透過性攔沙壩作為泥石流防治工程中廣泛使用的工程措施,具有結(jié)構(gòu)簡單、施工方便、透水性好、攔排兼?zhèn)涞葍?yōu)點。梳子壩作為一種常見的透過性攔沙壩,它是由數(shù)量不等的鋼樁或鋼筋混凝土樁等材料組成。梳子壩的開口寬度直接決定了對泥石流的防治效果和使用壽命。目前關(guān)于梳子壩開口寬度的設(shè)計,主要是結(jié)合工程經(jīng)驗,考慮對泥石流的攔截效率為主。為了達到較高的攔截效率,梳子壩的開口寬度設(shè)計往往會偏小,較小的開口寬度導(dǎo)致梳子壩庫容在一次泥石流后被淤滿而失去調(diào)節(jié)功能,大大降低了梳子壩的使用壽命。在梳子壩設(shè)計時如何合理地選擇開口寬度,使其在能夠減小泥石流速度的同時,又能避免因被快速淤滿而失去調(diào)節(jié)功能,這是當(dāng)前梳子壩設(shè)計亟需解決的科學(xué)問題。日前,中科院成都山地所周公旦研究員團隊以梳子壩為研究對象,開展了系統(tǒng)性實驗研究,并取得重要進展。
該研究團隊開展了含水率介于18%~38%之間的泥石流和相對開口寬度(b/dmax, b:梳子壩的開口寬度,dmax:泥石流中最大的固體顆粒粒徑)介于1.4~3.6的梳子壩相互作用的系列水槽模型實驗,初步揭示了不同開口寬度的梳子壩對不同流態(tài)泥石流的調(diào)控規(guī)律。
研究結(jié)果表明,泥石流流態(tài)和內(nèi)部應(yīng)力狀態(tài)深受泥石流含水率的影響,進而呈現(xiàn)梳子壩對泥石流的不同調(diào)控效果。研究成果首次將梳子壩對泥石流的調(diào)控效果(物質(zhì)攔截率、速度減小率)和梳子壩的結(jié)構(gòu)形式(開口寬度)、泥石流的來流性質(zhì)(含水率)有機耦合起來,這對科學(xué)合理的工程設(shè)計具有明確的指導(dǎo)意義。
該研究成果發(fā)表在國際學(xué)術(shù)期刊Landslides上。
原文鏈接:https://link.springer.com/article/10.1007/s10346-018-1065-2
不同開口寬度的梳子壩對不同含水率的泥石流的速度減小率和固體物質(zhì)攔截效率之間的關(guān)系