泥石流工程设计泥石流沟基本特征:以位于四川省汉源县和甘洛县接壤处瀑布沟水电站左岸坝肩下游的深启底泥石流沟为例。深启底泥石流沟位于大渡河左岸，该岸坡曾属早期河流流经之地，呈开阔的“U”型河谷地貌。其最高海拔为2575m，最低点在深启底沟沟口下游的大渡河河谷内，海拔为679m，则该泥石流沟的相对高差为1896m。除主沟外，在流通区和形成区交接部位发育成两条支沟，平面上沟谷呈“Y”分布。四周被陇岗地形环绕而呈典型的“撮箕形”，冲沟谷多呈“V”形谷。主沟呈近SN走向，总体走向为NE向。深启底泥石流沟所在区域出露地层主要由澄江期花岗岩侵入体和第四纪松散堆积层组成。第四纪松散堆积体主要由残积物、崩积物和坡积物组成。该区属于川西南山地亚热带气候区，垂直变化明显，降雨集中，昼夜温差大。据统计，汉源县的平均气温约17.8度。多年平均蒸发量为1395.6mm，年相对湿度68%，年平均降水量为784.4mm，日最大降水量为168.2mm。深启底沟流域面积为0.626Km²，其中汇水面积为0.555Km²，主沟长1521m，纵坡坡降539.84‰,泥石流沟除流通区下段主沟属于岩质沟床外，其余地段均为第四纪残积物。沟内在990m高程处演变成两条沟，西侧支沟为深启底沟1号支沟，东侧支沟为深启底沟2号支沟。据调查，深启底沟1、2号支沟均切割较浅，但他们是早期泥石流物源的提供者之一。松散物源大部分来自1、2号支沟附近的崩积物和坡积物。深启底沟及其支沟沟谷数据见表6.1。流域松散物源总量约为360.4万m³，其中70%分布在流通区内，30%分布在形成区内。松散物质中的崩积物和坡积物以细粒含量为主，粗颗粒较少。根据颗粒成分试验得到：粒径小于5mm的颗粒含量平均值为78.97%,粒径小于0.1mm的颗粒含量平均值为25.61%，黏粒含量约为4.33%。残积物中块石含量约为25%，粒径大的可达3-5m，且数量较多。表6.1深启底沟及其支沟的沟谷特征参数沟名流域面积/Km²汇水面积/Km²沟长/m最高点/m最低点/m平均坡降/‰深启底主沟0.6260.55515211500679539.84深启底沟1号支沟0.2310.2316981400990587.35深启底沟2号支沟0.3240.3249031500990564.59<一>坝的结构计算：将重力式拦渣坝设在沟床高程为940m的位置。此处设置泥石流沟后淤积段的平均宽度为21.2m，拦淤厚度为13.5m,天然沟床的坡度为454.5‰,空库时泥石流的冲击力为554.2KN,库内有泥石流堆积体厚度5m时的冲击力为280KN，坝体混凝土容重为24KN/m³,泥石流体的容重为20.5KN/m³，泥石流的内摩擦角为6度，泥石流固结后的内摩擦角为12度，堆积体的粘聚力为16kPa，堆积体容重为22.5KN/m³，扬压力折减系数取0.5，坝体与地基的摩擦系数为0.7。坝体的混凝土标号为C30，设计抗拉强度值为1.75MPa。尺寸拟定该坝体坝高18m，坝顶宽3m，其余尺寸如下图所示。结构计算坝长取单位长度。荷载计算坝体自重：Wd=Vdrd=满库时土体自重：Ws=Vsrs=空库时泥石流体重：Ws=Vsrs=溢流体重：Wf=Vfrf=静水压力：满库时泥石流堆积体内的静水压力为Fwl=1/2rwHw²=未满库时泥石流堆积体内的静水压力为Fwl=1/2rwHw²=泥石流水平压力：空库过流状体Fl1=1/2rlht2tan2(45º-ϕl/2)=满库过流状体单位长度的溢流重力为q=Wf/10=所以满库时泥石流的水平压力为Pl2=[（r'lzl+q）tan2（45º-ϕl/2）-2ctan（45º-ϕl/2）]=拉力区高度为H0=2c/[rl'tan（45º-ϕl/2）]-q/r=计算求得总水平力为Fl2=0.5Pl2(13.5-h0)=未满库过流状体若下部泥石流堆积体的堆积厚度为5m，则泥石流体的厚度为9.25m。上部泥石流体的水平力为Fl3s=1/2rlhls2tan2（45º-ϕl/2）l=上部泥石流的重力为q3=rlhlsl=下部堆积体的底部水平压力为Plsxd=（r1'hx+q3）tan2（45º-ϕl/2）-2ctan（45º-ϕl/2）=泥石流体与堆积体的交界面的水平压力：Plsxj=q3tan2（45º-ϕl/2）-2ctan（45º-ϕl/2）=所以堆积体的纵水平力为Fl3x=0.5×5(Plsxd+Plsxj)=因此未满库过流的时候总的水平力为Fl3=Fl3s+Fl3x=扬压力：Fy=K[（H1+H2）/2]Brw=<二>验算：抗滑稳定性验算空库过流状态Kc=一般抗滑系数取1.1-1.2就可以了，所以此时重力