為2. 7m/s。
[0036] 第二步，根據(jù)排導(dǎo)槽設(shè)計流量和第一步中得到的排導(dǎo)槽縱比降J，設(shè)定箱體消能段 長度L為15m、箱體消能段寬度b為3m、裝填塊石的平均直徑D為0. 4m。
[0037] 第三步，通過公式
，確定 排導(dǎo)槽綜合糙率系數(shù)η為0. 038。
[0038] 第四步，箱體消能段上游的設(shè)計泥石流泥深h取4D、即h = 1. 6m，將第三步中得到的排導(dǎo)槽綜合糙率系數(shù)η為0. 038代入曼寧公式
，計算得到泥石流 流速為12. 67m/s。
[0039] 第五步，將第四步中得到的泥石流流速與第一步中得到的不沖流速和不淤流速進 行對比；第四步中得到的泥石流流速12. 67m/s大于第一步中得到的不沖流速8m/s，表明箱 體消能段的設(shè)計參數(shù)不合理，因此重復(fù)進行第二步-第五步。
[0040] 第2次設(shè)計過程：設(shè)定箱體消能段長度L為20m、箱體消能段寬度b為4m、裝填塊 石的平均直徑D為0. 4m ;計算得到排導(dǎo)槽綜合糙率系數(shù)η為0. 049,設(shè)計泥石流泥深h = 4D =1. 6m，泥石流流速為10. 12m/s。10. 12m/s大于第一步中得到的不沖流速8m/s，因此重復(fù) 進行第二步-第五步。
[0041] 第3次設(shè)計過程：設(shè)定箱體消能段長度L為25m、箱體消能段寬度b為6m、裝填塊 石的平均直徑D為0. 3m ;計算得到排導(dǎo)槽綜合糙率系數(shù)η為0. 109,設(shè)計泥石流泥深h = 4D =1. 2m，泥石流流速為4. 89m/s。4. 89m/s滿足大于等于第一步中得到的不淤流速、同時小 于等于第一步中得到的不沖流速，因此采用L = 25m、b = 6m、D = 0. 3m作為箱體消能段設(shè) 計值。
[0042] 實施例二
[0043] 如圖1、圖2所示。某泥石流溝位于四川省綿竹市西北部山區(qū)的清平場鎮(zhèn)北，屬長 江流域的沱江水系上游綿遠(yuǎn)河左岸一支溝，溝口坐標(biāo)Ν31.5°，Ε104. Γ。在地貌上屬構(gòu)造 侵蝕中切割陡峻低-中山地貌、斜坡沖溝地形。該流域總體東西向伸展，匯水面積7. 81km2， 主溝全長3. 25km，流域內(nèi)最低點位于溝口海拔883m，最高峰位于東部分水嶺九頂山的頂子 崖，海拔2402m，相對高差1519m。該溝多次暴發(fā)超大規(guī)模泥石流，對清平鄉(xiāng)場鎮(zhèn)構(gòu)成極大威 脅。
[0044] 為了保護該泥石流溝溝口道路的安全運行，擬在泥石流溝下游修建箱體消能式泥 石流排導(dǎo)槽跨越公路。所述箱體消能式泥石流排導(dǎo)槽包括全襯砌槽底1及其兩側(cè)的側(cè)墻， 全襯砌槽底1的中部設(shè)有箱體消能段，所述箱體消能段包括按6m間距設(shè)置的橫向貫穿型肋 檻2 (寬度1. 2m)和充填于每兩個上下游肋檻2之間、呈階梯狀分布的6級消能檻3,消能 檻3沿橫向貫穿排導(dǎo)槽方向設(shè)置，每一級消能檻3由至少一個預(yù)制好的鋼筋混凝土長方箱 體構(gòu)成，長方箱體頂面開敞、其余五面封閉、內(nèi)部裝填塊石，塊石裝填高度與長方箱體高度 之比為0.5。所述箱體消能段的設(shè)計方法步驟如下：
[0045] 第一步，通過大比例尺地形圖測量計算，確定排導(dǎo)槽縱比降J為0. 15。通過現(xiàn)場調(diào) 查，確定該溝道爆發(fā)泥石流容重為16kN/m3。通過地形測量，確定排導(dǎo)槽總長度為150m，過水 斷面設(shè)計為矩形，排導(dǎo)槽寬度B為8m，排導(dǎo)槽高度為4m。通過現(xiàn)場調(diào)查，選定全襯砌槽底1 的材質(zhì)為混凝土底加水泥砌塊石抹面，根據(jù)選定的全襯砌槽底1材質(zhì)，確定全襯砌槽底1的 糙率系數(shù)η。為0. 02。通過現(xiàn)場調(diào)查，根據(jù)鋼筋混凝土材料的抗沖流速特性建議，確定排導(dǎo) 槽允許的不沖流速為8m/s，不淤流速為2. 7m/s。
[0046] 第二步，根據(jù)排導(dǎo)槽設(shè)計流量和第一步中得到的排導(dǎo)槽縱比降J，設(shè)定箱體消能段 長度L為30m、箱體消能段寬度b為8m、裝填塊石的平均直徑D為0. 4m。
[0047] 第三步，通過公式
，確定 排導(dǎo)槽綜合糙率系數(shù)η為0. 074。
[0048] 第四步，箱體消能段上游的設(shè)計泥石流泥深h取為D、 即h = 0. 4m，將第三步中得到的排導(dǎo)槽綜合糙率系數(shù)η代入曼寧公式
#計算得到泥石 流流速為5. 06m/s。
[0049] 第五步，將第四步中得到的泥石流流速與第一步中得到的不沖流速和不淤流速進 行對比；第四步中得到的泥石流流速5. 06m/s滿足大于等于第一步中得到的不淤流速、同 時小于等于第一步中得到的不沖流速，因此采用L = 30m、b = 8m、D = 0. 4m作為箱體消能 段設(shè)計值。
【主權(quán)項】
1. 一種箱體消能式泥石流排導(dǎo)槽的箱體消能段設(shè)計方法，所述箱體消能式泥石流排導(dǎo) 槽包括全襯砌槽底（1)及其兩側(cè)的側(cè)墻，全襯砌槽底（1)的中部設(shè)有箱體消能段，所述箱體 消能段包括按一定間距設(shè)置的橫向貫穿型肋檻（2)和充填于上下游肋檻（2)之間、呈階梯 狀分布的若干級消能檻（3)，消能檻（3)沿橫向貫穿排導(dǎo)槽方向設(shè)置，每一級消能檻（3)由 至少一個預(yù)制好的鋼筋混凝土長方箱體構(gòu)成，長方箱體頂面開敞、其余五面封閉、內(nèi)部裝填 塊石，其特征在于：所述箱體消能段的設(shè)計方法步驟如下： (一） 通過大比例尺地形圖測量計算或現(xiàn)場調(diào)查實測，確定排導(dǎo)槽縱比降J;通過現(xiàn)場 調(diào)查，選定全襯砌槽底（1)的材質(zhì)，根據(jù)選定的全襯砌槽底（1)材質(zhì)，確定全襯砌槽底（1) 的糙率系數(shù)η。;通過現(xiàn)場調(diào)查，確定排導(dǎo)槽允許的不沖流速和不淤流速，單位m/s; (二） 根據(jù)排導(dǎo)槽設(shè)計流量和步驟（一）中得到的排導(dǎo)槽縱比降J，設(shè)定箱體消能段長 度L、箱體消能段寬度b、裝填塊石的平均直徑D，單位均為m; (三） 通過以下公式確定排導(dǎo)槽綜合糙率系數(shù)η式中，η-排導(dǎo)槽綜合糙率系數(shù)； η。一全襯砌槽底（1)的糙率系數(shù)，由步驟（一）確定； b-箱體消能段寬度，單位m，由步驟（二）確定； L一箱體消能段長度，單位m，由步驟（二）確定； D-裝填塊石的平均直徑，單位m，由步驟（二）確定； J一排導(dǎo)槽縱比降，由步驟（一）確定；π-圓周率，取值3. 14 ; (四） 將步驟（三）中得到的排導(dǎo)槽綜合糙率系數(shù)η代入曼寧公式，計算得到泥石流流 速、單位m/s; (五） 將步驟（四）中得到的泥石流流速與步驟（一）中得到的不沖流速和不淤流速 進行對比；如果步驟（四）中得到的泥石流流速大于步驟（一）中得到的不沖流速、或小于 步驟（一）中得到的不淤流速，則重復(fù)進行步驟（二）_步驟（五）；如果步驟（四）中得 到的泥石流流速大于等于步驟（一）中得到的不淤流速、同時小于等于步驟（一）中得到 的不沖流速，則采用步驟（二）中設(shè)定的箱體消能段長度L、箱體消能段寬度b、裝填塊石的 平均直徑D作為箱體消能段設(shè)計值。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述箱體消能式泥石流排導(dǎo)槽的箱體消能段設(shè)計方法，其特征在 于：箱體消能段寬度b與排導(dǎo)槽寬度B之比為0. 5-1. 0。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述箱體消能式泥石流排導(dǎo)槽的箱體消能段設(shè)計方法，其特征在 于：箱體消能段長度L與排導(dǎo)槽總長度之比為0. 10-0. 25。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述箱體消能式泥石流排導(dǎo)槽的箱體消能段設(shè)計方法，其特征在 于：長方箱體內(nèi)的塊石裝填高度與長方箱體高度之比為〇. 5-0. 8。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述箱體消能式泥石流排導(dǎo)槽的箱體消能段設(shè)計方法，其特征在 于：箱體消能段上游的泥石流泥深h與裝填塊石的平均直徑D之比為1. 0-4. 0。6. 如權(quán)利要求1所述箱體消能式泥石流排導(dǎo)槽箱體消能段設(shè)計方法的應(yīng)用，其特征在 于：適用于排導(dǎo)槽縱比降J為0. 15-0. 35。7.如權(quán)利要求1所述箱體消能式泥石流排導(dǎo)槽箱體消能段設(shè)計方法的應(yīng)用，其特征在 于：適用于泥石流容重為16-22kN/m3。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種箱體消能式泥石流排導(dǎo)槽的箱體消能段設(shè)計方法及應(yīng)用。所述設(shè)計方法首先確定排導(dǎo)槽縱比降、全襯砌底板的糙率系數(shù)，然后依據(jù)防治工程設(shè)計方案設(shè)定箱體消能段參數(shù)，將相關(guān)參數(shù)代入公式計算得到排導(dǎo)槽綜合糙率系數(shù)，再通過曼寧公式計算得到泥石流流速，最后將泥石流流速與排導(dǎo)槽允許不沖不淤流速進行對比，最終優(yōu)化得到箱體消能段設(shè)計值。該方法綜合考慮了排導(dǎo)槽縱比降、箱體消能段長度、箱體消能段寬度和裝填塊石平均直徑等因素，并結(jié)合箱體消能式泥石流排導(dǎo)槽的特點，能夠合理確定不同設(shè)計條件下的排導(dǎo)槽綜合糙率系數(shù)，進而能夠?qū)崿F(xiàn)箱體消能式泥石流排導(dǎo)槽的箱體消能段的合理優(yōu)化設(shè)計，且設(shè)計方法簡便有效，所需參數(shù)少。
【IPC分類】E02B5/00
【公開號】CN105256768
【申請?zhí)枴緾N201510568281
【發(fā)明人】陳劍剛, 陳曉清, 游勇, 趙萬玉, 王濤, 鄒玉華, 鐘衛(wèi), 蘇鳳環(huán), 栗帥
【申請人】中國科學(xué)院水利部成都山地災(zāi)害與環(huán)境研究所
【公開日】2016年1月20日
【申請日】2015年9月9日