一种开放式滑坡碎屑流交错拦挡坝组

1.本发明属于滑坡防灾减灾领域，涉及一种开放式滑坡碎屑流交错拦挡坝组。


背景技术：

2.由于滑坡碎屑流具有极强的破坏力，如何建立有效的滑坡碎屑流防控结构体系一直是滑坡动力学研究的重要课题之一。国内外许多学者围绕滑坡碎屑流的致灾机理和防灾减灾方法开展了相关研究。例如，zhou等通过模型试验分析了泥沙级配、来沙量、沟道坡度等因素的变化对于滑坡碎屑流运动过程的影响。肖思友等基于三维离散单元法研究了不同坡度条件下滑坡碎屑流拦挡墙的碰撞消能效果，构建了滑坡碎屑流拦挡墙的动力学模型。郜颖超等通过流形元模型针对2018年汶川地震引发的牛圈沟滑坡碎屑流进行了数值研究，分析了植被、拦挡墙位置和高度等因素对于滑坡碎屑流运动及堆积过程的影响。
3.目前，国内外针对高速远程滑坡碎屑流防控技术的研究才刚刚起步，对于松散坡体与防护结构之间的作用机理仍处于分析与研究阶段，尚无成熟的防控设计方法来供实际工程使用。传统的拦挡结构大多是采用体积庞大的整体式拦挡坝，尽管其可以对松散坡体进行有效的拦挡，但由于库容有限，当库容被填满后便失去了抵御能力，一旦上级拦挡坝被破坏，则会引起连锁反应，从而引起更严重的灾害。因此，有必要设计一种结构简单、安全稳定、拦挡效果好的滑坡碎屑流防护系统。


技术实现要素：

4.针对现有滑坡碎屑流防控技术的不足，本发明基于滑坡碎屑流的运动特点和堆积变形规律，提供了一种开放式滑坡碎屑流交错拦挡坝组，以在实现消能的同时减少滑坡碎屑在防护结构内的淤积，增强拦挡坝组的安全性和稳定性，并实现下游的泥沙补给过程的调节，为滑坡碎屑流的防灾减灾提供新的技术手段。
5.为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：
6.一种开放式滑坡碎屑流交错拦挡坝组，该拦挡坝组包括若干拦挡坝，各拦挡坝交错布置于滑坡体下游的沟道内，各拦挡坝与沟道的交汇角度θ为30
°
～60
°
，将拦挡坝靠近沟道边缘的一端记作首端，将拦挡坝靠近沟道中央的一端记作末端，各拦挡坝的首端均位于各拦挡坝末端的上游。
7.上述技术方案中，所述拦挡坝分为第一拦挡坝组和第二拦挡坝组，第一拦挡坝组中的各拦挡坝的首端处于沟道左侧，第二拦挡坝组中的各拦挡坝的首端处于沟道右侧。这里所述的沟道的左侧与沟道右侧是指以沿着水流在沟道中流动的方向为基准，沟道内靠近沟道的左侧边界的区域和沟道内靠近沟道右侧边界的区域。
8.进一步地，第一拦挡坝组中的各拦挡坝的首端靠近沟道的左侧边缘布置，第二拦挡坝组中的各拦挡坝的首端靠近沟道的右侧边缘布置。这里所述的沟道的左侧边缘与沟道的右侧边缘是指以沿着水流在沟道中流动的方向为基准，沟道的左侧边界和右侧边界。
9.更进一步地，上述技术方案中，第一拦挡坝组中的各拦挡坝与第二拦挡坝组中的
各拦挡坝交错布置，这里的交错布置，是指除了位于最上游和最下游的两个拦挡坝之外，第一拦挡坝组中的任意一个拦挡坝均位于第二拦挡坝组的相邻两个拦挡坝之间，第二拦挡坝组中的任意一个拦挡坝均位于第一拦挡坝组的相邻两个拦挡坝之间。
10.上述技术方案中，第一拦挡坝组中的各相邻拦挡坝之间沿沟道方向的间距以及第二拦挡坝组中的各相邻拦挡坝之间沿沟道方向的间距根据工程实际情况进行确定，例如可以根据实际沟道的地形特点(例如沟道尺寸、沟道比降等)和滑坡体(松散对集体)的特点进行确定，优选地，第一拦挡坝组中的各相邻拦挡坝之间沿沟道方向的间距为10～20m，第二拦挡坝组中的各相邻拦挡坝之间沿沟道方向的间距为10～20m。
11.上述技术方案中，所述拦挡坝的数量根据工程实际情况进行确定，例如可根据实际沟道的地形特点(例如沟道尺寸、沟道比降等)和滑坡体(松散堆积体)的特点进行确定，为了有效减小滑坡碎屑流中的颗粒的运动速度和动能，拦挡坝的数量至少为2个，例如拦挡坝的数量可以是2～10个。
12.上述技术方案中，所述拦挡坝的长度d为沟道宽度的0.2～0.4倍，所述拦挡坝的长度是指拦挡坝首端到末端的距离。
13.上述技术方案中，拦挡坝的高度优选为拦挡坝长度的0.5～0.8倍。
14.上述技术方案中，在拦挡坝的长度和高度满足上述的基础上，拦挡坝的厚度和具体的形状通常只需要满足拦挡坝的强度可以抵御滑坡体碎屑流动的冲击即可，没有其他特别要求，例如，拦挡坝在垂直于其长度方向的截面的形状可以是矩形、梯形等形状。
15.上述技术方案中，各拦挡坝迎着滑坡碎屑流来流的面与沟道底面处于相互垂直或者接近于相互垂直的状态，通常，各拦挡坝迎着滑坡碎屑流来流的面与沟道底面的夹角为90
°±5°
。
16.上述技术方案中，拦挡坝的在沟道中的布置位置通常只要满足拦挡坝位于沟道的滑坡体的下游即可，进一步地，拦挡坝所处沟道段的坡度小于滑坡体所处沟道段的坡度，更进一步地，拦挡坝所处沟道段与滑坡体所处沟道段相互衔接，且拦挡坝所处沟道段的坡度小于滑坡体所处沟道段的坡度。
17.与现有技术相比，本发明提供的技术方案产生了以下有益技术效果：
18.1.本发明提供了一种开放式滑坡碎屑流交错拦挡坝组，该拦挡坝组包括若干拦挡坝，各拦挡坝交错布置于滑坡体下游的沟道内，将拦挡坝靠近沟道边缘的一端记作首端，将拦挡坝靠近沟道中央的一端记作末端，各拦挡坝的首端均位于各拦挡坝末端的上游。本发明采用的这种开放式的布置方式的透水性强，相对于现有技术中的整体式拦挡坝，本发明的这种开放式的布置方式在实现消能的同时可减少滑坡碎屑在防护结构内的淤积，可以弥补现有拦挡结构内的滑坡碎屑物质不易于清理，一旦再次发生滑坡，拦挡效果会显著降低的不足。同时，本发明中的拦挡坝与沟道呈一定角度，且各拦挡坝交错布置，这样的布置方式可以有效降低单个拦挡坝的承载力，有利于增强拦挡坝组的安全性和稳定性，可以解决现有技术采用的体积庞大的整体式拦挡坝存在的库容有限和结构稳定性有限的问题，是一种结构简单、安全稳定的滑坡碎屑流防护系统。
19.2.本发明所述开放式滑坡碎屑流交错拦挡坝组将效能与拦挡相结合，结构简单，可以根据工程实际情况和滑坡碎屑流的防控需求，灵活调整拦挡坝的尺寸、数量，以及各拦挡坝与沟道的交汇角度，进而调控对滑坡碎屑流的拦挡与效能效果，易于工程应用。
附图说明
20.图1是不同粒径的数值模拟结果与文献中室内物理模型试验结果对比图。
21.图2是三级坡组成的沟道物理模型的示意图。
22.图3是在沟道物理模型中布置开放式滑坡碎屑流交错拦挡坝组的示意图。
23.图4是开放式滑坡碎屑流交错拦挡坝组的一种布置方式示意图。
24.图5是开放式滑坡碎屑流交错拦挡坝组的另一种布置方式示意图。
25.图3～5中，1—拦挡坝、d—拦挡坝的长度，nr—同一拦挡坝组中相邻两个拦挡坝之间沿沟道方向的间距，θ—拦挡坝与沟道的交汇角度。
26.图6是滑坡碎屑流颗粒粒径分布图。
27.图7是实施例1按照第一种布置形式布置拦挡坝组的沟道物理模型中的颗粒在不同时间的运动速度云图。
28.图8是对比例1中的沟道物理模型中的颗粒在不同时间的运动速度云图。
29.图9是实施例1布置了拦挡坝组的沟道物理模型和对比例1未布置拦挡坝组的沟道物理模型中颗粒的平均动能随时间的变化关系。
30.图10是实施例1布置了拦挡坝组的沟道物理模型和对比例1未布置拦挡坝组的沟道物理模型中进入下游的颗粒累积质量随时间的变化关系.
31.图11是实施例1布置了拦挡坝组的沟道物理模型和对比例1未布置拦挡坝组的沟道物理模型中的颗粒在沟道中的最终堆积形态图。
具体实施方式
32.以下通过实施例结合附图对本发明所述开放式滑坡碎屑流交错拦挡坝组进一步说明。有必要指出，以下实施例只用于对本发明作进一步的说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员根据上述发明内容，对本发明做出一些非本质的改进和调整进行具体实施，仍属于发明保护的范围。
33.以下实施例中，为了分析开放式交错拦挡坝组对滑坡碎屑流运动特点的影响，需要利用离散单元法对不同工况下的滑坡碎屑流的滑动堆积过程进行数值模拟。这里首先验证离散单元法模拟滑坡碎屑流的运动过程的可靠性与准确性。
34.采用离散单元法对文献[zhou jw,yang xg,hou tx.an analysis of the supply process of loose materials to mountainous rivers and gullies as a result of dry debris avalanches[j].environmental earth sciences,2017,76(13):452.]中的室内物理模型试验进行数值模拟，具体是在来沙量为0.015m3的条件下对粒径为5～20mm以及粒径为20～60mm的泥沙颗粒的运动过程进行数值模拟。图1给出了来沙量为0.015m3时不同粒径的数值模拟结果与文献中室内物理模型试验结果的对比情况，可以发现，采用离散单元法进行数值模拟的结果与该文献的室内物理试验结果吻合，说明离散单元法可以较好的模拟滑坡碎屑流的运动过程。
[0035]
实施例1
[0036]
本实施例中，提供多种不同形式的开放式滑坡碎屑流交错拦挡坝组。
[0037]
考虑到天然沟道陡缓相间的特点，本实施例根据某天然沟道的地形，采用由三级坡组成的沟道物理模型，如图2所示，该沟道物理模型中，沟道的宽度b＝20m，第一级坡面的
长度l1＝60m、第二级坡面的长度l2＝60m、第三级坡面的长度l3＝200m，第一级坡面与水平面的夹角为a1＝50
°
，第二级坡面与水平面的夹角a2＝20
°
，第三级坡面与水平面的夹角a3＝0
°
。该沟道物理模型的第一级坡面的顶端堆积有滑坡体(松散堆积体)，在来流冲击下该滑坡体会转变成滑坡碎屑流。
[0038]
将开放式滑坡碎屑流交错拦挡坝组布置在沟道物理模型的第二坡面上，如图3所示，以下说明开放式滑坡碎屑流交错拦挡坝组的具体布置形式：
[0039]
第一种布置形式：第一种布置形式的示意图(俯视图)如图4所示。一种开放式滑坡碎屑流交错拦挡坝组，该拦挡坝组包括四个拦挡坝，各拦挡坝布置于沟道内的第二级坡面上，各拦挡坝垂直于第二级坡面设置，四个拦挡坝分为第一拦挡坝组和第二拦挡坝组，第一拦挡坝组和第二拦挡坝组均包括两个拦挡坝；各拦挡坝的形状相同，均呈长方体形，将拦挡坝靠近沟道边缘的一端记作首端，将拦挡坝靠近沟道中央的一端记作末端，各拦挡坝的高度l＝3m，拦挡坝的长度(拦挡坝的首端到末端的距离)d＝5m；各拦挡坝的首端均位于各拦挡坝末端的上游；第一拦挡坝组中的各拦挡坝的首端均与沟道的左侧边缘相接触，第二拦挡坝组中的各拦挡坝的首端均与沟道的右侧边缘相接触，这里所述的沟道的左侧边缘与右侧边缘是指以沿着水流在沟道中流动的方向为基准，沟道的左侧边界和右侧边界；第一组拦挡坝中的两个拦挡坝相互平行，相邻两个拦挡坝之间沿沟道方向的间距nr＝20m，第二组拦挡坝中的两个拦挡坝相互平行，相邻两个拦挡坝之间沿沟道方向的间距nr＝20m；各拦挡坝与沟道的交汇角度θ＝60
°
；第一拦挡坝组中的各拦挡坝与第二拦挡坝组中的各拦挡坝交错布置，具体地，第一拦挡坝组中的一个拦挡坝的首端位于第二拦挡坝组的两个拦挡坝的首端的连线的中点上，第二拦挡坝组中的一个拦挡坝的首端位于第一拦挡坝组的两个拦挡坝的首端的连线的中点上。
[0040]
第二种布置形式：第二种布置形式与第一种布置形式基本相同，不同之处仅在于：拦挡坝的长度d＝4m，各拦挡坝与沟道的交汇角度θ＝30
°
，第一组拦挡坝中的两个拦挡坝相互平行，相邻两个拦挡坝之间沿沟道方向的间距nr＝12m，第二组拦挡坝中的两个拦挡坝相互平行，相邻两个拦挡坝之间沿沟道方向的间距nr＝12m。
[0041]
第三种布置形式：第三种布置形式与第二种布置形式基本相同，不同之处仅在于：第一组拦挡坝中的两个拦挡坝相互平行，相邻两个拦挡坝之间沿沟道方向的间距nr＝16m，第二组拦挡坝中的两个拦挡坝相互平行，相邻两个拦挡坝之间沿沟道方向的间距nr＝16m。
[0042]
第四种布置形式：第四种布置形式与第二种布置形式基本相同，不同之处仅在于：第一组拦挡坝中的两个拦挡坝相互平行，相邻两个拦挡坝之间沿沟道方向的间距nr＝20m，第二组拦挡坝中的两个拦挡坝相互平行，相邻两个拦挡坝之间沿沟道方向的间距nr＝20m。
[0043]
第五种布置形式：第五种布置形式与第二种布置形式基本相同，不同之处仅在于：各拦挡坝与沟道的交汇角度θ＝45
°
。
[0044]
第六种布置形式：第六种布置形式与第二种布置形式基本相同，不同之处仅在于：各拦挡坝与沟道的交汇角度θ＝60
°
。
[0045]
第七种布置形式：第七种布置形式与第二种布置形式基本相同，不同之处仅在于：拦挡坝的长度d＝5m。
[0046]
第八种布置形式：第八种布置形式的示意图(俯视图)如图4所示，与第二种布置形式基本相同，不同之处仅在于：该拦挡坝组包括六个拦挡坝，六个拦挡坝分为第一拦挡坝组
和第二拦挡坝组，第一拦挡坝组和第二拦挡坝组均包括三个拦挡坝；第一拦挡坝组中的各拦挡坝与第二拦挡坝组中的各拦挡坝交错布置，具体地，第一拦挡坝组中的第一个和第二个拦挡坝的首端分别位于第二拦挡坝组的第一个和第二个、以及第二个和第三个拦挡坝的首端的连线的中点上，第二拦挡坝组中的第三个和第二个拦挡坝的首端分别位于第一拦挡坝组的第三个和第二个、以及第二个和第一个拦挡坝的首端的连线的中点上。
[0047]
第九种布置形式：第九种布置形式与第二种布置形式基本相同，不同之处仅在于：拦挡坝的长度d＝5m，各拦挡坝与沟道的交汇角度θ＝60
°
。
[0048]
第十种布置形式：第十种布置形式与第二种布置形式基本相同，不同之处仅在于：拦挡坝的长度d＝5m，各拦挡坝与沟道的交汇角度θ＝60
°
，第一组拦挡坝中的两个拦挡坝相互平行，相邻两个拦挡坝之间沿沟道方向的间距nr＝16m，第二组拦挡坝中的两个拦挡坝相互平行，相邻两个拦挡坝之间沿沟道方向的间距nr＝16m。
[0049]
第十一种布置形式：第十一种布置形式与第九种布置形式基本相同，不同之处仅在于：各拦挡坝与沟道的交汇角度θ＝30
°
。
[0050]
第十二种布置形式：第十二种布置形式与第九种布置形式基本相同，不同之处仅在于：各拦挡坝与沟道的交汇角度θ＝45
°
。
[0051]
第十三种布置形式：第十三种布置形式与第八种布置形式基本相同，不同之处仅在于：各拦挡坝与沟道的交汇角度θ＝60
°
，拦挡坝的长度d＝5m。
[0052]
第十四种布置形式：第十四种布置形式与第四种布置形式基本相同，不同之处仅在于：各拦挡坝与沟道的交汇角度θ＝45
°
[0053]
第十五种布置形式：第十五种布置形式与第四种布置形式基本相同，不同之处仅在于：各拦挡坝与沟道的交汇角度θ＝60
°
[0054]
将以上各种布置形式的开放式滑坡碎屑流交错拦挡坝组的布置参数列于表1。
[0055]
表1开放式滑坡碎屑流交错拦挡坝组的布置参数
[0056]
[0057][0058]
对比例1
[0059]
本对比例中，采用的沟道物理模型与实施例1相同，与实施例1不同之处在于不在沟道中布置拦挡坝。
[0060]
实施例2
[0061]
本实施例中，采用离散单元法对滑坡碎屑流的滑动堆积过程进行仿真数值模拟，具体模拟实施例1在沟道中布置了拦挡坝组和对比例1未在沟道中布置拦挡坝的情况下，滑坡碎屑流的滑动堆积过程，以比较和考察开放式滑坡碎屑流交错拦挡坝组对滑坡碎屑流运动规律的影响。
[0062]
本实施例参照文献[赵川,付成华,邹海明,等.基于离散单元法的三维滑坡过程数值模拟分析[j].人民珠江,2015,4(2):11-15.]中的方法进行数值模拟计算，采用的计算参数如表2所示，在计算过程中不考虑滑坡碎屑流颗粒之间的粘结力，滑坡碎屑流颗粒粒径分布情况如图6所示。
[0063]
表2计算参数
[0064][0065]
1.对实施例1中的第一种布置形式和对比例1进行数值模拟，比较是否设置开放式滑坡碎屑流交错拦挡坝组对滑坡碎屑流运动规律的影响
[0066]
采用本实施例的前述方法在滑动摩擦系数μ＝0.4的条件下对实施例1中的第一种布置形式和对比例1进行数值模拟。图7是实施例1按照第一种布置形式布置拦挡坝组的沟道物理模型中的颗粒在不同时间的运动速度云图。图8是对比例1中的沟道物理模型中的颗粒在不同时间的运动速度云图。颗粒在重力的影响下开始起动并沿着坡面向下加速运动，由于前段颗粒受约束较小，颗粒的运动速度较大，当前段颗粒与坡底发生碰撞后会有较大的动能损失，颗粒的运动速度逐渐降低，并在坡脚附近发生堆积。对比图7和图8可以发现，在沟道内布设开放式滑坡碎屑流交错拦挡坝组后，拦挡坝对颗粒运动过程具有明显的阻碍作用，当颗粒与拦挡坝发生碰撞时，颗粒的动能会发生较大的损失，其运动速度显著降低。
[0067]
2.对实施例1中的第二～第八种布置形式和对比例1进行数值模拟，考察开放式滑坡碎屑流交错拦挡坝组的布置形式对消能效果的影响
[0068]
采用本实施例的前述方法在滑动摩擦系数μ＝0.2的条件下，对实施例1中的第二
～第八种布置形式和对比例1进行数值模拟。图9是实施例1布置了拦挡坝组的沟道物理模型和对比例1未布置拦挡坝组的沟道物理模型中颗粒的平均动能随时间的变化关系，其中的(a)图是实施例1中的第二～第四种布置形式和对比例1的滑坡碎屑流颗粒的平均动能随时间的变化关系，(b)图是实施例1中的第二、第五和第六种布置形式以及对比例1的滑坡碎屑流颗粒的平均动能随时间的变化关系，(c)图是实施例1中的第二、第七种布置形式以及对比例1的滑坡碎屑流颗粒的平均动能随时间的变化关系，(d)图是实施例1中的第二、第八种布置形式以及对比例1的滑坡碎屑流颗粒的平均动能随时间的变化关系。
[0069]
由图9可以看出，随着时间的推移，颗粒的平均动能呈现出先增大后减小的变化趋势，由于开放式滑坡碎屑流交错拦挡坝组布置在沟道内的第二级坡面上，在颗粒开始运动的前4s内，颗粒未与拦挡坝发生接触，因此颗粒的平均动能达到峰值的时间以及颗粒平均动能的峰值与拦挡坝的布置形式无关。当颗粒与拦挡坝发生接触后，颗粒的平均动能与运动速度明显降低，这说明开放式滑坡碎屑流交错拦挡坝组具有较好的消能效果。同一拦挡坝组中，相邻两个拦挡坝之间沿沟道方向的间距nr对颗粒平均动能随时间的变化关系的影响较小。颗粒的平均动能随着拦挡坝与沟道的交汇角度θ的增加而降低。随着拦挡坝数量的增加以及拦挡坝长度的增加，颗粒的平均动能也逐渐降低。
[0070]
2.对实施例1中的第一～第十三种布置形式和对比例1进行数值模拟，探究下游泥沙补给过程与开放式滑坡碎屑流交错拦挡坝组的布置形式之间的关系
[0071]
采用本实施例的前述方法在滑动摩擦系数μ＝0.4的条件下，对实施例1中的第一～第十三种布置形式中的部分布置形式和对比例1进行数值模拟。图10是实施例1布置了拦挡坝组的沟道物理模型和对比例1未布置拦挡坝组的沟道物理模型中进入下游的颗粒累积质量随时间的变化关系，其中的(a)图是实施例1中的第一、第九和第十种布置形式以及对比例1进入下游的颗粒累积质量随时间的变化关系，(b)图是实施例1中的第九、第十一、第十二种布置形式以及对比例1进入下游的颗粒累积质量随时间的变化关系，(c)图是实施例1中的第六、第九种布置形式以及对比例1进入下游的颗粒累积质量随时间的变化关系，(d)图是实施例1中的第九、第十三种布置形式以及对比例1进入下游的颗粒累积质量随时间的变化关系。
[0072]
从图10可以看出，随着时间的增加，进入下游的泥沙质量的增加速率呈现先增大后降低的变化特征，在沟道内布置开放式滑坡碎屑流交错拦挡坝组可以将颗粒进入下游的起始时间延后，泥沙补给质量大幅度降低。同一拦挡坝组中相邻两个拦挡坝之间沿沟道方向的间距nr的增大会引起下游泥沙补给的起始时间略微提前，颗粒进入下游的累积质量随之减小。拦挡坝与沟道的交汇角度的增加，拦挡坝数量的增加以及拦挡坝长度的增加会使得下游的泥沙补给起始时间延后，颗粒的能量损失增大，颗粒的运动速度减慢，导致颗粒的堆积位置离坡脚较近，这让许多颗粒停留在坡沟内未能进入下游，使得下游的泥沙补给质量明显下降。
[0073]
4.对实施例1中的第一种～第十五种布置形式和对比例1进行数值模拟，考察开放式滑坡碎屑流交错拦挡坝组的布置形式对支沟内颗粒堆积规律的影响
[0074]
采用本实施例的前述方法在滑动摩擦系数μ＝0.4的条件下，对实施例1中的第一～第十五种布置形式中的部分布置形式和对比例1进行数值模拟。图11是实施例1布置了拦挡坝组的沟道物理模型和对比例1未布置拦挡坝组的沟道物理模型中的颗粒在沟道中的最
终堆积形态图，其中的(a)图是实施例1中的第一、第九和第十种布置形式以及对比例1中颗粒在沟道中的最终堆积形态，(b)图是实施例1中的第四、第十四、第十五种布置形式以及对比例1中颗粒在沟道中的最终堆积形态，(c)图是实施例1中的第六、第九种布置形式以及对比例1中颗粒在沟道中的最终堆积形态，(d)图是实施例1中的第九、第十三种布置形式以及对比例1中颗粒在沟道中的最终堆积形态。
[0075]
从图11可以看出，在沟道内布置开放式滑坡碎屑流交错拦挡坝组之后，颗粒的堆积位置整体向沟道内移动，在坡脚处的堆积厚度要小于未布置拦挡坝组时的淤积厚度。随着同一拦挡坝组中相邻两个拦挡坝之间沿沟道方向的间距nr的增大，颗粒在拦挡坝组布设区域及其上游的堆积厚度增大，而在拦挡坝组布设区域下游区域的堆积厚度减小，如图11的(a)图所示。拦挡坝与沟道的交汇角度越大，颗粒的堆积位置离河道越远，在平距小于75m的区域，颗粒的堆积厚度随着拦挡坝与沟道的交汇角度的增加而逐渐增大，在坡脚附近，颗粒的堆积厚度随着拦挡坝与沟道的交汇角度的增加而逐渐降低，如图11的(b)图所示。随着拦挡坝长度的增加，对颗粒运动过程的阻碍效率增加，致使大部分颗粒堆积在沟道内，因而进入河道内的泥沙质量大幅度降低，在平距小于75m的区域，随着拦挡坝长度的增加，颗粒的堆积厚度与堆积体积逐渐增大，在坡脚附近，颗粒的堆积厚度以及堆积体积随着拦挡坝长度的增大而逐渐降低，如图11的(c)图所示。拦挡坝数量的增加会提升其对颗粒拦挡效果，拦挡坝数量越多，颗粒的堆积位置越靠近沟道，在沟道内颗粒的堆积体积与堆积厚度与拦挡坝数量呈正相关关系，而在坡脚附近，沟道内颗粒的堆积体积与堆积厚度与拦挡坝数量呈负相关关系，如图11的(d)图所示。
[0076]
本实施例通过以上数值模拟过程证实了，本发明通过在沟道中布置开放式滑坡碎屑流交错拦挡坝组，能有效降低滑坡碎屑流的颗粒运动速度和动能，调节下游的泥沙补给过程，从而可以对滑坡产生防灾减灾效果。

技术特征：
1.一种开放式滑坡碎屑流交错拦挡坝组，其特征在于，该拦挡坝组包括若干拦挡坝(1)，各拦挡坝交错布置于滑坡体下游的沟道内，各拦挡坝与沟道的交汇角度(θ)为30
°
～60
°
，将拦挡坝靠近沟道边缘的一端记作首端，将拦挡坝靠近沟道中央的一端记作末端，各拦挡坝的首端均位于各拦挡坝末端的上游。2.根据权利要求1所述开放式滑坡碎屑流交错拦挡坝组，其特征在于，所述拦挡坝分为第一拦挡坝组和第二拦挡坝组，第一拦挡坝组中的各拦挡坝的首端处于近沟道左侧，第二拦挡坝组中的各拦挡坝的首端处于沟道右侧。3.根据权利要求2所述开放式滑坡碎屑流交错拦挡坝组，其特征在于，第一拦挡坝组中的各拦挡坝与第二拦挡坝组中的各拦挡坝交错布置。4.根据权利要求2所述开放式滑坡碎屑流交错拦挡坝组，其特征在于，第一拦挡坝组中的各相邻拦挡坝之间沿沟道方向的间距为10～20m，第二拦挡坝组中的各相邻拦挡坝之间沿沟道方向的间距为10～20m。5.根据权利要求1至4中任一权利要求所述开放式滑坡碎屑流交错拦挡坝组，其特征在于，各拦挡坝的长度(d)为沟道宽度的0.2～0.4倍。6.根据权利要求1至4中任一权利要求所述开放式滑坡碎屑流交错拦挡坝组，其特征在于，拦挡坝的数量至少为2个。7.根据权利要求1至4中任一权利要求所述开放式滑坡碎屑流交错拦挡坝组，其特征在于，拦挡坝的高度为拦挡坝首端到末端距离的0.5～0.8倍。8.根据权利要求1至4中任一权利要求所述开放式滑坡碎屑流交错拦挡坝组，其特征在于，各拦挡坝迎着滑坡碎屑流来流的面与沟道底面的夹角为90
°±5°
。9.根据权利要求1至4中任一权利要求所述开放式滑坡碎屑流交错拦挡坝组，其特征在于，拦挡坝所处沟道段的坡度小于滑坡体所处沟道段的坡度。10.根据权利要求9所述开放式滑坡碎屑流交错拦挡坝组，其特征在于，拦挡坝所处沟道段与滑坡体所处沟道段相互衔接，且拦挡坝所处沟道段的坡度小于滑坡体所处沟道段的坡度。

技术总结
本发明基于滑坡碎屑流的运动特点和堆积变形规律，提供了一种开放式滑坡碎屑流交错拦挡坝组，该拦挡坝组包括若干拦挡坝，各拦挡坝交错布置于滑坡体下游的沟道内，各拦挡坝与沟道的交汇角度为30


技术研发人员：雷明 王协康 张亮
受保护的技术使用者：东北电力大学
技术研发日：2023.04.25
技术公布日：2023/8/13