CN202369969U - 变截面重力式泥石流拦砂坝 - Google Patents

Abstract

一种变截面重力式泥石流拦砂坝，包括坝体，所述坝体包括坝肩、拦砂坝迎流面、拦砂坝背水面、溢流口、泄水孔和坝体基础，所述坝体的拦砂坝迎流面的中部设有坝体中部加厚区，所述溢流口设置在所述坝体中部加厚区上方，所述坝体中部加厚区外设有加固层，本实用新型在基本不改变坝体构造的情况下，尽量满足了“因灾设防”的原则，大大提高了泥石流活跃区拦砂坝的安全性能，同时结构简单，施工、设计方便，且便于日常养护管理，可在日后泥石流防治设计工程应用中进行推广和应用。

Description

变截面重力式泥石流拦砂坝

技术领域

本实用新型涉及一种泥石流防治技术，特别是一种变截面重力式泥石流拦砂坝。

背景技术

随着我国的社会经济发展，特别是西部大开发及四川地震灾区的恢复和建设的进行，泥石流灾害的危害越来越大，正确地防治泥石流灾害已刻不容缓。拦砂坝作为泥石流防治的主要措施，据统计，其应用占到了已建泥石流防治工程建筑物总数的52％，重要性显著。

重力式拦砂坝又是目前普遍采用的一种拦砂坝主要形式，其在设计时一般只按平均荷载进行设计，且截面尺寸在横向上保持一致。而已有研究表明，在沟道横向方向上，泥石流流速是非线性分布的，由此导致作用在拦砂坝上的荷载也是非线性分布。坝体中部泥石流中泓线附近冲击力大于平均荷载，而两侧坝肩所受荷载小于平局荷载，故按平均荷载考虑的现有设计方法存在以下问题和缺陷：

1、拦砂坝最危险截面为坝体中部泥石流中泓线位置，该处坝体承受荷载较大，在泥石流冲击作用下浆砌片石坝体表面的砂浆易被磨蚀，致使拦砂坝迎流面片石体随磨蚀的加剧脱离基体而被冲走，形成冲刷坑，并导致该处应力集中，破坏加剧，最终发生坝体溃决的现象；

2、坝肩两侧位置流速小，所受荷载小，泥石流对其的冲击和磨蚀情况较弱，常规设计时如不考虑荷载横向分布的情况，统一按照泥石流的平均荷载进行尺寸设计，这样就使得坝肩位置安全系数偏大，设计过于保守，并导致工程浪费与国家资金的流失。

由于以上存在的缺陷，拦砂坝在遭遇等同或超过设计规模泥石流灾害时，极易导致拦砂坝的一部分或全部溃决，如汶川地震后在四川山区修建的部分拦砂坝就因这一问题投入使用两年内相继溃决。这一问题不仅使拦砂坝的防灾功能丧失殆尽，不能有效防止泥石流灾害，反而还会显著加重泥石流的危害，造成不必要的生命和财产损失。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足而提供一种能提高稳定性、可有效减小溃坝风险的变截面重力式泥石流拦砂坝。

一种变截面重力式泥石流拦砂坝，包括坝体，所述坝体包括坝肩、拦砂坝迎流面、拦砂坝背水面、溢流口、泄水孔和坝体基础，所述坝体的拦砂坝迎流面的中部设有坝体中部加厚区，所述溢流口设置在所述坝体中部加厚区上方，所述坝体中部加厚区外设有加固层。

本实用新型中，所述拦砂坝迎流面上所述坝肩横截面最大处的宽度与所述坝体中部加厚区横截面宽度之比为1∶1.5～1∶3.0。

本实用新型中，所述加固层包括废旧钢轨或工字钢和高强度混凝土层，所述坝体中部加厚区在所述溢流口的位置布设有与所述溢流口等宽、斜率与坝体的拦砂坝迎流面的斜率一致、长度与拦砂坝迎流面的长度相等的多根废旧钢轨或工字钢，所述废旧钢轨或工字钢和所述溢流口底部上设有高强度混凝土层。

本实用新型中，所述多根废旧钢轨或工字钢水平排布间距为0.5～1.0m。

本实用新型中，所述坝体中部加厚区在水平面上的投影的总长度与所述坝体在水平面上的投影的总长度之比为1∶2.0～1∶4.0。

本实用新型中，所述泄水孔设置在所述坝体上相邻废旧钢轨或工字钢之间。

本实用新型中，所述高强度混凝土层的厚度为30mm～80mm。

采用上述方案，使拦砂坝截面尺寸随泥石流荷载在横向上的非线性分布而变化，对坝体中部受泥石流荷载最大的危险截面进行了加厚，使稳定性系数得到提高，在坝体中部内嵌了废旧钢轨、铺设了高强度混凝土，提高了坝体的抗冲击、抗磨蚀的能力，减小了发生溃坝的风险；同时对坝肩位置泥石流荷载较小出进行了削弱，在满足安全的前提下减小了工程量，节约了工程造价。本实用新型在基本不改变坝体构造的情况下，尽量满足了“因灾设防”的原则，并大大提高了泥石流活跃区拦砂坝的安全性能，同时结构简单，施工、设计方便，且便于日常养护管理，可在日后泥石流防治设计工程应用中进行推广和应用。

附图说明

图1是本实用新型泥石流拦砂坝结构示意图；

图2是本实用新型泥石流拦砂坝的坝体结构俯视图；

图3是本实用新型泥石流拦砂坝在沟道横向方向上的立面结构示意图；

图4是图2中的I-I线的剖视图。

附图1至4中：1、坝体中部加厚区，2、高强度混凝土层，3、废旧钢轨或工字钢，4、泄水孔，5、溢流口，6、拦砂坝迎流面，7、拦砂坝背水面，8、坝体中轴线，9、坝体基础，10、原始地面线，11、加固层。

具体实施方式

下面结合附图，详细说明本实用新型的具体实施方式。

参照图1和图2，本实用新型的泥石流拦砂坝坝体采用变截面设计，即坝体中部泥石流荷载较大处坝体断面宽度大于坝肩荷载较小处。所述坝体中部泥石流荷载最大处对拦砂坝迎流面6进行加厚处理，形成坝体中部加厚区1，坝体中部加厚区1与坝肩削弱处采用突变式衔接方式，即坝体厚度在横向上存在突变，俯视图上为“凸”型。坝体中部泥石流中泓线位置的加厚区内嵌与拦砂坝迎流面6等长度的废旧钢轨或工字钢3，并在表面设置高强度混凝土层2，形成坝体中部加厚区1的加固层11，并与坝体基础9、溢流口5等结构固结为一体，形成本实用新型。

参照图2，本实用新型泥石流拦砂坝中部设置有坝体中部加厚区1，并在加固层11内设置有废旧钢轨3和高强度混凝土层2，这一构造在不大幅改变坝体本身构造的前提下，提高了坝体的平均稳定性，并减小了拦砂坝的溃坝风险。其中加厚区的厚度与两侧坝肩的厚度之比应根据坝体横向方向上的泥石流荷载分布情况确定，通常情况下，两侧坝肩厚度与坝体中部加厚区1的厚度之比为1∶1.5～1∶3.0。

参照图3，坝体中部加厚区1的宽度应根据作用在坝体横向方向上的泥石流荷载分布情况确定，通常情况下，所述坝体中部加厚区1在水平面上的投影的总长度与所述坝体在水平面上的投影的总长度之比为1∶2.0～1∶4.0，且坝体中部加厚区1中心线与泥石流沟道中心线一致。为进一步提高坝体中部最危险截面抗泥石流磨蚀的能力，所述坝体中部加厚区1内设有加固层11，加固层11宽度与溢流口5等宽，废旧钢轨或工字钢3间距一般为0.5～1.0m，遇泄水孔时钢轨需分段布设。

参照图1和图4，坝体中部加厚区的高度与坝体等高，且在拦砂坝迎流面6设置有加固层11，内嵌废旧钢轨或工字钢3加固，表面设有高强度混凝土层2。废旧钢轨或工字钢3的布设长度应与拦砂坝迎流面6的长度等长，斜率与坝体的拦砂坝迎流面6坡比一致。高强度混凝土层2应铺砌满拦砂坝迎流面6与溢流口5底部，厚度应视泥石流最大磨蚀能力，在30mm～80mm间合理选择。

上述用图解说明了本实用新型的一些基本原理，由于其构造简单，施工方便，相同技术领域的普通技术人员可以在此实用新型专利的基础上进行修改和变动，如将坝体中部加固层1放置与坝体背水面6后方，或采用渐变式衔接方式均匀过渡坝体加厚部分与削弱部分，即俯视图上为梯形。因此，本说明书并未将本实用新型局限在所示和所述的具体结构和构造内，故凡是所有可能被利用的相应修改以及等同物，拘束于本实用新型所申请的专利范围之内。

Claims (7)

1.一种变截面重力式泥石流拦砂坝，包括坝体，所述坝体包括坝肩、拦砂坝迎流面、拦砂坝背水面、溢流口、泄水孔和坝体基础，其特征在于：所述坝体的拦砂坝迎流面的中部设有坝体中部加厚区，所述溢流口设置在所述坝体中部加厚区上方，所述坝体中部加厚区外设有加固层。

2.根据权利要求1所述的一种变截面重力式泥石流拦砂坝，其特征在于：所述拦砂坝迎流面上所述坝肩横截面最大处的宽度与所述坝体中部加厚区横截面宽度之比为1∶1.5～1∶3.0。

3.根据权利要求2所述的一种变截面重力式泥石流拦砂坝，其特征在于：所述加固层包括废旧钢轨或工字钢和高强度混凝土层，所述坝体中部加厚区在所述溢流口的位置布设有与所述溢流口等宽、斜率与坝体的拦砂坝迎流面的斜率一致、长度与拦砂坝迎流面的长度相等的多根废旧钢轨或工字钢，所述废旧钢轨或工字钢和所述溢流口底部上设有高强度混凝土层。

4.根据权利要求3所述的一种变截面重力式泥石流拦砂坝，其特征在于：所述多根废旧钢轨或工字钢水平排布间距为0.5～1.0m。

5.根据权利要求1至4之一所述的一种变截面重力式泥石流拦砂坝，其特征在于：所述坝体中部加厚区在水平面上的投影的总长度与所述坝体在水平面上的投影的总长度之比为1∶2.0～1∶4.0。

6.根据权利要求3或4所述的一种变截面重力式泥石流拦砂坝，其特征在于：所述泄水孔设置在所述坝体上相邻废旧钢轨或工字钢之间。

7.根据权利要求3或4所述的一种变截面重力式泥石流拦砂坝，其特征在于：所述高强度混凝土层的厚度为30mm～80mm。 

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