摘要：通常情况下，泥石流都是突然性的爆发，在对它的防治工作当中，格栅坝较高的稳定性拦挡结构以及较低的材料消耗量，使其相比于实体坝来说有了越来越广泛的应用，然而就目前来看，我们对于格栅坝的设计方案依然还不成熟。本篇文章就参考已有的理论，结合实验资料，总结了格栅坝在泥石流治理中的实际应用，创新性的改变了以前对于坝体各项数据的计算方法。
关键字：格栅坝；泥石流；治理工程
泥石流往往具有很强的爆发性，是一种危害性十分大的地质灾害，在我国的四川、云南、福建等地爆发频繁。总的来说泥石流的发生通常伴随着几个不同的条件，首先在水流汇集的地区地形十分陡峻，其次在沟域内有很多松散的堆积物，最后这一地区可以在很短的时间内聚集大量的流水，比如2008年的汶川地震，四川山区就发生了大量的滑坡、崩塌，在泥石流严重的地区，这些条件往往十分明显 。
在防治泥石流时，可以采用利用自然环境的非工程措施，和直接利用工程措施，其中最为关键的工程措施还是对于排导槽、防护堤以及拦挡坝的构筑。以前的防护坝通常是实体坝，渗透性差，而且山区的自然地形也会对库容有很大的限制，在有较大的泥石流爆发时，其他碎屑物很容易将其填满，即使这种情况不会发生，在水体和其他碎屑物对其进行填充之后，泥沙质的泥石流也会在实体拦挡坝溢出，进而使得拦挡坝无法发挥作用。对于泥石流的防治，蓄水坝和拦挡坝有不同的作用，拦挡坝主要是增强稳定性、降低泥石流的流动性、拦截渣滞流。所以我们可以看出，在对于泥石流的防治过程中，拦挡坝的渗透性是十分重要的，并且在后来的研究中也发现，拦挡坝在充分排水之后，就有了更好的防治泥石流的功能，后来日本、巴西、法国、奥地利等国家都开始使用透水性好的拦挡坝。
格栅坝的是由支墩和格栅构成，其中支墩是由混凝土浇筑而成，格栅是由废旧钢轨、混凝土梁以及废旧钢管构成，支墩和格栅相互连接，左右两侧由体翼墙构成，所以格栅坝具有较强的透水性、稳定性，并且耗材较少，因此相比其他实体坝来说格栅坝有了更加广泛的应用。另外与其他实体坝不同的是，一方面格栅坝有很好的拦排效果，它可以留下比较大的砾石，排出那些没有危害的小固体；第二方面格栅坝可以通过调节自身的间距选择性拦排下泄固体，进而调节适度的拦排比例，实现平衡；第三方面对格栅坝的栅空进行调节，利用雨季流水冲走残存的细小固体，进而净化库坝，提高其使用年限；由于格栅坝自身存在的孔体，使其可以很快的排泄寄存的水，进而降低格栅坝存在的扬压力和水压力，提高稳定性；最后由于格栅坝自身存在的特点，使其不断向轻型化和装配式方向发展，大大降低了格栅坝的施工工期 。
1.格栅坝设计步骤
根据已有经验，我们在设计格栅坝时分为以下几步，（一）确定在进行泥石流防治时的工程设计年限等数据；（二）充分学习施工当地的水文状况，将设计年限内的降雨量尽量准确的计算出来；（三）根据实测泥痕法或者雨洪法计算出工程期限内最大的固体冲出质量；（四）根据以上计算出来的最大固体冲出质量，确定格栅坝的库容量，同时计算出格栅坝的坝体高度；（五）根据坝体周围的坡度情况，计算一旦泥石流溢出之后的深度；（六）根据计算出的泥深和坝体高度，确定格栅坝溢流口的宽度、高度以及格栅坝的坝体宽度；（七）根据沟域的整体特征确定格栅坝的横梁间距离和支墩间的距离；（八）对格栅坝的支墩、翼墙、横梁等的设计工况进行确定。（九）按照格栅坝需要的承载力、稳定性和抗冲刷的能力确定坝体下埋的深度；（十）根据格栅坝的下埋深度，坝体高度，并按照整个设计工况，得出各个环节的具体数据和设计尺寸 。
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2.坝体结构设计
2.1确定格栅坝坝体高度
在确定坝体高度时，需要不断进行改变来进行试算，直到需要拦截的固体的量小于格栅坝的库容，以此来确定格栅坝的坝体高度。
2.2确定格栅段宽度设计泥深
设计的溢流宽应该和实际的格栅宽一致，并且在设计溢流段宽度时需要按照施工段位置、安全要求、流速、泥深、宽度、过流方向等来进行确定。并且过坝泥石流的流量应该小于溢流口的过流能力。
2.3确定支墩间距
格栅坝的支墩有无斜撑的和有斜撑的两种，通常情况下，支墩间距有斜撑的一般是4.8米到6米左右，而无斜撑的间距主要是在3.6米到4.8米之间。但是又因为在溢流状态下泥石流的水压是呈梯形分布的，而且压力值是比较大的，因而为了确保格栅坝的稳定性，就需要将支墩的基础部分往临近部分扩散。
2.4横梁设计工况
因为格栅坝存在非常好的透水性，并且水体和格栅接触面积并不大，所以也就不会有很大的静水压力，所以我们在横梁设计时不需要将水压对横梁的影响考虑在内。并且考虑在应有的范围内，有整体冲击力和大石块的冲击力，所以对于横梁我们考虑三种不同的工况，第一是空库顶部受冲击的横梁，第二是中下部未受冲击的横梁，第三是满库和半库下部横梁。
2.5支墩设计工况
我们在修建格栅坝的坝体竣工之后，需要按照坝体首次发生泥石流，有过小型泥石流，有过大型泥石流等几种不同的工况，对应空库、半库、满库3种情况，再结合相关地理情况，提出相关设计工况。另一方面，在同一工况之内，其余的横梁和深泥中的部分的冲击力度是不一样的。所以我们在进行数据计算时，研究支墩位于横梁底部，这是由于冲击力作用和滑动稳定性的位置没有关联，而在倾覆稳定性方面，顶部受冲击不利于支墩结构 。
3.总结
我们根据已有的相关理论，分别从格栅坝设计步骤、确定格栅坝坝体高度、确定格栅段宽度设计泥深、确定支墩间距、横梁设计工况、支墩设计工况等几个不同的方面进行重点研究，我们分析得出了确定格栅坝格栅间距的办法，在一定程度上改变了之前在设计格栅坝以及其格栅之间间距的不同的理念。参考已有的理论，结合实验资料，总结了格栅坝在泥石流治理中的实际应用，创新性的改变了以前对于坝体各项数据的计算方法,为以后格栅坝在泥石流防治中的应用，提供了新的参考。
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论文作者:刘宇
论文发表刊物:《基层建设》2018年第12期
论文发表时间:2018/7/9
标签：格栅论文; 泥石流论文; 横梁论文; 工况论文; 间距论文; 稳定性论文; 固体论文; 《基层建设》2018年第12期论文;