[发明专利]一种泥石流石笼防治结构体及其设计方法

权利要求书

1.一种泥石流石笼防治结构体，其特征在于：包括至少一道石笼坝防治结构单体（1），所述石笼坝防治结构单体（1）包括下部钢管桩群（11）与上部石笼坝（12）；所述钢管桩群（11）是多根钢管桩（111）呈线形沿泥石流沟道的横向排列，钢管桩（111）下部桩身埋置在泥石流沟床，上部露出沟床面并与石笼坝（12）穿接，钢管桩（111）桩顶向上延伸至石笼坝（12）顶部；当泥石流石笼防治结构体包括多道石笼坝防治结构单体（1）时，所述石笼坝防治结构单体（1）沿泥石流沟道纵向相邻排列。

2.根据权利要求1所述的结构体，其特征在于：所述钢管桩（111）下部桩身埋置深度不小于石笼坝（12）高度H。

3.根据权利要求1或2所述的结构体，其特征在于：所述石笼坝（12）是多层结构，每一层重叠穿接在钢管桩（111）上部。

4.根据权利要求3所述的结构体，其特征在于：所述每一层石笼坝（12）由多个宾格石笼（121）相邻排列构成，各层间的宾格石笼（121）错位排列并穿接在钢管桩（111）上部；当泥石流石笼防治结构体包括多道石笼防治结构单体（1）时，相邻两道单体（1）的同层宾格石笼（121）错位排列。

5.根据权利要求1或2或4所述的结构体，其特征在于：所述钢管桩（111）横向间距相等；当泥石流石笼防治结构体包括多道石笼防治结构单体（1）时，钢管桩（111）纵向间距相等。

6.根据权利要求1或2所述的结构体，其特征在于：所述钢管桩（111）的外部为地质管（1111），所述地质管（1111）中心有沿轴向布置三根与地质管（1111）等长的钢筋（1112），所述钢筋（1112）呈等边三角形布置；所述地质管（1111）管内壁与钢筋（1112）间灌注水泥砂浆（1113）。

7.根据权利要求6所述的结构体，其特征在于：所述钢管桩（111）下部桩身花管注浆。

8.根据权利要求1所述的结构体，其特征在于：布置在泥石流流通区和/或堆积区的床上。

9.根据权利要求1所述的泥石流石笼防治结构体的设计方法，其特征在于：石笼坝（12）坝高度H设计方法为：

式1

式中，Q—单位长度石笼坝拦截和沉积泥石流块石颗粒物质的最大方量设计值，m³/m，由设计参数确定，

θ—石笼坝上游沟床平均坡度，°，现场测量确定，

—石笼坝拦截并堆积的块石堆积体的内摩擦角，°，由室内土工常规测试确定。

10.根据权利要求9所述的泥石流石笼防治结构体的设计方法，其特征在于：结构体宽度W设计方法为：

步骤S1、基础参数获取

踏勘测量测试确定泥石流石笼防治结构体所在泥石流沟道的基础参数，所述基础参数包括：

设计参数确定单位长度石笼坝拦截和沉积泥石流块石颗粒物质的最大方量设计值Q，

现场测量确定石笼坝上游沟床平均坡度θ，

依照《建筑桩基技术规范》(JGJ94-2008)相关规定计算确定桩间相互影响系数η_i、桩顶约束效应系数η_r、承台侧向土水平抗力效应系数η_l、承台底摩阻效应系数η_b、钢管桩水平承载力特征值R_ha；

室内土工常规试验测试确定块石堆积体与石笼坝体间的摩擦角δ、石笼坝拦截并堆积的块石堆积体的内摩擦角坝体拦挡松散块体的平均重度γ_s；

步骤S2、确定石笼坝（12）坝高度H；

步骤S3、确定结构体宽度W，包括：

W=2FRh]]>式2

式中，W—石笼防治结构体宽度，m，

R_h—钢管桩群中基桩的水平承载力，kPa，由式3计算，

F—作用在沟道横向每延米坝体上被拦挡块石的主动土压力，kN/m，由式4计算；

R_h＝(η_iη_r+η_l+η_b)R_ha   式3

式中，η_i—桩间相互影响系数，步骤S1确定，

η_r—桩顶约束效应系数，步骤S1确定，

η_l—承台侧向土水平抗力效应系数，步骤S1确定，

η_b—承台底摩阻效应系数，步骤S1确定，

R_ha—钢管桩水平承载力特征值，kPa，步骤S1确定；

F=12γsH2KaKq]]>式4

式中，γ_s—坝体拦挡松散块体的平均重度，kN/m³，步骤S1确定，

K_q—外荷载参数，取值1，

K_a—主动土压力系数，式由5计算确定

式5

式中，α——石笼坝体背水面与水平面的夹角，°，取值90°

δ——块石堆积体与石笼坝体间的摩擦角，°，步骤S1确定；

——石笼坝拦截并堆积的块石堆积体的内摩擦角，°，步骤S1确定。