格栅坝在泥石流防治中的应用——以汶川地震引发的烂泥沟泥石流治理为例

受汶川地震影响,四川等地泥石流治理更为迫切。泥石流的暴发具有突发性,在防治工程中,相比实体坝而言,格栅坝是一种节省材料、稳定性更高的拦挡结构,使用范围越来越广,但是目前尚无成熟的格栅坝设计方法。本文参考梳齿坝的已有理论确定了支墩间距的计算方法,并结合已有实验资料提出了格栅坝格栅间距的计算公式,改变了以往不同坝体乃至同一坝内各横梁间距一致的计算方法。另外,因支墩间隔相对较小,以简支模式计算石块对横梁冲击力并不合适,本文基于固定梁模式重新推导了计算公式,其计算结果与简支梁模式比较,数值大了3倍。最后考虑坝体建成后的不同情况,提出了支墩、横梁及两侧翼墙的详细计算工况,并基于以上设计理论,对烂泥沟泥石流治理工程的部分格栅坝进行了具体设计。

带无粘结预应力钢绞线的格栅坝抗冲击性能分析

以舟曲县三眼峪沟泥石流灾害治理工程中大8号格栅坝为研究对象,在格栅柱中设置无粘结预应力钢绞线,使坝体在受到块石冲击时能充分发挥坝体的整体作用,进而减小局部塑性变形.采用ABAQUS进行块石冲击的数值模拟,并对比新坝和旧坝的位移、冲击力、加速度和von Mises应力响应.结果表明:相同的冲击条件下,带无粘结预应力钢绞线的新坝比旧坝产生的位移值小,冲击力峰值小,冲击方向的加速度响应值小;在块石撞击瞬间新坝坝体的von Mises应力分布均匀,最大的应力值较旧坝的小;新坝较旧坝有更好的抗冲击性能.

泥石流巨石冲击下的钢构格栅坝动力响应分析

泥石流中的巨石冲击是造成拦挡结构破坏的最直接因素,因此设置钢构格栅坝拦截大石块,对减小泥石流冲击破坏有十分重要的作用。本文就钢构格栅坝结构模型,利用国际通用计算动力荷载的非线性有限元软件ANSYS/LSDYNA进行数值模拟。用钢球模拟巨石,分别在格栅坝中间榀顶层梁柱节点和中间榀顶层柱中部施加冲击荷载,分析在冲击荷载作用下结构的动力响应。结果表明:作用在结构上的冲击力大小与被冲击构件刚度大小密切相关,被冲击构件刚度越大,结构受到的冲击力越大,反之,冲击力越小;钢构格栅坝在冲击作用下,冲击作用部位、结构支座部位及梁柱节点部位响应较大,设计时应予以加强;且钢构格栅坝不同位置遭受冲击作用时结构响应完全不同,与冲击力作用在梁柱节点时相比较,冲击力作用在构件中部时结构整体响应明显较小。该结果为泥石流拦挡工程中钢构格栅坝的设计提供了参考。

透水型拦挡坝在泥石流防治中的应用

透水型拦挡坝是用于泥石流防治的一种新型建筑物。它能有选择地拦蓄泥石流中的粗大颗粒，排走碎屑、泥浆和流体中的自由水，使进入库内的泥石流被很快地疏干，实现土水分离。泥石流停淤并固结后，格栅和坝体承受的荷载减少，结构强度和稳定性增加，坝库功效提高且使用年限更久。透水型拦挡坝比之实体圬工坝具有结构坚固耐用，节省材料，降低造价，便利施工，库容利用系数高，维护管理方便等许多优点。因而日益被广泛采用，是一类很有发展前途的新坝型。

强冲击荷载作用下加无粘结预应力筋格栅坝动力响应分析

泥石流拦挡坝主要以增加自身刚度来提高其拦挡能力,但对于巨石块的碰撞,坝体刚度越大,其受冲击力也越大,相应的坝体结构破坏也越大。创新性地将无粘结预应力筋设置在普通格栅坝中,利用ABAQUS软件对普通格栅坝和加无粘结预应力筋格栅坝在相同冲击条件下(以10m/s的冲击速度)坝体被撞后动能的变化、加速度响应值、位移值和Von-mises应力进行了有限元数值模拟计算与对比分析。结果表明:加无粘结预应力筋格栅坝比普通格栅坝能吸收更多的冲击能量,冲击方向的加速度响应值更小,具有更好的抗冲击性能。

新型地锚扶壁式泥石流格栅坝基础冲刷计算方法研究

泥石流格栅坝工程安全稳定的关键是基础,相比外露结构的计算,基础遭冲刷掏空的问题更值得引起重视。在提出新型地锚扶壁式泥石流格栅坝的基础上,将格栅坝基础冲刷分为初期和中后期两个阶段,初期冲刷主要以坡面冲刷为主,中后期冲刷主要考虑冲坑的变化发展。基于能量法,推导了格栅坝基础冲刷深度的计算公式,通过算例分析了不同流深下的冲刷深度,并与其它公式的计算结果做了对比。结果表明:推导公式计算的冲刷深度比其它公式计算的结果都大,初期冲刷的影响在设计中应当予以重视。

四川阿坝州色斯满泥石流沟判定及防治工程建议

历史上色斯满沟虽暴发过大规模泥石流,但近期稳定。拟建安宁河水电站坝址位于沟口下游约300 m处,正确判定该沟的性质以及今后的活动情况,对拟建水电站的选址至关重要。在对该沟沟口堆积扇、沟道泥痕、台地等现场详细调查的基础上,分析判定该沟曾经暴发过泥石流,进而对该沟所具备的物源条件,尤其是南北两条支沟的冰碛物数量和稳定性作出了详细评价,判断北支沟的冰碛物为该泥石流沟的主要物源。对该沟泥石流的特征和发生机理进行了分析,并提出了防治措施和建议。

四川冕宁盐井沟泥石流综合治理工程浅议

1970年后盐井沟矿山泥石流频发。1986年以来建成的治理工程有:排土场导流堤,5号格(?)坝,3号拦沙坝,并正在开展着生物治理工程。综合治理工程发挥了良好的防护作用。

桩林形式的格栅坝在泥石流固源的应用及算例

2012年7月21日房山区上方山东沟发生了泥石流,景区内寺庙、游览道桥、管理服务设施、给排水系统、供电设施、通信设施等,均遭受不同程度的损毁。根据上方山泥石流基本特征以及地形等因素,治理工程主要从稳固物源与疏通沟道两个方面来减弱泥石流灾害威胁。针对龙虎峪沟底物源以块石为主,且发生频率较低的特点,拟在泥石流物源区布置桩林形式的格栅坝,其作用主要是有效固源及顺利排水。本文在此基础上,对地基横向承载力以及抗倾覆进行了验算,并根据桩身最大弯矩进行配筋计算。

带支撑钢构格栅坝在冲击作用下的应力分析

就带支撑钢构格栅坝结构模型,利用非线性有限元软件ANSYS/LS-DYNA进行数值模拟。用钢球模拟巨石冲击作用于格栅坝体,分析在冲击荷载作用下结构的应力分布。结果表明:带支撑钢格栅坝能有效减小结构各单元应力,可使支撑作为耗能构件消耗冲击作用能量。该结果为泥石流拦挡工程中带支撑钢构格栅坝的设计提供了参考。

冲击速度对带支撑钢构格栅坝抗冲击性能的影响

带支撑钢构格栅坝在拦截大石块,减小泥石流冲击破坏中有十分重要的作用。利用非线性有限元软件ANSYS/LS-DYNA对带支撑钢构格栅坝结构模型进行数值模拟。用钢球模拟巨石,以不同的冲击速度在格栅坝中间榀顶层梁柱节点施加冲击荷载,分析在冲击荷载作用下结构的动力响应。结果表明:带支撑钢构格栅坝各处位移随着钢球冲击速度的增加逐渐增大,基本呈现线性变化的规律,尤其在冲击作用点处结构的位移变化率最大,且距冲击作用位置越远位移变化率越小;结构各处应力值随着冲击速度的增加而增大,且距冲击作用位置较远的单元应力变化接近线性增长规律;随着冲击速度的提升,结构各柱脚支反力逐渐增大。

土工格栅在砾石土心墙坝中的应用

瀑布沟砾石土心墙堆石坝是目前国内最高的心墙坝,坝高达186 m,因抗震设防需要,在过渡料、堆石料范围内铺设土工格栅,确保整个大坝的安全运行,通过在施工过程中的摸索与经验总结,形成了一套有效控制土工格栅铺设的施工方法,供同类型工程施工参考。

冲击荷载作用下带支撑钢构格栅坝位移分析

就带支撑钢构格栅坝结构模型,利用非线性有限元软件ANSYS/LS-DYNA进行数值模拟。分析在冲击荷载作用下结构的位移响应。结果表明:带支撑钢构格栅坝可以有效减小泥石流巨石冲击下结构的位移,在现有格栅坝基础上位移减小了50%之多。

溃决型泥石流格栅坝与拦渣坝组合配置研究及运用--以9·17云南元谋海洛箐泥石流为例

震惊全国的9·17云南元谋泥石流松散物源储量巨大,水动力异常强大,纵坡降大且卡口地形发育,在主支沟均形成堰塞湖并诱发溃决型泥石流,造成巨大的经济损失和社会影响。该应急治理工程采用格栅坝与拦渣坝组合,在沟道中上游易形成堰塞湖地段设置格栅坝以“拦大排小、边拦边排”,降低产生堰塞湖诱发溃决型泥石流的巨大风险。格栅坝与拦渣坝组合运用有利于提高实体坝安全稳定性,有效增加拦蓄库容,值得溃决型泥石流防治工程借鉴。

钢轨格栅坝在水石流防治工程中的应用

钢轨格栅坝对水石流灾害治理效果显著,逐渐为工程界所接纳。文章梳理了拦挡工程设计思路,着重阐述格栅坝的设计步骤及应注意的问题,对泥石流重度γc、设计泥深Hc、水力坡度I、糙率系数n的正确取值做了详细讨论和分析;提出了采用断面过流的几何条件和流速公式确定不同断面泥石流流速和设计泥深的方法;建议采用水中土体的体积浓度Cv来确定横梁间距和治理效果;运用量纲分析方法指出了《泥石流灾害防治工程勘查规范(DZ/T0220—2006)》、《泥石流灾害防治工程设计规范(DZ/T0239—2004)》(文中简称"勘查规范"、"设计规范")中对于块石冲击力Fb、扬压力Fy单位的错误注释。以上方法和步骤已在华山峪泥石流治理工程设计中得到了验证。

土工格栅堆石进占筑坝施工技术

土工格栅堆石进占筑坝是利用土工格栅堆石与土工布袋装土代替传统的柳石进占体。利用该技术筑坝工艺简单、结构合理、施工进度快、安全性能好、工程造价低。菏泽市黄河河务局于 2 0 0 0年汛前首次在黄河下游用土工格栅堆石进占技术修筑了杨集险工上延 9～ 10号坝。在施工中技术人员根据施工边界条件变化 ,采用了合理的施工工艺和流程 ,收到了良好的效果。

防治排土场滑坡诱发泥石流的措施研究

排土场滑坡与泥石流是一种常见的地质灾害,实测表明宜昌石灰石矿排土场在排弃废石土荷载的作用下产生剧烈变形和破坏,在雨季有可能诱发泥石流灾害,为此在下游山谷处设置格栅坝,预防发生泥石流。以诱发泥石流后相关淤积量等参数的计算为基础,通过对坝体选型,坝高确定,坝基优化等过程的研究和探索,并结合环境工程地质条件,设计出比较合理的方案,通过现场实施,可以有效地预防泥石流灾害的发生,达到了比较理想的效果。

近场高烈度区新型地锚扶壁式泥石流格栅坝地震响应分析

通过对白龙江流域既有的泥石流防治工程措施进行现场调研,分析了工程防治理念和防治措施上的问题,提出了新型地锚扶壁式泥石流格栅坝。通过将格栅和扶壁墙离散化为质点串,而拉索以弹簧支座的形式代替,取一榀格栅柱为计算单元,建立相应的动力方程。最后将速度脉冲模型与随机地震地面运动模型联合起来生成近场脉冲型地震动,并以此作为激励,对近场脉冲型地震动作用下新型泥石流格栅坝的地震响应进行了分析。

基于泥石流灾害防治新结构的水石分离设施组合及应用

泥石流的流体结构复杂、防治难,水石分治和水石分离具有重大的理论意义和现实作用。文章在总结、回顾既有水石分离结构的基础上,首次提出了棱台式桩林坝和鱼嘴式穹窿格栅坝2个新型结构,并针对各种结构的水石分离优势和应用局限性,分别从结构特点、适用条件、优缺点方面进行了简要总结和大致分类,提出了"综合利用既有水石分离结构的成功经验,结合创新结构的比较优势,因地制宜地优化组合并系统布设设施"的应用思路及组合应用推荐建议,采用案例进行了应用示范。供参考。

格栅坝(桩林)混凝土施工质量及温度控制

结合舟曲县罗家峪沟泥石流灾害治理工程格栅坝钢筋混凝土施工实例,介绍在受限条件下大体积混凝土在施工中采用质量控制技术措施及控制温度裂缝,为类似格栅坝混凝土施工提供借鉴。