量程NPR锚孔543，分别沿第一坝体512和第二坝体542的横向布置间距为1.5-4m，锚孔尺寸为73cm-150cm，锚孔内设置的钢管外径为60.3mm-139.70mm，壁厚为4mm-5mm。

优选的，设置于低坝51的第一泄水孔514及设置于高坝54的第二泄水孔544，均使用PVC材质。

低坝51和高坝54预设NPR锚孔分别单排布设于第一坝体512和第二坝体542偏上部分，横向间距为1.5m-5m。单独的第一坝体512设置的第一NPR锚索数量不少于2个；单独的第二坝体542设置的第二NPR锚索数量不少于2个

如图5至图7所示，与第一坝体，即低坝51对应的地锚53包括：

地锚基础536：位于地底；

地锚锚墩531：位于地表，设置于地锚基础536之上，使用钢筋混凝土结构，具体使用的混凝土强度不低于C20；

地锚锚杆532：地锚锚杆为预应力螺纹钢筋，从地锚锚墩内部穿过地锚基础垂直延伸至地底；

优选的，地锚锚杆532使用直径15mm-50mm精轧螺纹钢筋，使用Ⅰ级防护保护构造设计。

装配时，地锚锚墩通过位于中心的锚杆532固定于地表，锚杆与锚孔通过压力注浆锚固，锚杆锚固深度应深入中风化层或弱风化层2m-3m，钢绞线锚索523穿过锚墩后，通过垫板与地锚固定，浇筑钢筋混凝土进行封锚。

为了巩固加强第一NPR锚索与地锚53的连接强度，地锚53还包括：

封锚锚墩535，设置于地锚锚墩531侧面，封锚锚墩的墩面与第一NPR锚索的轴向垂直；封锚锚墩535的墩面形状不做限制，封锚锚墩535的厚度不小于20cm，以达到加强第一NPR锚索与地锚53的连接强度的效果即可。

地锚垫板534，为板状物，与封锚锚墩535匹配使用，设置于封锚锚墩和地锚锚墩的连接处。

第一NPR锚索和第二NPR锚索均包括：

锚墩，为中心设置通孔的柱体；锚墩的第一端面与第一坝体或第二坝体的背面相贴；背面为第一坝体或第二坝体背对滑坡的一面；

锚垫板，相贴于锚墩的第二端面；

钢绞线锚索，同时穿过锚墩和锚垫板、与地锚连接；或同时穿过锚墩和锚垫板，固定于滑坡地面之下。

第一NPR锚索和第二NPR锚索还包括：

钢管，为钢制管状体；钢管的第一端与锚墩的第二端面平齐，穿过锚墩，并向钢绞线锚索轴向延伸；

恒阻套筒，同轴设于钢管内；恒阻套筒的两端分别穿过锚墩的第一端面和第二端面；

恒阻体，同轴设置于恒阻套筒内，且位于靠近钢绞线锚索的起始端处；起始端为钢绞线锚索伸出锚墩的第二端面的一端；钢绞线锚索同时穿过恒阻体、锚墩以及恒阻套筒，同轴设置于钢管内；

数据采集发射装置，同轴连接至恒阻套筒上。

第二NPR锚索还包括：

力学传感器，设置于锚墩的第二面与数据采集发射装置之间，通过数据连接至数据采集发射装置；数据采集发射装置采集力学传感器的受力数据，并将受力数据通过无线网络发出。

具体为：如图3所示，第一NPR锚索，即为小量程NPR锚索52；包括：恒阻套筒，采用小量程NPR恒阻套筒521；第一恒阻体522；第一钢绞线锚索523和第一锚墩525。

其中，第一锚墩525，为中心设置通孔的柱体；第一锚墩的第一端面与第一坝体512的背面相贴；背面是指第一坝体512背对滑坡的一面；

第一锚垫板524，相贴于第一锚墩525的第二端面；

第一钢绞线锚索523，同时穿过第一锚墩525和第一锚垫板524、与地锚53连接。

小量程NPR锚索52还包括：

第一钢管526，为钢制管状体；第一钢管526第一端与第一锚墩525第二面平齐，并穿过第一锚墩525，向第一钢绞线锚索523轴向延伸，延伸至第一钢绞线锚索523末端，其中第一钢绞线锚索523末端为：第一钢绞线锚索523与地锚锚墩531连接的一端；

恒阻套筒，采用小量程NPR恒阻套筒521，同轴设于第一钢管526内；小量程NPR恒阻套筒521的两端分别穿过第一锚墩525的第一端面和第二端面。具体为：其一端伸出第一锚墩525的第一端面的尺寸应与低坝51的厚度相匹配，长度至少要达到能够穿过低坝51；其另一端伸出第一锚墩525的第二端面，是为了后续能够将第一数据采集发射装置527连接至小量程NPR恒阻套筒521上。因此，小量程NPR恒阻套筒521伸出第一锚墩525的第二端面的部分不用预留过多，保证能够安装第一数据采集发射装置527即可。

恒阻体，即为第一恒阻体522，采用小量程NPR恒阻体，同轴设置于小量程NPR恒阻套筒521内，且位于靠近第一钢绞线锚索523起始端处，其中，第一钢绞线锚索523起始端为：第一钢绞线锚索523伸出第一锚墩525的第二端面的一端，以便后续对其施加预应力；第一钢绞线锚索523同时穿过第一恒阻体522、第一锚墩525以及小量程NPR恒阻套筒521，且同轴设置于第一钢管526内；

第一数据采集发射装置527，同轴连接至小量程NPR恒阻套筒521上。

在装配时，小量程NPR锚索523一端锚固于地锚53，另一端通过NPR套管521锚固于钢筋混凝土低坝512上部；小量程NPR锚索52的锚孔入射角度一般为15°-25°，具体设计值应根据滑坡特征及坝体布设位置通过计算综合确定。

第一钢绞线锚索523第一端与地锚锚墩531预置的地锚锚孔533通过地锚垫板534使用螺母与地锚锚墩531进行固定；钢绞线锚索523第二端穿过小量程NPR恒阻套筒521、并固定在第一恒阻体522内。第一锚墩524内部预置第一钢管526，第一钢管526的第一端深入低坝51预设的NPR锚孔内；第一钢管526的第二端使用预埋的钢制地锚垫板534与地锚锚孔533固定连接。小量程NPR恒阻套筒521穿过第一锚垫板524套接于第一钢管526内。当小量程NPR锚索52受到施加的设计预应力后，小量程NPR恒阻套筒521、第一钢绞线锚索523、第一钢管526和NPR锚孔轴线保持一致且各构件完成固定，小量程NPR锚索52即安装完成。当第一钢绞线锚索523受力达到恒阻值时，第一恒阻体522启动，并可通过小量程NPR恒阻套筒521沿其轴向滑动，并在此过程中使得小量程NPR恒阻套筒521发生径向膨胀，使得NPR恒阻锚索产生恒阻效应。

如图4所示，第二NPR锚索，即大量程NPR锚索55，具体包括：

第二锚墩555，为中心设置通孔的柱体；第二锚墩555的第一端面与高坝54的背面相贴；背面为高坝54背对滑坡的一面；

第二锚垫板553，相贴于第二锚墩555的第二端面；

第二钢绞线锚索554，同时穿过第二锚墩555和第二锚垫板553，固定于滑坡地面之下。

第二钢管558，为钢制管状体；第二钢管558第一端与第二锚墩555的第二端面平齐，并穿过第二锚墩555，向钢绞线锚索轴向延伸，延伸至第二钢绞线锚索554末端，其中第二钢绞线锚索554末端为：第二钢绞线锚索554固定在滑坡地下的一端；

恒阻套筒，采用大量程NPR恒阻套筒551，同轴设于第二钢管558内；大量程NPR恒阻套筒551的两端分别穿过第二锚墩555的第一端面和第二端面。具体为：其一端伸出第二锚墩555的第一端面的尺寸应与高坝54的厚度相匹配，长度至少要达到能够穿过高坝54；其另一端伸出第二锚墩555的第二端面，是为了后续能够将第二数据采集发射装置557以及力学传感器556连接至大量程NPR恒阻套筒551上。因此，大量程NPR恒阻套筒551伸出第二锚墩555的第二端面的部分不用预留过多，保证能够安装第二数据采集发射装置557以及力学传感器556即可。

恒阻体，即为第二恒阻体552，采用大量程NPR恒阻体，同轴设置于大量程NPR恒阻套筒551内，且位于靠近第二钢绞线锚索554起始端处，其中，第二钢绞线锚索554起始端为：第二钢绞线锚索554伸出第二锚墩555第二面的一端，以便后续对其施加预应力；钢绞线锚索同时穿过大量程NPR恒阻套筒551、第二锚墩555以及大量程NPR恒阻套筒551，且同轴设置于第二钢管558内；

第二数据采集发射装置557，同轴连接至大量程NPR恒阻套筒551上。

以及力学传感器556，设置于第二锚墩555的第二面与第二数据采集发射装置557之间，通过数据连接至第二数据采集发射装置557；数据采集发射装置采集力学传感器的受力数据，并将受力数据通过无线网络发出。

在装配时，大量程NPR锚索55一端锚固于边坡体稳定岩层，另一端锚固于钢筋混凝土高坝坝体542上部；大量程NPR锚索55的锚孔入射角度一般为15°-25°，具体设计值应根据滑坡特征及坝体布设位置通过计算综合确定；

将大量程NPR锚索55的第一端至于滑坡预设锚孔内，并采用压力灌浆形成锚固端；第二端与第二恒阻体552固定套接于大量程NPR恒阻套筒551内。第二锚墩555内预置第二钢管558，第二钢管558的第一端至于高坝54预设的NPR锚孔内，第二钢管558的第二端锚固于边坡体深部的稳定岩层内。力学传感器556套接于恒阻套筒551，通过预设在恒阻套筒的螺帽使其与锚垫板553紧密贴实；对NPR锚索实施设计预应力后，大量程NPR锚索55安装完成。力学传感器556采集数据将通过557装备发射至用户端，形成滑坡-碎屑体作用力监测曲线。

在本申请的一个实施例中，大量程NPR锚索55锚固于边坡体稳定岩层的具体锚固结构如图8所示：在岩层中钻孔，钻孔尺寸以实际施工为准，将大量程NPR锚索55设置于钻孔中。灌浆孔与钻孔同轴设置在上述钻孔内，并将大量程NPR锚索55的钢绞线在灌浆孔径向均匀排列在上述灌浆孔外侧。然后进行压力灌浆处理，形成锚固端。

在本申请的一个实施例中，的小量程NPR钢绞线锚索52及大量程钢绞线锚索55中所使用的锚索均采用1×7直径为9.5mm、12.7mm、15.2mm或17.8mm钢绞线。

在本申请的一个实施例中所用的小量程NPR恒阻套筒521及大量程NPR恒阻套筒551均为钢制。

在本申请的一个实施例中所用的小量程NPR恒阻体及大量程NPR恒阻体为钢质锥台状构件，且在其径向截面还需均匀设置能够穿过每一根绞线的通孔。

基于上述本发明提出的滑坡-碎屑流冲击的防滑支挡结构，本申请还涉及一种抵御滑坡-碎屑流冲击的方法，其改进之处在于，方法包括：当岩土体首次冲击作用于防滑结构的第一NPR锚索时，冲击力达到第一NPR锚索的恒阻值，将恒阻体启动，冲击能量通过第一NPR锚索的弹性变形和恒阻体的位移耗散；当岩土体变形作用于第二NPR锚索时，第二NPR锚索的恒阻体启动带来的恒阻力可为支挡结构的刚性构筑物提供拉力，第二NPR锚索提供的弹性变形能够消耗更大的冲击能量。

具体讲为，当岩土体发生首次变形破坏时，岩土体首先冲击作用于防滑结构的小量程NPR锚索，当冲击作用达到NPR锚索的恒阻值时，恒阻体启动，冲击能量通过钢绞线锚索的弹性变形和恒阻体的位移耗散，显著降低了岩土体对钢筋混凝土低坝的冲击速度及冲击荷载；当本次冲击结束，坝体上方NPR锚索提供的拉力可部分平衡作用于坝前的岩土体静止土压力，有效提高防滑结构中刚性坝体的稳定性，同时被滑坡-碎屑流岩土体覆盖的小量程NPR锚索可提供部分加筋作用，提高滑坡体的抗剪切物理力学性质。

当发生第二次变形破坏时，防滑结构已不再作为主要防治结构，岩土体变形作用于大量程NPR锚索时，恒阻体启动带来的超高恒阻力可为支挡结构的刚性构筑物提供更大拉力，大量程NPR锚索提供的大变形可消耗更大的冲击能量；防滑结构与支挡结构的品字形布置方式，可局部平衡岩土体物质的冲击荷载，降低整个防治体系的系统性破坏可能。同时大量程NPR恒阻体的力学传感器可通过数据发射装备提供灾害预警，即使出现防治体系的局部失效，也可实现物资人员的快速转移，最大程度降低滑坡-碎屑流的致灾能力。

根据本发明实施例提供的抵御滑坡-碎屑流冲击的防滑支挡结构，当第一次灾害发生时，冲击作用主要通过小量程NPR锚索52的大变形吸能作用，降低作用于钢筋混凝土低坝坝体512的冲击速度，平衡岩土体作用在坝体的主动土压力，直至土体堆积高度超越低坝高度；当第二次灾害发生时，变形的岩土体将通过大量程NPR锚索实现冲击能量转化，钢筋混凝土高坝设计，目的在于抵抗多次岩土体大变形的运动冲击；钢筋混凝土低坝与高坝的品字形布设，可平衡滑坡体运动冲击作用的不均，布设于高坝的大量程NPR锚索的力学监测设施可提供滑变形岩土体的力学监测。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均在本发明待批权利要求保护范围之内。

Claims (10)

1.一种抵御滑坡-碎屑流冲击的防滑支挡结构，其特征在于，所述防滑支挡结构包括防滑结构和支挡结构，其中：

防滑结构，在滑坡坡脚且面向滑坡的位置设置两个以上所述防滑结构，每个所述防滑结构包括：

第一坝体；

地锚，与所述第一坝体对应设置；

第一NPR锚索，连接所述第一坝体和所述地锚；

支挡结构，设置三个以上所述支挡结构；所述支挡结构与所述防滑结构平行且错位穿插设置；

每个所述支挡结构包括：

第二坝体，所述第二坝体高度比所述第一坝体高；

第二NPR锚索，第一端与所述第二坝体连接，第二端固定在滑坡中；

所述防滑结构和所述支挡结构的错位设置构成了防滑支挡结构体系，能够抵抗滑坡-碎屑流的多次冲击。

2.如权利要求1所述的抵御滑坡-碎屑流冲击的防滑支挡结构，其特征在于，所述第一坝体和第二坝体均包括：

坝基，固定于地下；

钢筋混凝土坝体，设于所述坝基之上；

NPR锚孔，为穿过所述钢筋混凝土坝体的通孔，用于固定第一NPR锚索或第二NPR锚索；

泄水孔，为穿过所述钢筋混凝土坝体、与地面设置夹角的泄水孔道。

3.如权利要求1所述的抵御滑坡-碎屑流冲击的防滑支挡结构，其特征在于，所述地锚包括：

地锚基础：位于地底；

地锚锚墩：位于地表，设置于所述地锚基础之上，使用钢筋混凝土结构；

地锚锚杆：所述地锚锚杆为预应力螺纹钢筋，从所述地锚锚墩内部垂直穿过所述地锚基础并延伸至地底。

4.如权利要求3所述的抵御滑坡-碎屑流冲击的防滑支挡结构，其特征在于，所述地锚还包括：

封锚锚墩：设置于所述地锚锚墩侧面，所述封锚锚墩的墩面与所述第一NPR锚索的轴向垂直；

地锚垫板，为板状物，设置于所述封锚锚墩和所述地锚锚墩的连接处；

地锚锚孔，穿过所述封锚锚墩和所述地锚锚墩，用于固定所述第一NPR锚索。

5.如权利要求1所述的抵御滑坡-碎屑流冲击的防滑支挡结构，其特征在于，所述第一NPR锚索和所述第二NPR锚索均包括：

锚墩，为中心设置通孔的柱体；所述锚墩的第一端面与所述第一坝体或所述第二坝体的背面相贴；所述背面为所述第一坝体或所述第二坝体背对滑坡的一面；

锚垫板，相贴于所述锚墩的第二端面；

钢绞线锚索，同时穿过所述锚墩和所述锚垫板、与所述地锚连接；或同时穿过所述锚墩和所述锚垫板，固定于滑坡地面之下。

6.如权利要求5所述的抵御滑坡-碎屑流冲击的防滑支挡结构，其特征在于，第一NPR锚索和所述第二NPR锚索还包括：

钢管，为钢制管状体；所述钢管的第一端与所述锚墩的第二端面平齐，穿过所述锚墩，并向钢绞线锚索轴向延伸；

恒阻套筒，同轴设于所述钢管内；所述恒阻套筒的两端分别穿过所述锚墩的第一端面和第二端面；

恒阻体，同轴设置于所述恒阻套筒内，且位于靠近所述钢绞线锚索的起始端处；所述起始端为所述钢绞线锚索伸出所述锚墩的第二端面的一端；所述钢绞线锚索同时穿过所述恒阻体、所述锚墩以及所述恒阻套筒，同轴设置于所述钢管内；

数据采集发射装置，同轴连接至所述恒阻套筒上。

7.如权利要求6所述的抵御滑坡-碎屑流冲击的防滑支挡结构，其特征在于，所述第二NPR锚索还包括：

力学传感器，设置于所述锚墩的第二端面与所述数据采集发射装置之间，通过数据连接至所述数据采集发射装置；所述数据采集发射装置采集所述力学传感器的受力数据，并将所述受力数据通过无线网络发出。

8.如权利要求1所述的抵御滑坡-碎屑流冲击的防滑支挡结构，其特征在于，所述第一坝体与所述第二坝体的纵向间距为10m-50m，横向间距为10m-30m。

9.如权利要求2所述的抵御滑坡-碎屑流冲击的防滑支挡结构，其特征在于，所述NPR锚孔入射角度为15°-25°。

10.一种抵御滑坡-碎屑流冲击的方法，采用如权利要求1-9任一项所述的防滑支挡结构，其特征在于，所述方法包括：当岩土体首次冲击作用于所述防滑结构的第一NPR锚索时，冲击力达到第一NPR锚索的恒阻值，将启动恒阻体，冲击能量通过第一NPR锚索的弹性变形和恒阻体的位移耗散；当岩土体再次发生变形作用于第二NPR锚索时，第二NPR锚索的恒阻体启动带来的恒阻力可为支挡结构的刚性构筑物提供拉力，第二NPR锚索提供的弹性变形能够消耗更大的冲击能量。

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