一种山区边坡导流消能防控地质灾害的方法与流程

本发明属于施工领域，具体涉及一种山区边坡导流消能防控地质灾害的方法。

背景技术：

一般山体边坡在雨水冲刷作用下容易产生滑坡、泥石流等灾害。目前，针对山体边坡的地质灾害防控，最为常见的有固坡和消能两大举措。消方减载、压力灌浆锚桩和抗滑桩等是治理滑坡地质灾害的固坡措施；墩、墙、坝、护坦、消力池等是抵御洪水、块石碎石冲击的消能措施。但是，固坡的工程措施适用于地势非常险峻、地质条件极为复杂的斜陡坡，由于受现场特殊地质地形条件的影响，有时较难以实施。消能的工程措施在现有一般山坡中采用的较多，也便于实施。岩土工程“怕水”(渗流、固结、强度等均与水息息相关，地下工程渗漏水问题等)，在山体滑坡中也不例外，水仍是产生地质灾害的源头。一般山体边坡在雨水作用下会形成冲沟，上部边坡一般会做急流槽与截水沟，上、中、下游一般会采用拦水坝(如图1所示)、消力池(如图2所示)或者两者结合(如图3所示)来导流消能，减少水流冲击，但在山高坡陡，洪水携带块石、碎石汹涌而下时，现有的消能措施显得有点不足。特别是在断层交会，岩体破碎的情况下，更容易产生次生灾害。消能措施中的柔性护坦中的钢筋网片和笼装块石，既便于更换，又可消能，使块石、碎石流来袭时，不直接冲击作为护坦本体的刚性底板，而冲击可以更换维修的钢筋网片和笼装块石，收到了刚柔并济，变形协调之功效。但是，该措施的成本较高，而且其设置对地形也有一定的限制，并不适用于地势非常险峻、地质条件极为复杂的斜陡坡。

技术实现要素：

本发明的目的在于解决现有技术中针对山区边坡在雨水冲刷下容易产生地质灾害的问题，并提供了一种山区边坡导流消能防控地质灾害的方法，该方法能够适用于各种地势非常险峻、地质条件复杂的斜陡坡，且成本较低。

本发明采用如下技术方案实现：

山区边坡导流消能防控地质灾害的方法，具体为：在山体边坡的冲沟上游修建消力池，对水流进行收集并消能；在消力池的侧壁设置若干个预留孔，并通过连接若干条排水管，从消力池侧壁对汇入消力池的水流进行部分引流，引流方向与消力池的下泄方向垂直或近似垂直；排水管的末端接入位于边坡底部的冲沟下游处。

本发明的原理如下：申请人发现边坡在雨水冲刷下容易产生地质灾害的一个重要原因是，大量的块石、碎石等质量较大的物料在暴雨期随水流汹涌而下，导致冲沟损毁，边坡稳定性随之被破坏。本发明中从消力池侧壁对汇入消力池的水流进行部分引流后，能够减少消力池的下泄流量，且由于引流方向与消力池的下泄方向垂直，减小了消力池中水流在下泄方向的流速分量，增大了与下泄方向垂直的流速分量。经过申请人的研究发现，该变化会导致水流中重量较大的石块、土方被沉积于消力池底部，仅有树叶、悬浮颗粒物、砂砾等轻量物料会随水流下泄。而这些轻量物料不容易对边坡造成冲刷，而且由于仅仅是部分引流，原边坡的地质条件和生态系统仍旧能够保持平衡，由此保证了边坡的稳定。

作为优选，在排水管的水流路径中部位置修建消力池，前段的排水管引流的水汇入消力池进行消能后，再通过后段的排水管再次引流至位于边坡底部的冲沟下游处。申请人在试验中发现本发明应用于管道较长、边坡较陡的情况时，排水管会因为高速下泄的水流的冲力，导致发生位移，难以固定于边坡上。长此以往，管道的接口部位容易在拉力作用下损坏。而在排水管的水流路径中部位置修建消力池后，起到了缓冲作用，水流到下游时流速变小，假定在上游水量一定的条件下，经过管道排放所需的时间变长，由冲量定量可知其对管道的冲刷力变小。而且，消力池的设置也能够起到再次过滤管道中砂石的作用，同时还能够减小管道末端出水的流速，进一步减少其对坡面的冲刷力，整体起到了消能减灾的功效。因此，该方式较为适用于管道较长、边坡较陡且不容易固定管道的工况。

作为优选，排水管的水流路径末端位置修建消力池，排水管引流的水汇入消力池后进行消能后，再排入位于边坡底部的冲沟下游处。末端修建消力池，可以对水流中的砂石起到二次过滤，减少次生灾害的发生。排水管里的水流从上到下流动到消力池底时，水流湍急，到末端时会形成漩涡状(旋转一周缓冲再沿原来水流路径流动)，产生的直接作用不仅可以过滤到夹到水流中的碎石，而且减小了流速。在排水管末端汇入涵洞时水流减速，防止局部掏蚀对涵洞稳定性的影响。

作为优选，在排水管的水流路径中部位置和末端位置分别修建消力池，前段的排水管引流的水汇入中部位置的消力池进行消能后，再通过后段的排水管再次引流至末端位置的消力池进行消能，最后再排入位于边坡底部的冲沟下游处。同时设置两个消力池，能够同时起到前述的两种作用，进一步加强系统的过滤、稳定作用。

作为优选，消力池中被引流的流量占总流量的1/2～2/3。经过研究，该流量占比下，能够在维持坡面原有地质、生态平衡的情况下，形成有效地引流，使水流中的石块尽可能沉积，减少被直接冲刷至坡面的可能性。

作为优选，所述的预留孔位于消力池侧壁上的高度为消力蓄水高度的1/4～2/5处，优选为1/3处。由于水流在消力池的底部会形成漩涡，而排水管的引流导致石块被沉积于底部，但砂砾等悬浮颗粒依然会被水流带起。该高度的设置能够尽可能减少石块被带入排水管的可能性，仅使砂砾等轻量物料通过排水管排放，在不影响管路畅通的情况下，减少消力池中的沉积。

作为优选，需定期清理消力池池底和消力池的拦水坝坝底堆积的碎石，块石以及泥沙。

传统山体边坡防控地质灾害惯于从水流路径来固坡或消能，忽视了利用山体的天然水势能加以引导分流的作用。本发明在常规消能措施的基础上，通过上游消力池旁布设成束的排水管，同时因地制宜地结合消力池导流，对坡面无冲刷影响，对减少减小一般山体滑坡、泥石流等的产生了积极良好的作用。

附图说明

图1山体边坡常规消能工程措施(拦水坝)示意图；

图2山体边坡常规消能工程措施(消力池)示意图；

图3山体边坡常规消能工程措施(消力池、拦水坝)示意图；

图4本发明山体边坡排水管导流消能第一种实施方式的示意图；

图5本发明山体边坡排水管导流消能第二种实施方式的示意图；

图6本发明山体边坡排水管导流消能第三种实施方式的示意图；

图7本发明山体边坡排水管导流消能第四种实施方式的示意图。

具体实施方式

下面通过附图对本发明做进一步阐述，使本领域技术人员能够更好地了解本发明的实质。下述技术方案中各技术特征若不存在冲突，均可进行相互组合，不构成对本发明的限制。

如图4所示，为本发明通过山区边坡导流消能防控地质灾害的第一种实现方式。在山体边坡的冲沟上游修建消力池，对水流进行收集并消能。冲沟上游修建消力池可由C25砼挡水板以及M10浆砌块石挡墙根据现场工程需要完成，若上游水流特大，可提高相应材料标号。消力池修建时要在消力池的侧壁做好若干个预留孔，同时要同步在预留孔中埋设塑料排水管(φ50mm)。一般预留孔位于消力池侧壁上的高度为消力蓄水高度的1/4～2/5处，较佳的是位于1/3高度处。排水管从消力池侧壁对汇入消力池的水流进行部分引流，引流方向与消力池的下泄方向垂直，当然也可以稍微偏离垂直方向一定角度。从消力池上部已经埋设好的塑料排水管向下接长，配套接头(可采用铝合金接头，采用的接头要与排水管相配套)一定要密封牢靠，避免接头处扭曲漏水，排水时要做好检查工作。若采用成束排水管导流时，要现场踏勘科学规划布设路径，为节约管材，尽量缩短排水管路径。排水管的末端直接汇入位于边坡底部的冲沟下游处，此时尽管管中水流流速很大，但其对坡面已无冲刷影响。最终水流被引入边坡下方公路的涵洞中。

另外，在山体边坡的冲沟的中间位置，还可以按照常规方式设置拦水坝坝体，作为水流的缓冲。拦水坝坝体可采用M10浆砌石基础挡墙，中间填土(就地就近取材)的形式，坝顶回填土后铺设300mm厚碎石垫层，可根据《碾压式土石坝设计规范》(DL/T 5395—2007)做好坝基处理工作，坝体结构(防渗体；反滤层、垫层和过渡层；坝体排水；护坡；坝面排水等)可根据现场实际需要结合规范完成。

定期清理消力池池底和拦水坝坝底堆积的碎石，块石以及泥沙，以确保排水流畅。

上述实现方式应用于某山区边坡的加固工程中，大大改善了原先边坡容易发生山体滑坡、泥石流等地质灾害的缺点。该工程经过5年的运行，边坡依然保持稳定，没有发生地质灾害。

本发明还可以根据实际的地形、地质情况，在排水管的水流路径中部位置或末端位置修建消力池，也可以同时修建上述两个消力池。

如图5所述，在另一实现方式中，在排水管的水流路径中部位置修建消力池。如图6所示，则是在末端位置修建消力池。而如图7所示，则是在中部位置和末端位置同时修建消力池。由于引流水流比冲沟上游水流冲击力要小，且碎石、块石较少或没有，排水管路径上修建的消力池可只施做C25砼挡水板，不做浆砌块石挡墙。消力池上部和下部均要做好预留孔，同时塑料排水管(φ50mm)要同步埋设完成。消力池中下泄的水流也需要通过排水管排放。

由此可见，在采用常规消能工程措施(拦水坝、消力池等)基础上，本发明着重从源头(由暴雨直接诱发的上游水)遏制地质灾害的发生。两者结合，其本质是消能作用再次增强，会对防控地质灾害(尤其是暴雨诱发)产生积极作用，是一种简易解决一般山体边坡现场地质灾害的经济有效的方法。

以上所述的实施例只是本发明的较佳的方案，然其并非用以限制本发明。有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型。因此凡采取等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。