本發(fā)明涉及泥石流地質(zhì)災(zāi)害防治，尤其涉及一種基于底部邊界擾動的高位滑坡碎屑流控流方法及應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、傳統(tǒng)的地質(zhì)災(zāi)害治理技術(shù)，如滑坡治理、泥石流防治等，雖然在一般的地質(zhì)災(zāi)害防治中發(fā)揮了重要作用，但面對高位遠(yuǎn)程碎屑流這類具有高速、高能特性的地質(zhì)災(zāi)害時，其防治效果往往不盡如人意。因此，研究并開發(fā)一種針對高速遠(yuǎn)程碎屑流災(zāi)害的新型防治技術(shù)，對于提高地質(zhì)災(zāi)害防治能力、保障人民群眾生命財產(chǎn)安全具有重要意義。

2、傳統(tǒng)的地質(zhì)災(zāi)害防治技術(shù)通常采用物理或工程措施，如設(shè)置擋土墻、護(hù)坡、排水溝等，以減緩地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)展速度或降低其破壞力。然而，在面對高位遠(yuǎn)程碎屑流災(zāi)害時，這些傳統(tǒng)技術(shù)面臨諸多挑戰(zhàn)。高位遠(yuǎn)程碎屑流的一個顯著特點(diǎn)是其內(nèi)部結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，通常包括流態(tài)化層和非流態(tài)化層。流態(tài)化層中的物質(zhì)呈現(xiàn)出類似流體的運(yùn)動狀態(tài)，具有極高的動能和勢能，而非流態(tài)化層則相對靜止或運(yùn)動緩慢。這種復(fù)雜的內(nèi)部結(jié)構(gòu)使得碎屑流在運(yùn)動過程中展現(xiàn)出多變和不可預(yù)測的特性，使得傳統(tǒng)的工程措施難以對其進(jìn)行有效的預(yù)測和控制。因此，傳統(tǒng)技術(shù)在防治高速遠(yuǎn)程碎屑流災(zāi)害時，可靠性較差，難以達(dá)到預(yù)期的效果。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對傳統(tǒng)地質(zhì)災(zāi)害防治技術(shù)在面對高位遠(yuǎn)程碎屑流時效果不佳的問題，本發(fā)明提供了一種基于底部邊界擾動的高位滑坡碎屑流控流方法及應(yīng)用。通過底部邊界擾動技術(shù)，有效干擾碎屑流中流態(tài)化層的形成和運(yùn)動，實(shí)現(xiàn)了對碎屑流的減速和控制，顯著提高了防治地質(zhì)災(zāi)害的效果。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

2、本發(fā)明提供的一種基于底部邊界擾動的高位滑坡碎屑流控流方法及應(yīng)用，包括：

3、獲取目標(biāo)區(qū)域中碎屑流移動所經(jīng)過的山體溝道的路徑信息；

4、基于所述路徑信息，按照預(yù)設(shè)的間隔距離，在所述山體溝道上規(guī)劃并確定若干級控流擾流壩的布置點(diǎn)；所述控流擾流壩包括基礎(chǔ)體和擾流體；

5、在所述布置點(diǎn)的地面以下部分固定設(shè)置所述基礎(chǔ)體，用于支撐和穩(wěn)定所述擾流體；

6、在所述基礎(chǔ)體的上端面固定設(shè)置所述擾流體；所述擾流體采用橫向延伸的多段式柱體結(jié)構(gòu)，包括兩個相對且平行的底面、一個水平側(cè)面和一個曲面形側(cè)面，所述曲面形側(cè)面位于所述水平側(cè)面的垂直上方；所述擾流體由前擾流部、中擾流部和后擾流部三段連續(xù)部分組成，每部分均為柱體結(jié)構(gòu)，每部分之間保持高線連續(xù)且一致，每部分的高線均垂直于山體溝道的軸向鉛錘面；所述前擾流部與山體溝道的軸向鉛錘面相交時形成凹向山體溝道下游方向的第一弧線，所述中擾流部與所述山體溝道的軸向鉛錘面相交時形成凸向鉛錘上方向的第二弧線，所述后擾流部與所述山體溝道的軸向鉛錘面相交時形成凹向山體溝道上游方向的第三弧線，所述第一弧線與所述第二弧線相切相連，所述第二弧線與所述第三弧線相切相連。

7、進(jìn)一步地，在所述布置點(diǎn)的地面以下部分固定設(shè)置所述基礎(chǔ)體，包括：

8、在所述布置點(diǎn)的地面，按照預(yù)定的位置和尺寸打若干樁基孔，并在每個孔中設(shè)置相對應(yīng)的樁基；所述樁基采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)；

9、在所述樁基的上端，固定設(shè)置一個預(yù)定形狀和尺寸的承臺；所述承臺的上端面確保水平設(shè)置，所述承臺采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)；

10、所述樁基與所述承臺共同組成所述基礎(chǔ)體。

11、進(jìn)一步地，所述方法還包括，所述第二弧線采用水滴狀曲線。

12、進(jìn)一步地，所述方法還包括：在所述曲面形側(cè)面表面鋪設(shè)鋼板結(jié)構(gòu)，用于增加所述曲面形側(cè)面表面的抗磨蝕能力。

13、進(jìn)一步地，所述方法還包括：在沿著山體溝道軸向方向上，所述前擾流部、所述中擾流部和所述后擾流部的水平尺寸分別按照3：5：2的比例進(jìn)行設(shè)計(jì)和配置。

14、進(jìn)一步地，所述方法還包括：所述第一弧線、所述第二弧線和所述第三弧線的半徑尺寸，分別按照8：5：3的比例進(jìn)行設(shè)計(jì)和配置。

15、進(jìn)一步地，所述方法還包括：所述中擾流部的垂直高度是其沿著山體溝道軸向方向上水平尺寸的二分之一。

16、進(jìn)一步地，按照預(yù)設(shè)的間隔距離，在所述山體溝道上規(guī)劃并確定若干級控流擾流壩的布置點(diǎn)，包括：

17、獲取所述山體溝道的縱比降數(shù)據(jù)；

18、基于所述縱比降數(shù)據(jù)，判斷所述山體溝道是否存在由緩變陡區(qū)段；

19、若是，則排除所述由緩變陡區(qū)段；

20、在選定的山體溝道區(qū)段上，按照預(yù)設(shè)的間隔距離，規(guī)劃并確定若干級控流擾流壩的布置點(diǎn)。

21、進(jìn)一步地，按照預(yù)設(shè)的間隔距離，在所述山體溝道上規(guī)劃并確定若干級控流擾流壩的布置點(diǎn)，包括：

22、獲取所述山體溝道的寬窄數(shù)據(jù)和彎曲度數(shù)據(jù)；

23、基于所述寬窄數(shù)據(jù)，判斷所述山體溝道是否存在由窄變寬區(qū)段；若是，則優(yōu)先選擇所述山體溝道由窄變寬區(qū)段；

24、基于所述彎曲度數(shù)據(jù)，判斷所述山體溝道是否存在溝道順直區(qū)段；若是，則優(yōu)先選擇所述山體溝道的溝道順直區(qū)段；

25、在選定的山體溝道區(qū)段上，按照預(yù)設(shè)的間隔距離，規(guī)劃并確定若干級控流擾流壩的布置點(diǎn)。

26、進(jìn)一步地，按照預(yù)設(shè)的間隔距離，在所述山體溝道上規(guī)劃并確定若干級控流擾流壩的布置點(diǎn)，包括：

27、獲取所述山體溝道的地層結(jié)構(gòu)分布數(shù)據(jù)；

28、基于所述地層結(jié)構(gòu)分布數(shù)據(jù)，判斷所述山體溝道是否存在基巖地層結(jié)構(gòu)區(qū)段；若是，則優(yōu)先選擇所述山體溝道的基巖地層結(jié)構(gòu)區(qū)段；

29、在選定的山體溝道區(qū)段上，按照預(yù)設(shè)的間隔距離，規(guī)劃并確定若干級控流擾流壩的布置點(diǎn)。

30、本申請的一種基于底部邊界擾動的高位滑坡碎屑流控流方法及應(yīng)用至少具有以下有益效果：

31、首先，通過在山體溝道上布置多級特定設(shè)計(jì)的擾流體的方法，實(shí)現(xiàn)了對碎屑流的有效擾動，打破了流態(tài)化層的穩(wěn)定狀態(tài)，干擾了碎屑流運(yùn)動過程中的流態(tài)化層形成，進(jìn)而達(dá)到了減速和降低破壞力的效果。

32、其次，通過精心設(shè)計(jì)的擾流體結(jié)構(gòu)，特別是包括凹向下游的第一弧線、凸向上的第二弧線和凹向上游的第三弧線，實(shí)現(xiàn)了對碎屑流內(nèi)部流態(tài)化層的有效擾動和破壞，進(jìn)一步降低了碎屑流的運(yùn)動速度和破壞力，提升了防治地質(zhì)災(zāi)害的效果。

技術(shù)特征：

1.一種基于底部邊界擾動的高位滑坡碎屑流控流方法，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于底部邊界擾動的高位滑坡碎屑流控流方法，其特征在于，在所述布置點(diǎn)的地面以下部分固定設(shè)置所述基礎(chǔ)體，包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于底部邊界擾動的高位滑坡碎屑流控流方法，其特征在于，還包括，所述第二弧線采用水滴狀曲線。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于底部邊界擾動的高位滑坡碎屑流控流方法，其特征在于，還包括：在所述曲面形側(cè)面表面鋪設(shè)鋼板結(jié)構(gòu)，用于增加所述曲面形側(cè)面表面的抗磨蝕能力。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于底部邊界擾動的高位滑坡碎屑流控流方法，其特征在于，還包括：

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于底部邊界擾動的高位滑坡碎屑流控流方法，其特征在于，還包括：

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于底部邊界擾動的高位滑坡碎屑流控流方法，其特征在于，還包括：

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于底部邊界擾動的高位滑坡碎屑流控流方法，其特征在于，按照預(yù)設(shè)的間隔距離，在所述山體溝道上規(guī)劃并確定若干級控流擾流壩的布置點(diǎn)，包括：

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于底部邊界擾動的高位滑坡碎屑流控流方法，其特征在于，按照預(yù)設(shè)的間隔距離，在所述山體溝道上規(guī)劃并確定若干級控流擾流壩的布置點(diǎn)，包括：

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于底部邊界擾動的高位滑坡碎屑流控流方法，其特征在于，按照預(yù)設(shè)的間隔距離，在所述山體溝道上規(guī)劃并確定若干級控流擾流壩的布置點(diǎn)，包括：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提出了一種基于底部邊界擾動的高位滑坡碎屑流控流方法及應(yīng)用。該方法通過獲取碎屑流經(jīng)過的山體溝道路徑信息，按預(yù)設(shè)間隔在山體溝道上規(guī)劃并確定多級控流擾流壩的布置點(diǎn)。擾流壩由基礎(chǔ)體和擾流體構(gòu)成，擾流體采用特殊的多段式柱體結(jié)構(gòu)，能通過其獨(dú)特形狀對碎屑流產(chǎn)生擾動。當(dāng)碎屑流經(jīng)過擾流壩時，其流態(tài)化層被打破，底部物質(zhì)受擾動并向上運(yùn)動，導(dǎo)致內(nèi)部物質(zhì)對撞，從而降低碎屑流的運(yùn)動速度和破壞力。此方法能夠可靠地減速和控制碎屑流，其關(guān)鍵在于干擾碎屑流的流態(tài)化層形成。在應(yīng)對高速遠(yuǎn)程碎屑流災(zāi)害時，這種方法可靠性強(qiáng)，從而顯著提升了地質(zhì)災(zāi)害防治的效果。

技術(shù)研發(fā)人員：黃海,楊永杰,張雨琪,龔誠,李元靈,張佳佳,田尤,高波
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國地質(zhì)科學(xué)院探礦工藝研究所
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/10