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1、泥石流灾害防治工程设计规范5前言本规范的适用范围基本符号1 总则1.1 泥石流防治的基本程序1.2 泥石流防治工程设计的特点与特殊性1.3 泥石流防治工程设计的基本技术要求和原则1.4 泥石流防治工程设计的依据和基础资料1.5 泥石流防治工程设计的阶段及其主要任务1.6 泥石流防治工程安全等级划分1.7 泥石流防治工程设计标准和要点2 荷载分析与计算3 泥石流防治工程设计6.1 一般规定6.2 排导槽6.3 拦砂坝6.4 谷坊6.5 格栅坝6.6 停淤场6.7 渡槽6.8 沟道整治工程6.9 坡面治理工程6.10 生物工程根据中华人民共和国国土资源部令（第4号）颁布的地质灾害防治管理办法，国土
2、资源部国际合作与科技司和地质环境管理司组织并主持编制了地质灾害防治工程设计规范。本规范编制的目的是：减轻或消除某些最常见的突发性地质灾害，如危岩崩塌、滑坡、泥石流、岩溶塌陷等造成的损失，维护人民生命财产的安全，保护地质环境，保障社会主义现代化建设的顺利进行；统一地质灾害防治工程设计的标准，推动防治工程设计向规范化和科学化的方向发展，从整体上提高防治工程设计的技术水平；在地质灾害防治工程设计和施工中贯彻国家技术经济政策，做到技术先进、经济合理、安全适用、确保质量。在编制过程中，对全国近十余年来开展的地质灾害防治工程进行了广泛的调查研究，搜集了大量国内外资料，并对有关地质灾害防治工程设计的理论和方
3、法作了较系统的分析和论证。本规范共分八章和五个附录，主要内容有：总则，总体设计，荷载分析与计算，危岩及崩塌防治工程设计，滑坡防治工程设计，泥石流防治工程设计，岩溶塌陷防治工程设计，以及施工过程中的设计变更等。本规范的归口单位为中华人民共和国国土资源部。由国土资源部国际合作与科技司和地质环境管理司组织国土资源部标准化研究中心、四川地矿厅地质环境管理处和成都理工学院地质灾害防治与地质环境保护国家专业实验室等单位起草。本规范的解释单位为国土资源部环境司。本规范系首次编制，由于受水平和各种条件的限制，尚存在许多不足，甚至错误之处，请各单位在执行过程中发现的问题、建议和修改意见及时函告国土资源部地质环境
4、司地质灾害处，以便在适当的时候作进一步修改。本规范的主要起草人有：刘汉超、柴贺军、晏鄂川、邓荣贵、葛文彬、徐志文、李良淦等。国内一些知名专家，如刘广润、孙广忠、孙培善、梁炯曲兴元、殷跃平、刘传正等，对规范的起草提出了许多宝贵的意见。国土资源部地质环境司李烈荣司长和柳源处长，自始至终在关心和指导本规范的起草和修改工作。本规范的适用范围本规范适用于中华人民共和国境内危及人民生命和财产安全，主要由泥石流地质灾害防治工程设计。在执行本规范时，尚应参照执行国家现行的有关规范、规程、标准的要求。凡铁路、公路、水路、水利、水电、矿山、国防工程等对泥石流防治工程设计有特殊要求时，应按有关的各专门规定执行。1基
5、本符号A锚杆筋的截面面积沟道过水断面面积；aEy对墙趾的力臂地震平均加速度；ab钻孔间距排距；As受拉受压区纵向非预应力钢筋的截面面积；b切口坝切口的宽度、网格坝网格宽度、桩的排距和行距、G对墙趾的力臂、矩形桩正面边比；B溢流口宽度墙底宽度验算截面宽度；Bc排导槽泥面宽度；Bf渡槽槽宽；Bg排导槽宽度；BL流通区沟道宽度；Bp桩的计算宽度；B1验算截面宽度；c地层岩土体粘聚力；c1注浆强度系数；Cn第n块滑体沿滑动面的内察力；C1折减系数；c2岩石与胶结体的胶结系数；d钢绞线直径圆形桩直径受力钢筋直径；D排泄孔直径渗流体积；d1锚杆钢筋直径；d2锚杆孔直径；Da泥石流石块平均粒径；Db排泄孔间
6、壁厚；Dm沟床质最大粒径；e荷载在墙基面上的偏心距；e1荷载作用于验算截面上的偏心距；E桩的弹性模量工程构件弹性模量；e1荷载作用于验算截面上的偏心距；Ea1验算截面以上的主动土压力；Ep被动土压力合力；Ex,Ey主动土压力、小压力、地重力等合力的水平（空间）分量；f地基承载力设计值；fcm混凝土弯曲抗压强度设计值；fcr砂浆与孔壁岩石间的设计粘结强度；Fb泥石流大块石冲击力；Fdi稀性泥石流体水平压力；Fe地震作用力；Fg泥石流整体冲击压力；Fn,Fni第n块，第n1块滑体的剩下下滑力；fptk钢丝、钢绞线、钢筋强度标准值；Fs滑坡推力安全系数；fst钢筋的设计抗拉强度；Fvi粘性泥石流体水
7、平压力；Fwi粘性泥石流体水平水压力；fy普通钢筋的抗拉强度设计值；Fy坝底水的扬压力；G墙重；Gi验算截面以上墙体重；Gnt，Gnn第n块滑体自重沿滑动面、垂直滑动面的分力；Gi验算截面以上墙体重（kN/m）;H坡高、排导槽深度、防冲肋板埋深、谷坊有效高度、拦砂坝副坝和主坝的重叠高度、强夯影响深度、台阶高度；h切口坝切口的深度、桩林地面外露部分桩高、Ex对墙趾的力臂、落距；ho截面有效高度；Hc排导槽设计泥深，溢流坝段泥深；Hd排导槽淤积高度；hd设计溢流体厚度；Hd拦砂坝溢流坝段坝高，网格坝网格体的高度；Hdi拦砂坝坝顶到冲刷坑底的高度（m）;Hi泥石流的淤积厚度；Hm泥石流最大龙头高度；
8、hs沟底以上需淤埋的深度；HwI排导槽弯道深度；载体截面惯性矩、平均水力坡度；I0排导槽设计纵坡降；Ib沟道平均天然坡降；If渡槽槽底纵坡降；IgIl排导槽纵坡降；流通区沟道纵坡降；IsI沟道淤积坡降；肋板下冲刷后的排导槽纵坡降；J工程构件截面中心轴的惯性矩；K安全系数、弹性抗力系数、换算系数、地基系数；Ks挡土墙抗滑稳定系数；Kt挡土墙抗倾覆稳定系数；k0抗倾覆安全系数；L防冲肋板间距、拦砂坝主、副坝间距，谷坊间距、钢索在河床上的敷设长度；L1,L2锚索锚固长度；ld焊接时的搭接长度；Le锚杆有效锚固长度；lm钢筋搭接延伸长度；ln第n块滑体沿滑动面的长度；Ls上游坡掩埋处到拦砂坝顶上游距离
9、；m地基系数随深度变化的比例系数；M夯锤重；Mr抗滑力矩；Ms滑动力矩;n钢纹线根数、渡槽梯形或矩形的边坡坡比、随岩土体类别有关的无量纲数、孔隙率；Nt锚杆的设计轴向拉力值；P设计锚杆力,基础底面处的平均压力设计值；maxmin墙基底面边缘最小和最大压应力；q浅孔台阶爆破正常松动药包的正常用药量；13qo地震系数；qi挡墙体抗拉强度设计值；qc溢流坝段泥石流单宽流量；qj挡墙体抗剪强度设计值；Q单个炮孔装药量；Qn水平荷载（地震惯性力的水平分力）；qu挡墙体抗压强度设计值；V岩体的重度；b筑坝材料重度；d设计溢流重度；Ydsds干砂重度；Rmin最小允许半径；w地下水的重度；R岩石带轴抗压强度
10、；Rs排导槽弯道半径；Rt单根锚杆的抗拔:力；Xy地层y处的水平位移值；U水扬压力；Un第n块底滑面的孔隙水压力；V张裂缝水压力、沟道过水流流速；Vb单宽坝体体积；Vc泥石流流速；W滑坡或崩塌体的重力；Wd坝体自重；W浅孔台阶爆破底板抵抗线；Xy地层y处的水平位移值；y滑向至计算点的深度（m）;Z滑坡或崩塌后缘裂缝深度；Zw滑坡或崩塌后缘裂缝水柱高；H排导槽安全超高，防冲肋板安全超高、泥石流冲起高度;LHw排导槽弯道超高；a折减系数、坡角；P滑面倾角；Pn,PnA第n块、第n-1块的滑动面倾角；8P桩比变形系数、渡槽断面宽深比;y地基岩土体重度；%泥石流重度；中地层岩土体内摩擦角（度）；中a粘
11、性泥石流体内摩擦角；0第n块滑体沿滑动面的内摩擦角；中ys浮砂内摩擦角；N基底摩擦系数、超钻系数；3墙体材料抗剪断系数；CTmax墙体抗压强度；Omax,最大地基应力；CTmin最小地基应力；max地层侧壁最大压应力；Oy弹性抗力；T抗剪强度；中传递系数；5Mn抗倾力矩的总和；5Mp倾覆力矩的总和；b地基容许承载力；1.1 泥石流防治的基本程序第泥石流防治程序是指泥石流防治项目从决策、设计、施工到竣工验收全过程中的各个阶段及其先后次序。为保证获得最佳的社会效益、经济效益和环境效益，泥石流防治应遵循下列基本程序。第预可行性研究通过初步勘察、监测、稳定性分析，危险性评估等工作，对是否需要进行防治，
12、以及防治的范围和重点区域等，提出预可行性分析，上报各省（直辖市、自治区）国土资源厅和国务院国土资源部，作为领导机关决策的依据。第立项与编制设计任务书根据可行性研究报告，区别防治项目的重要性、危害性与规模，按防治项目的批准权限，提出立项报告。立项批准后，应立即组织编写设计任务书。第工程勘察主要包括工程测量，水文地质、工程地质和岩土工程勘察等内容。针对防治区域进行测量、测绘、测试、勘探、试验、鉴定、研究与综合分析评价工作。目的是为防治工程设计和施工提供科学依据。工程勘察必须由具有地质灾害勘察资质的单位承担。第防治工程设计这是一门涉及科学、技术、经济和方针政策等各个方面的综合性的应用科学技术。设计单
13、位必须具有相应的资质。第防治工程施工这是实现领导决策与设计文件的重要阶段。应做到计划、设计、施工三个环节互相衔接，投资、工程内容、施工图纸、设备材料、施工力量五个方面落实，保证全面完成计划。第竣工验收这不仅是检查施工单位是否按设计文件、施工合同完成任务，同时，还要移交固定资产、交付当地政府或专职单位进行使用与维护管理。1.2 泥石流防治工程设计的特点与特殊性第对自然条件的依赖性泥石流防治工程与自然地质条件的关系极为密切，设计时必须全面考虑气象、水文、地形、地质、水文地质条件及其复杂变化，包括可能发生的自然灾害及因兴建工程改变了自然地质环境条件而引发新的灾害。同时，防治工程迄今还是一门不严谨、不
14、完善、不成熟的科学技术，必然存在着相当大的风险性。第岩土性质的不确定性泥石流体及工程岩图体多是非均质、多向异性介质，其岩土参数是随机变量，变异性大。防治设计时不仅应掌握岩土性质及其概率分布，而且要了解测试方法及其与工程原型之间的差异。第注重工程经验的重要性鉴于防治工程计算方法的不严谨和不完善，因此在设计时对工程经验，特别是地方类似工程的实践经验应予以高度重视。第原型观测的特殊重要性由于设计参数和计算方法的不精确性，原型观测对于检验泥石流防治工程设计的合理性和监测施工的质量和安全，具有特殊的重要意义。1.3 泥石流防治工程设计的基本技术要求和原则第应以最少的投资、最短的工期，达到设计基准期内安全
15、运行，并满足所有预定功能。即在设计基准期内在预定功能、安全性和耐久性、工期和投资的经济性三个方面达到要求。具体而言，应满足以下要求：（1）在特殊荷载条件下，仍能保证防治工程整体稳定性，不致造成危及人员生命等重大的灾害。（ 2） 在正常荷载条件下，应能保证防治工程不发生明显的破坏，不会造成危及建筑物安全的灾害。（3）泥石流防治工程的设计基准期（寿命）一般可按50年至100年考虑，特殊工程应进行专门论证。（4）防治工程设计时，应充分考虑设计基准期内预定的功能，场地条件、岩土性质及其可能变化，工程结构类型与特点，荷载组合情况，施工环境、相邻工程的影响，施工技术条件，设计实施的可行性，当地材料资源、工
16、期和投资等各种因素。第应充分收集场地的气象、水文、地形、地质、水文地质等资料，作为防治工程设计的依据。同时，应考虑到场地可能发生的自然灾害（如暴雨、洪水、崩塌、滑坡等）和工程建设可能引起的新的泥石流，对这些灾害应在勘察、评价、预测的基础上，采取有效的预防措施。第应注意岩土体的非均质性、各向异性，参数测定的方法及测定条件与工程原型之间的差异，参数随时间和环境的改变以及工程实施后可能的变化等，合理的选用岩土参数。第应定性和定量分析相结合。两种分析都应在详细占有资料的基础上，运用成熟的理论和类似工程经验或经验证行之有效新技术和新方法，进行充分论证，并宜提出多方案进行比较。第应以防为主，躲避与治理相结
17、合；同时也应注意与当地社会、经济和环境发展相适应，与市政规划、环境保护、土地管理和开发相结合，并在安全、经济、适用的前提下尽量做到美观。第在防治工程中，勘察工程师、岩土工程师与结构工程中应密切配合，使岩土工程设计与结构工程设计协调一致。1.4 泥石流防治工程设计的依据和基础资料第设计工程师进行泥石流防治工程设计工作必须有法定的依据。主要包括：（ 1）可行性研究报告；（ 2）设计任务书；（ 3）工程勘察报告等。第防治工程设计的基础资料，主要包括以下方面：（ 1）地形资料：地形图及平面、高程控制；（ 2）气象水文资料：气温、降雨、冻结深度、暴雨；水文、流量、淹没、冲淤等；（ 3）防治工程勘察资料：
18、泥石流的基本特征、工程区岩土的类型、年代、成因、产状、分布；岩土的工程性质及变异性；地质构造的性质、展布及对工程的影响；自然或人为不良地质现象及对工程的影响；地下水类型、水位及埋深、动态、补给排泄条件及地层渗透系数；水与土对建筑材料的腐蚀性；地震基本烈度，地震动参数；特殊岩土的测试与评价。（ 4）其它资料：施工场地的水、电、交通条件；排水、排污条件；对噪声、振动的限制；防治工程勘察、设计及施工的地方经验；地方的材料及劳务价格等；1 5泥石流防治工程设计阶段及其主要任务第泥石流防治工程可分为防治工程、治理工程和应急治理工程三类。第防治工程应按三阶段设计，即可行性方案设计、初步设计和施工图设计；治
19、理工程宜按两个阶段设计，即初步设计和施工图设计；应急治理工程可按一阶段设计，即根据现场勘察，立即进行施工图设计，视情况也可边勘察、边设计、边施工、边监测。第可行性方案设计阶段应根据防治目标，对多种设计方案进行全面的技术与经济论证，提出优化的推荐设计方案。此阶段的设计文件应以文字表述为主，辅以必需的方案图和计算表。第初步设计阶段应针对项目的分解，对各子项目确定设计参数与边界，对实现目标的可行性、工程的实现步骤和有关工程参数，编制以地质为主体的工程图件，进行工程概算。此阶段的设计文件宜文字说明与图表并重。第施工图设计阶段应对工程措施进一步具体化，包括工程措施的具体结构、工程图件，并进行工程预算。此
20、阶段的设计文件宜以图表为主，辅以简要的文字说明。编写方式以条款式为宜。第在泥石流工程安全等级为三级和四级的情况下，可将可行性方案设计与初步设计合并，编制能达到初设要求的可行性方案设计。第各阶段的设计图表一般包括平面图、剖面图、结构详图，以及工程项目一览表、计算成果表、材料统计表、概、预算表等。设计说明书一般应阐述下列内容：工程目的及任务来源；设计依据；设计的基础资料和基本数据；防治工程设计标准；设计方案；计算；施工注意事项；检验与监测；概、预算；工程效益分析。计算书一般作为存档备查技术文件，可不对外提交。其内容应包括计算公式（或数学模型）、计算参数的选取、计算结果及评价等。1.6 泥石流防治工
21、程安全等级划分第根据泥石流的活动程度（体积或面积），可将其灾变等级划分为特大型、大型、中型和小型四个级别（表1.6-1）。第根据一次泥石流造成（或可能造成）的破坏后果（死亡人数和直接经济损失）可将其灾度等级划分为特大灾、大灾、中灾和小灾四个级别（表1.6-2）。第根据泥石流的灾变等级和灾度等级，可将其防治工程的安全等级划分为四个安全等级（表1.6-3）。表1.6-1泥石流的灾变等级划分活动程度灾变等级特大型大型中型小型体积（104m3）>10010010101<1体积（104m3）>1000100010010010<10堆积物体积（104m3）>50502021&
22、lt;1影响面积（km2）>202010101<1表1.6-2泥石流的灾度等级划分破坏后果灾度等级特大灾大灾中灾小灾死亡人数（人）>1000100010010010<10直接经济损失（104元）>1000100010010010<10*两个指标不在同一级次时，按从高的原则确定灾度等级。表1.6-3泥石流防治工程安全等级划分泥石流防治工程安全等级一级二级三级四级灾变等级特大型大型中型小型灾度等级特大灾大灾中灾小灾*两个指标不在同一级次时，按从高的原则确定防治工程安全等级。1.7 泥石流防治工程设计标准和要点第泥石流防治工程设计标准应使其主体工程（拦挡坝）的整体
23、稳定性符合抗滑和抗倾覆安全系数的要求（表1.7-1）。表1.7-1泥石流防治主体工程设计标准防治工程安全等级降雨强度拦挡坝抗滑安全系数拦挡坝抗倾覆安全系数基本荷载特殊荷载基本荷载特殊荷载一级100年一遇1.201.051.601.30二级50年一遇1.151.031.501.25三级30年一遇1.101.021.401.20四级10年一遇1.051.011.301.15同时，坝体内或地基的最大压应力Umax不超过筑坝材料的允许彳1,最小压应力CTmin不允许出现负值。第1.7.2条泥石流防治方法要点（1）以流域为单元进行生物措施与工程治理相结合的综合治理。根据泥石流活动的时、空特点，采用不同的
24、防治工程，以减轻或化解泥石流的成灾因素。（2）在形成区以抑制泥砂产生为主，阻滞泥沙输移，常用的措施有：恢复植被、建造多树种多层次的立体防护林、坡面截水沟、沟谷区的拦沙坝、导流堤、护岸、护底工程等。（3）在流通区和泥石流通过地段以疏导为主，保证流路通畅。主要措施是导流和护岸、护底、清障。在地形较好的地区，则采用可靠的拦挡措施，以达到减沙、减势、控制水沙下泄量、控制流路的效果。拦挡工程有：实体重力坝和格栅坝、停淤场、导流堤、坝下的护岸、护底等。(4)对规模巨大、势能大的泥石流，宜采取避让措施或防冲措施。如平面绕避改道、立面绕避(渡槽、明炯渡槽、高桥、大跨、沟底隧道等)。(5)利用停淤、分流化解泥石
25、流水、沙集中的矛盾。主要措施有停淤场、分流导流工程。(6)改建或迁移防护设施。(7)视地形条件，在堆积区停淤减沙或停淤束水攻沙，增大搬运能力，使泥沙顺利直接排入大河。(8)汇入大河段，应加大大河排沙能力，稳定主流切割扇缘，降低泥石流沟侵蚀基准面。采取的主要工程措施为导流堤、挑流坝等。(1)水土保持措施在泥石流形成区宜采用截、排水沟、导流堤、植树造林、种植草皮等措施，以减少水和固体物质来源。(2)拦挡措施在泥石流流通区宜采用各种拦砂坝、格栅坝、谷坊坝、护坡、挡墙等措施，以固定沟床，防止沟岸冲刷，并减少固体供给量。(3)排导停淤措施在泥石流堆积区宜采用导流堤、排水沟、渡槽、急流槽、束流堤、停淤场等
26、措施，以约束泥石流的流向、流速，限制其漫流，引导泥石流安全排泄或停积于固定位置。(4)支挡措施为抵御泥石流对已建工程的冲击、侧蚀、淤埋等危害，宜采用护坡、挡墙、顺坝、丁坝等措施。(5)对活动性很强、规模很大的泥石流，宜采取躲避的措施。2 荷载分析与计算第2.1条作用于拦砂坝的基本荷载有：坝体自重、泥石流压力、堆积物的土压力、过坝泥石流的动水压力、水压力、扬压力、冲击力等。(1)坝体自重Wd取决于单宽坝体体积Vb和筑坝材料重度%,即：Wd=VbX¥b(2-1)3一般浆砌块石坝的：b可取24kN/m。(2)泥石流竖向压力包括土体重Ws和溢流重Wfo土体重Ws是指拦砂坝溢流面以下垂直作用于
27、坝体斜面上的泥石流体积重量，重度有差别的互层堆积物的Ws应分层计算。溢流重Wf是泥石流过坝时作用于坝体上的重量，按下式计算：Wf=hd凡(2-2)式中：hd为设计溢流体厚度(m);Z为设计溢流重度(kN/m3)。(3)作用于拦砂坝近水面上的水平压力有稀性泥石流体水平压力Fdl、粘性泥石流体水平压力Fvl,以及水平水压力Fwl。Fdl可采用朗肯主动土压力公式求得：1 .r-Fdl=-；'yshstg450!(2-3)2 <2)式中：浮砂重度Yys=7ds-(1n)?w；"，ds为干砂重度；Xw为水体重度；n为孔隙率；hs为稀性泥石流体堆积厚度；中ys为浮砂内摩擦角。Fvi
28、也采用朗肯主动土压力计算:1。式中：3为粘性泥石流重度; 口一般取值40 10°。Fwi按下式计算：Fvi=2，c,H：tg2,5。=（2-4）Hc为粘性泥石流体泥深；中a为粘性泥石流体内摩擦角，(2-5)用下F-1H2wl-ww2式中：兀为水体的重度；Hw为水的深度。（4）过坝泥石流的动水压力b为过坝泥石流水平作用在坝体上泥石流动压力,式计算：2一-(c/g)uc式中：Uc为泥石流的平均流速（m/s）,匕为泥石流的重度。（5）作用在迎水面坝踵处的Fy按下式计算：HiH2_Fy=kB九（2-6）2式中：Fy为扬压力（kPa）;H1为坝上游水深（m）;H2为坝下游水深（m）；B为坝底宽
30、Fb为泥石流大块石冲击力（kPa）;E为工程构件弹性模量（kPa）;J为工程构件截面中心轴的惯性矩（m4）;L为构件长度（m）;V为石块运动速度（m/s）;W为石块重量（kN）;g为重力加速度，取g=9.8m/s2;a为块石运动方向与构件受力面的夹角。若受冲击建筑物为坝、闸或拦栅等，Fb按下式计算：(2-9)48EJV2WFb:3-sin：gL式中符号意义同上。第2.2条对于稀性泥石流，作用于拦砂坝上的荷载组合应如下考虑：（1）空库过流时，作用荷载有：坝体自重Wd、稀性泥石流土体重Ws、溢流体重W水平水压力Fwi、过坝泥石流的动水压力b、稀性流石流水平压力Fdi以及扬压力Fy(未折减)，以及与
31、地震力的组合。(2)未满库过流时，作用荷载有：坝体自重Wd、土体重Ws、溢流体重Wf、稀性泥石流水平压力Fdl、水平水压力Fwl、过坝泥石流的动水压力b和扬压力Fy(考虑了折减)，以及与地震力的组合。对于粘性泥石流，作用在拦砂坝的荷载组合，只将稀性泥石流产生的水平压力Fdl换为粘性泥石流的Fvi。在满库过流计算Ws时应分层考虑。空库运行时，拦砂坝的稳定性最差，坝后淤积越高，拦砂坝稳定性越好。第2.3条拦砂坝的稳定性验算应包括以下三个方面：(1)抗滑稳定性验算(2-10)f三Nkc=式中：kc为抗滑安全系数，可根据防治工程安全等级及荷载组合取值；EN为垂直方向作用力的总和(kN);12P为水平方
32、向作用力的总和(kN)。k0(2)抗倾覆验算:E2Mn为抗倾力(2-12)EN为垂直力的总(2-11)式中：为抗倾覆安全系数，可根据防治工程安全等级及荷载组合取值;矩的总和(kNm);!2Mp为倾覆力矩的总和(kNm)。(3)地基承载力满足下式：1色 B1曳 ,B仃maxW(T仃min。N其中：二max=B3N；-min=B式中：ox为最大地基应力(kN);奇m为最小地基应力(kN/m2);(kN);B为坝底宽度(m);e0为偏心矩；(T为地基容许承载力。(4)坝身强度计算，可按结构力学公式计算。2.第2排导工程排导槽的基本荷载包括结构自重、土压力、泥石流体重量和静压力、泥石流的冲击力。特殊荷
33、载为地震力。基本荷载组合：结构自重、土压力、设计情况下的流体重量和流体静压力、泥石流的冲击力。特殊组合：结构自重、土压力、校核情况下的流体重量和流体静压力、泥石流的冲击力、地震力。第排导槽在设计中，必须满足：(1) 整体式框架结构和全断面衬砌结构应具有足够的刚度，设计荷载作用下地基有足够的承载力。(2) 验算挡土墙在设计荷载作用下，抗滑、抗倾和地基承载力应满足设计要求。(3) 验算倾斜的护坡厚度和刚度，避免由于不均匀沉陷变形和局部应力而折断、开裂。验算砌体和下卧层之间的抗滑稳定性应满足设计要求。(4) 4）验算最大冲刷深度，槛基不得悬空外露，槛基埋深应为槛高的1/21/3。同时，槛顶耐磨层的耐
34、久性满足使用年限。(5) 5）结构的顶冲部位应具有较好的抗冲击强度。泥石流的抗冲击力按式2-8计算。第渡槽的基本荷载包括结构自重、填土重量及土压力（进、出口段槽体）、泥石流体重量和静压力、泥石流的冲击力。特殊荷载为地震力和温度荷载引起的结构附加应力。基本荷载组合：结构自重、土压力、设计情况下的流体重量和流体静压力、泥石流的冲击力。特殊组合：结构自重、土压力、校核情况下的流体重量和流体静压力、泥石流的冲击力、地震力、温度荷载引起的结构附加应力。第渡槽为一空间结构，其纵、横方向结构与受力均不相同。计算时选不同的结构计算单元，既作纵、横向结构总体计算，又分别计算侧墙、底板、肋箍、拉杆、腹拱、竖墙、立
35、柱、拱墩、基础等的强度、抗裂性以及稳定性等。上述计算可参照同类结构的计算方法进行计算。2泥石流防治工程设计6.1一般规定第治理的目的是控制泥石流发生和发展，减轻或消除对被保护对象的危害，使被保护流域恢复或建立起新的良性生态平衡，改善环境。第必须在查清泥石流活动的规模、频度、发展趋势和危害性的条件下，进行有针对性的治理设计。第6.1.3条对泥石流从形成区、流通区到堆积区宜分别采用以护坡、拦截、排导和防护等工程为主的治理措施。第6.1.4条对处于重要城镇或交通线上方，且坡降比较陡的有较强活跃性的泥石流沟，不宜多用中途拦截工程，以免积少成多，酿成大祸。而应当加强上游的护坡和下游的排导及防护工程。对补
36、给量有限、纵坡度较缓的泥石流沟，或者下游危害对象不太重要或为临时性设施时，可以拦截工程为主。第6.1.5条泥石流防治应遵循以下原则：(1)全面规划，突出重点。(2)坚持以防为主，防、治结合，除害兴利的方针。(3)结合实际，做到经济上合理，技术上可靠。第根据被保护对象所在的区位条件等选择不同的防治工程类型，并按其重要性选择设计标准。第泥石流防治工程设计主要泥石流参数计算。(1)泥石流体重度&根据泥石流易发程度(N)查N%(1+力对照表(表6.1-1)。(2)泥石流流速Uc：1 121UcHcM,h；1n式中：节为泥浆体容重；Hc为计算断面的平均泥深；Ic为泥石流水力坡度；n为泥石流沟床的
37、糙率系数。(3)泥石流流量计算：现场形态调查法：QC=UCFC式中：Fc为泥石流过流断面面积；Uc为泥石流流速。雨洪计算法：Qc=KqQbD式中：Qb为青水洪峰流量。按所在地区省水利厅印发的水文手册中计算公式计算。Kq为泥石流流量修正系数，可如下式计算获得：D为堵塞系数，可查表获得。Kq，rc1=1h-rc14（4）弯道超高AH:Uc2B2gR式中:B为泥面宽；R为主流中心弯曲半径。（5）沿程泥沙级配及河床表面巨石三轴向尺寸。6.2排导槽第排导槽是一种槽形线性过流建筑物，其作用是将泥石流顺利地排泄到指定的区域。第排导槽纵向轴线布置力求顺直，尽可能利用天然沟道随弯就势。出口段与主河应锐角相交。第
38、排导槽纵坡设计最好一坡到底，必须设计变坡的槽段，两段纵坡的变化幅度不应太大。第排导槽常用断面形状有梯形、矩形和V型三种，也有复合型，见图6.2-1。应按泥石流的性质和规模选择断面形状。第根据流通段沟道的特征，类比法来计算排导槽的横断面积，应满足如下公式：51旦HL3生Jl（6.2-3）51BxHx3nL1x2图6.2-1泥石流排导槽横断面形状图式中，Bx为排导槽的宽度（m）;Bl为流通区沟道宽度（m）;Ix为排导槽纵坡降，（%。）；Il为流通区沟道纵坡降（。）；Hl为流通区沟道泥石流厚度，Hx为排导槽设计泥石流厚度。第排导槽的深度可按下式计算确定（图6.2-2a）:H=Hc+Hd+ah（6.2
39、4）式中：H为排导槽深度（m）;Hc为设计泥深（m）;%为排导槽淤积高度（m）;AH为排导槽安全超高（m）,一般取AH=0.51.0m。排导槽弯道段，深度H0还应考虑泥石流弯道超高，H0按下式计算（图6.2-2b）:H®=H+4®（6.2-5）式中：HC为排导槽弯道深度（m）;AH6为泥石流弯道超高（m）,加切可查表6.2-2获得。图6.2-2排导槽深度计算简图第泥石流进口段在平面上一般布置成上游宽下游窄的喇叭口，见图6.2-3。其收缩角0取值为，粘性泥石流或含大漂砾的水石流，815，稀性泥石流或高含沙水流15飞日<25口。喇叭口长Li>(58)Bg(Bg为设计
40、平面液面宽度)，横断面纵轴尽可能呈对称布置。急流段一般采用等宽度的直线形平面设计，或以缓弧相接的大钝角相交折线形布置，转折角介150335彳弯道半径按第，渐变段长L>(510)Bc,扩散角5口10口。表6.2-2泥石流沿弯道流动超高值弋Uc(m/s)西。(m)Bg/Rs246810121416182010.823.267.3413.0520.3929.3639.9652.1966.0681.551/20.411.633.676.5310.2014.6819.9826.1033.0340.781/30.271.092.454.356.809.7913.3217.4022.0227.181/
41、40.210.821.843.275.107.349.9913.0516.5220.391/50.160.651.472.614.085.877.9910.4413.2116.311/60.140.551.232.183.404.906.668.7011.0113.591/70.120.471.051.862.914.195.717.469.4411.651/80.110.410.921.642.553.675.006.538.2610.201/90.090.360.821.452.273.264.405.807.349.061/100.080.330.731.312.042.944.005.
42、226.618.16注：Rs为弯道半径(m)图6.2-3排导槽平面布置图出口段布置宜与主河锐角相交，交角&45口，出口可逐渐加宽成喇叭形状。第泥石流排导槽一般采用侧墙加防冲肋板和全衬砌两种结构。肋板与墙基砌成整体，肋板顶部一般与沟底平，见图6.2-4。边墙可按排土墙进行设计，基础深度一般为1.01.5m,底为混凝土或浆砌块石铺砌。肋板为钢筋混凝土，一般厚1.0m,其间距可按下式进行计算。(6.2 6)HT；HI0I式中：L为防冲肋板间距（m）;H为防冲肋板埋深（m）,一般取H=1.52.0m；AH为防冲肋板安全超高（m）,一般取AH=0.5m；I。为排导槽设计纵坡降（%。）；I'
43、;为肋板下冲刷后的排导槽纵坡降（。），一般取I'=（0.50.25）10。图6.2-4分离式排导槽结构图全衬砌排导槽的侧墙及槽底均用浆砌石护砌，一般适用于槽宽w5.0m,比降较大的小型槽，横断面一般采用V型，槽底横向斜坡Ih=300%o150%o。6.3拦砂坝第拦砂坝分为谷坊和拦沙坝两类。一般谷坊高35m,拦砂坝高度大于5m。第坝体轴线应尽可能与流向垂直，或与弯道下游的沟道相垂直，并布置成一直线。第溢流坝段居中，尽量使非溢流坝段成对称结构布置。溢流口宽度应大于稳定沟槽宽度并小于同频率洪水的水面宽度。溢流坝段坝高Hd 10mHd =10 30mHd 30m第排泄孔尽可能成排布置在溢流坝段
44、，错排列。一般取：单孔孔径：D> （22.5） Dm孔间壁厚：Db>（11.5）Dm式中：Dm为过流中最大石块粒径。第 排泄道进口段轴向力求与主河流向一致,Hd与单宽流量qc按下式确定：3 ,qc ：30m / s m3 .qc =15 30m / s m（6.3 1）3，一qc ：15m / s m孔数不得少于2个，多排布设时应作品字形交或取小锐角相交，交角a<30 口，引水段应布置成上宽下窄、圆滑渐变的喇叭形，底坡If>5080%o。第利用多年累计库容量或回淤纵坡法计算设计坝高。第非溢流坝坝顶高于溢流口底的安全超高h按下式确定h=hs+Hc(6.32)式中，hs是根
45、据坝的不同等级设计所需的安全超高，一般取0.51.0m；Hc为溢流坝段的泥深。第坝顶宽b按构造要求，一般取b=(810)Hd,且低坝坝顶宽度b不小于1.5m;高坝坝顶宽度b不小于3m；当有交通及防灾抢险等特殊要求时，b应大于4.5m。第坝顶宽度Bd按实际断面型式取不同的值，详见图6.3-1。第坝的设计需进行结构计算，主要包括抗滑稳定、抗倾稳定、坝基应力和坝体应力等。可参照土力学、坝工结构计算方法及其相关规范进行。第坝下消能防护工程包括副坝、护坝等，其结构型式如图6.3-2。大多数拦砂坝采用副坝消能。图6.3-1重力式拦砂坝横断面型式图图6.3-2坝下游消能工程A.副坝消能工；B.潜坝消能工；C
46、.拱基型、桥式拱型；D.护坝消能工副坝与主坝重叠高度H按下式计算确定：(6.3 3)H=-H，：:!,HH34HdlHc式中：Hdl为拦砂坝坝顶到冲刷坑底的高度(m);H'为副坝重叠高度(m);Hc为溢流口上泥深（m）。主、副坝间的距离L,按下式确定：(6.3 4)L=（1.52）（HdlHc）式中：L为主、副坝间距。若副坝高出河底较高，在下游还应再设第二道副坝。6.4谷坊第一般把坝高Hdi<5m的重力式坝称为谷坊。谷坊一般成串布置在小支沟、冲沟上。谷坊的设计一般按重力式拦砂坝处理，大多用浆砌石，临时工程可采用钢筋石笼。谷坊断面尺寸可按表6.4-1选用。表6.4-1谷坊断面谷坊类
47、别断面高（m）顶宽（m）迎水坡背水坡浆砌石坊2.04.01.01.51：0.51：11：0.2第谷坊群一般沿沟道自下而上一座座的布置，见图6.4-1。在确定的坝高下，谷坊间距应如下确定：图6.4-1谷坊间距计算图H当12=0时，L=I1H当I2#时，L=I1-I2其中：L为谷坊间距（m）;H为谷坊有效高度（m）;I1为原沟床纵坡（o）;I2为下一个谷坊底和下一个谷坊溢流口之间的纵坡降（%。）。6.5 格栅坝第格栅坝最适合于拦蓄含巨石、大漂砾的水石流、稀性泥石流和挟带大量推移质的高含沙洪水，不适用于拦截崩滑体和间发性粘性泥石流，坝高设计不超过20m。第格栅坝类型主要见图6.5-1。其中3,4,5
48、,7为平面形，主要用于沟谷狭窄、坝体较低、泥石流规模和荷载均较小的情况。其中1,2,6,8,9为立体形，主要用于坝体较高、泥石流规模较大、作用荷载大和格栅的空间尺寸较大的情况。24图6.5-1格栅坝的结构图式第梁式坝梁的间隔应作成可以调整的，横梁采用高强度钢筋混凝土预制件。梁的间距为：d/h=1.01.5。其中d为空隙高度，h为梁高。矩形断面的高h和宽b应满足：h/b=1.52.5。同一沟段的梁式坝，依筛孔大小依次向下布置。第切口坝的顶部布置齿状溢流口，切口采用窄深的梯形断面、矩形断面或三角形断面。切口的宽度b应满足如下条件：b/Dmi>23b/Dm2<1.5（6.51）其中：Dm
49、i为中小洪水可挟带的最大粒径；Dm2为大洪水可挟大的最大粒径；b为断面宽度。切口的深度（h）通常取h/b=12。切口的密度范围为0.2<£<0.6,其中B为溢流口宽度。第钢索网格坝宜设在流通区域减速区。网格体的高度应由下式计算：Hd=Hm+H+Hl（6.5-2）式中，Hm为泥石流最大龙头高（m）;&H为泥石流的冲起高度（m）;Hl为泥石流的淤积厚度（m）;Hd为网格坝的高度（m）。网口大小按如下关系设计：15<<2.0（6.5-3）Dm式中，b为网孔宽度（m）,一般网孔为正方形。钢索在河床上的敷设长度可按下式计算：L=（1.52.0）Hd（6.54）式
50、中，L钢索在河床上的敷设长度；Hd为网格体的高度。网格体钢丝索的设计按泥石流作用于格栅坝的冲击力来计算。第桩林布置在间歇发生、暴发频率较低的泥石流沟道中、下游。一般沿垂直向布置两排或多排桩，纵向交错成三角形或梅花形，桩间距为：b/Dm=1.52.0（6.55）式中，b为桩的排距和行距；Dm为泥石流最大粒径。地面外露部分桩高h为：h=(24)b,且3mWhW8m。桩基应埋在冲刷线以下，且埋置深度不应小于总长度的1/3。桩体采用钢轨、钢管或组合钢构件或钢混桩体，用挖孔或钻孔的方法施工。桩体的受力分析与结构设计类同悬臂梁，参见相关规范。6.6 停淤场第泥石流停淤场应选在沟口堆积扇两侧的凹地或沟道中下
51、游宽谷中的低滩地。第停淤场一般由拦挡坝、引流口、导流堤、围堤、分流墙或集流沟组成。第拦挡坝位于停淤场引流口下游，通常用垮工或混凝土结构，按重力式拦砂坝进行设计。第固定式引流口可与拦挡坝连成一体，也可采用与坝分离的型式。采用坊工开敞式溢流堰或切口式溢流堰引流，按重力式断面设计。第导流堤与泥石流的接触面，应采用斜坡式垮工防护面层，厚0.51.0m,边坡稳定性系数为1.01.25,背后为土堤。临空面采用土的边坡稳定性系数为1.02.0。土石混合堤的高度不应超过5m,堤顶宽35m,一般采用梯形断面。顶冲部位应加强，凹岸一侧要加弯道超高。第分流墙体布置在停淤场内，头部按分流墩作成鱼嘴形、半圆形，用垮工或
52、铅丝笼、编篱石笼防护。堤身用铅丝笼，编篱石笼护面的堆石土堤，边坡稳定性系数为1.01.5,堤高不超过3m,顶宽1.52.0m,采用梯形断面。第围堤一般采用干砌石护面的压实土堤，堤高不超过5m,顶宽35m,采用梯形断面。砌石护面边坡稳定性系数为1.01.5,土堤的边坡稳定性系数1.02.0。6.7 渡槽第泥石流渡槽适用于泥石流暴发较频繁，高含沙水流、洪水或常流水交替出现，有冲刷条件的沟道。泥石流的最大流量不超过200m3/s,其中最大固体粒径不超过1.5m的中小型泥石流。第设置渡槽处应有足够的高差，进、出口顺畅，基础有足够的承载力并具有较高的抗冲刷能力。第对于处在急剧发展阶段的泥石流沟，或由崩塌
53、、滑坡、阻塞溃决等成因形成的泥石流沟，只有在上游已经或有可能采取措施论证使泥石流发育得到控制时，允许采用渡槽。第按设计标准流量计算获得的断面面积，增大30%作为验算满槽过流能力的校核依据。第渡槽和泥石流沟应顺直、平滑地连接，渡槽进口不得布置在急弯上且进口以上需有1520倍于槽宽的直线引流段。第渡槽进口段一般采用上宽下窄的梯形或圆弧形状的喇叭口型，连续渐变。渐变段长L>(510)Bf(Bf为槽宽)，且L>20m,渐变段扩散角8口15之第槽身应为均匀的直线段，在跨越障碍物时，跨越后应延伸长度L=(11.5)Bf。第渡槽出口段与沟道衔接应顺直，避开弯曲沟道，同时避免出口段流速过高。第槽底设计纵坡不应小于流通段平均纵坡，也可按下式计算获得。对稀性泥石流和水石流D/3If=0.59(6.7-1)Hc式中：If为渡槽槽底纵坡；Da为石块平均粒径(m);Hc为平均泥深(m)。对粘性泥石流和泥石流Ib d f <15%(6.7 2)式中：Ib为沟道相应段的天然沟床纵坡。第应按设计最大流量计算获得的横截面积加上计算裕度和安全超高得到渡槽的设计横断面尺寸。第断面应采用竖墙式矩形或陡墙（边坡坡比n
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