一种适用于低重力环境的立体分流式碎屑流拦挡结构

本发明属于工程地质领域，尤其涉及一种特殊环境中的碎屑流拦挡结构。

背景技术：

1、泥石流、滑坡等地质灾害的本质是颗粒系统在重力牵引下发生的大规模高速运移。在地表，这类灾害造成了巨大的财产损失和人员伤亡。由于滑坡分布范围极为广泛，实际工程难以完全回避滑坡易发区。因此，常使用拦挡坝、拦挡桩群、拦挡网等工程结构保护重要建筑区，以尽可能减小滑坡、泥石流造成的损失。

2、人类前期针对地外行星开展了大量的探索，发现滑坡等灾害也广泛存在于地外行星、卫星等，并且其规模显著大于地表。这可能与其重力环境具有显著关系。岩土颗粒系统的基本力学特征与其所处的应力环境具有显著的相关性。因此地外行星上超大规模的滑坡可能是由其低重力环境引起的。

3、在针对低重力环境下滑坡特征的研究中发现，滑坡冲击力特征及冲击作用模式与地表存在极大差异。当冲击速度相同时，低重力环境下的颗粒系统造成的冲击力可能达到地表的十倍。并且，低重力环境下更容易出现颗粒越流现象，即颗粒沿拦挡结构快速爬升，越过拦挡墙体后自由飞散，直至在重力作用下逐渐回落至地面。这可能造成更为复杂的次生灾害。重力环境的变化导致颗粒系统冲击致灾机理及其防治更为复杂。

4、随着人类航空航天技术的蓬勃发展，地外基地建设逐渐进入理论论证阶段。为充分提升地外基地的安全性，降低工程施工难度及成本，需要设计更为适应特殊重力环境下的拦挡系统。

技术实现思路

1、本发明的目的在于针对现有技术存在的问题，提供一种结构受力更为合理，经济安全的适用于低重力环境的立体分流式碎屑流拦挡结构。

2、本发明采用如下技术方案：

3、一种适用于低重力环境的立体分流式碎屑流拦挡结构，其特征在于，由多个拦挡桩组合排列而形成；

4、所述拦挡桩包括拦挡组件和回流组件；所述拦挡组件有多个，竖向相互连接成桩；所述回流组件有一个，安装于桩顶部；所述拦挡组件设有尖端迎向碎屑流冲击方向，所述回流组件向碎屑流来流方向弯曲。

5、所述拦挡组件包括水平分流桩、垂向分流杆；

6、其中，所述水平分流桩包括水平分流面、分流杆卡槽、分流杆强化卯；所述分流杆卡槽有多个，分多层布设于所述水平分流面，各层之间相互错开；所述分流杆强化卯位于所述分流杆卡槽内；

7、其中，所述垂向分流杆包括垂向分流面、分流杆强化榫；所述水平分流桩位于杆件前段，所述分流杆强化榫为杆件后段；

8、所述水平分流桩与垂向分流杆之间通过分流杆强化榫与分流杆强化卯实现连接。

9、优选地，所述水平分流桩为五棱柱，其尖角迎向碎屑流冲击方向。

10、优选地，所述水平分流桩的分流杆卡槽分上下两层，两层相互错开。

11、优选地，所述垂向分流杆，其杆件前段垂向分流面的基本形态为三棱柱，尖角朝向正下方；其杆件后段分流杆强化榫的基本形态为立方体，末段有向上凸起的榫以便与所述水平分流桩的分流杆强化卯相互配合。

12、所述回流组件包括顶部回流曲面；所述顶部回流曲面，其截面为曲面，其底部垂直与水平分流桩顶部固接，其顶部弯向碎屑流来流方向。

13、优选地，所述顶部回流曲面的截面为1/4圆环。

14、进一步地，所述拦挡结构包括至少两排拦挡桩，后排拦挡桩高于前排，两排拦挡桩前后错开。

15、与现有技术相比，本发明具有以下优点：

16、1、拦挡结构正面受力减小，结构稳定性更高，结构不容易在瞬时冲击中损坏失效。

17、2、具有竖向拦挡效果，能有效减轻低重力环境下的颗粒爬升效应，降低越流发生的可能性。

18、3、整体结构可分段建造，关键部件可替换。整体装置可根据现场实际情况进行灵活调整。整体造价降低，且后续维修便捷。

技术特征：

1.一种适用于低重力环境的立体分流式碎屑流拦挡结构，其特征在于，由多个拦挡桩组合排列而形成；

2.根据权利要求1所述的一种适用于低重力环境的立体分流式碎屑流拦挡结构，其特征在于，所述拦挡组件包含水平分流桩(1)、垂向分流杆(2)；

3.根据要求2所述的一种适用于低重力环境的立体分流式碎屑流拦挡结构，其特征在于，所述水平分流桩(1)为五棱柱，其尖角迎向碎屑流冲击方向。

4.根据要求2所述的一种适用于低重力环境的立体分流式碎屑流拦挡结构，其特征在于，所述水平分流桩(1)分流杆卡槽(1-2)分上下两层，两层相互错开。

5.根据要求2所述的一种适用于低重力环境的立体分流式碎屑流拦挡结构，其特征在于，所述垂向分流杆(2)，其杆件前段垂向分流面(2-1)的基本形态为三棱柱，尖角朝向正下方；其杆件后段分流杆强化榫(2-2)的基本形态为立方体，末段有向上凸起的榫以便于分流杆强化卯(1-3)相互配合。

6.根据要求1所述的一种适用于低重力环境的立体分流式碎屑流拦挡结构，其特征在于，所述回流组件包括顶部回流曲面(3)；

7.根据要求6所述的一种适用于低重力环境的立体分流式碎屑流拦挡结构，其特征在于，所述顶部回流曲面(3)的截面为1/4圆环。

8.根据要求1所述的一种适用于低重力环境的立体分流式碎屑流拦挡结构，其特征在于，所述拦挡结构包括至少两排拦挡桩，后排拦挡桩高于前排，两排拦挡桩前后错开。

技术总结
本发明涉及一种适用于低重力环境的立体分流式碎屑流拦挡结构，由多个拦挡桩组合排列而形成；所述拦挡桩包括拦挡组件和回流组件；所述拦挡组件有多个，竖向相互连接成桩；所述回流组件有一个，安装于桩顶部；所述拦挡组件设有尖端迎向碎屑流冲击方向，所述回流组件向碎屑流来流方向弯曲。与现有技术相比，本发明具有结构受力更为合理、关键结构可替换、经济成本低等优势。

技术研发人员：王艺谙,黄雨,黑李莎
受保护的技术使用者：同济大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16