一种基于底部边界扰动的高位滑坡碎屑流控流方法及应用

本发明涉及泥石流地质灾害防治，尤其涉及一种基于底部边界扰动的高位滑坡碎屑流控流方法及应用。

背景技术：

1、传统的地质灾害治理技术，如滑坡治理、泥石流防治等，虽然在一般的地质灾害防治中发挥了重要作用，但面对高位远程碎屑流这类具有高速、高能特性的地质灾害时，其防治效果往往不尽如人意。因此，研究并开发一种针对高速远程碎屑流灾害的新型防治技术，对于提高地质灾害防治能力、保障人民群众生命财产安全具有重要意义。

2、传统的地质灾害防治技术通常采用物理或工程措施，如设置挡土墙、护坡、排水沟等，以减缓地质灾害的发展速度或降低其破坏力。然而，在面对高位远程碎屑流灾害时，这些传统技术面临诸多挑战。高位远程碎屑流的一个显著特点是其内部结构的复杂性，通常包括流态化层和非流态化层。流态化层中的物质呈现出类似流体的运动状态，具有极高的动能和势能，而非流态化层则相对静止或运动缓慢。这种复杂的内部结构使得碎屑流在运动过程中展现出多变和不可预测的特性，使得传统的工程措施难以对其进行有效的预测和控制。因此，传统技术在防治高速远程碎屑流灾害时，可靠性较差，难以达到预期的效果。

技术实现思路

1、针对传统地质灾害防治技术在面对高位远程碎屑流时效果不佳的问题，本发明提供了一种基于底部边界扰动的高位滑坡碎屑流控流方法及应用。通过底部边界扰动技术，有效干扰碎屑流中流态化层的形成和运动，实现了对碎屑流的减速和控制，显著提高了防治地质灾害的效果。为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

2、本发明提供的一种基于底部边界扰动的高位滑坡碎屑流控流方法及应用，包括：

3、获取目标区域中碎屑流移动所经过的山体沟道的路径信息；

4、基于所述路径信息，按照预设的间隔距离，在所述山体沟道上规划并确定若干级控流扰流坝的布置点；所述控流扰流坝包括基础体和扰流体；

5、在所述布置点的地面以下部分固定设置所述基础体，用于支撑和稳定所述扰流体；

6、在所述基础体的上端面固定设置所述扰流体；所述扰流体采用横向延伸的多段式柱体结构，包括两个相对且平行的底面、一个水平侧面和一个曲面形侧面，所述曲面形侧面位于所述水平侧面的垂直上方；所述扰流体由前扰流部、中扰流部和后扰流部三段连续部分组成，每部分均为柱体结构，每部分之间保持高线连续且一致，每部分的高线均垂直于山体沟道的轴向铅锤面；所述前扰流部与山体沟道的轴向铅锤面相交时形成凹向山体沟道下游方向的第一弧线，所述中扰流部与所述山体沟道的轴向铅锤面相交时形成凸向铅锤上方向的第二弧线，所述后扰流部与所述山体沟道的轴向铅锤面相交时形成凹向山体沟道上游方向的第三弧线，所述第一弧线与所述第二弧线相切相连，所述第二弧线与所述第三弧线相切相连。

7、进一步地，在所述布置点的地面以下部分固定设置所述基础体，包括：

8、在所述布置点的地面，按照预定的位置和尺寸打若干桩基孔，并在每个孔中设置相对应的桩基；所述桩基采用钢筋混凝土结构；

9、在所述桩基的上端，固定设置一个预定形状和尺寸的承台；所述承台的上端面确保水平设置，所述承台采用钢筋混凝土结构；

10、所述桩基与所述承台共同组成所述基础体。

11、进一步地，所述方法还包括，所述第二弧线采用水滴状曲线。

12、进一步地，所述方法还包括：在所述曲面形侧面表面铺设钢板结构，用于增加所述曲面形侧面表面的抗磨蚀能力。

13、进一步地，所述方法还包括：在沿着山体沟道轴向方向上，所述前扰流部、所述中扰流部和所述后扰流部的水平尺寸分别按照3：5：2的比例进行设计和配置。

14、进一步地，所述方法还包括：所述第一弧线、所述第二弧线和所述第三弧线的半径尺寸，分别按照8：5：3的比例进行设计和配置。

15、进一步地，所述方法还包括：所述中扰流部的垂直高度是其沿着山体沟道轴向方向上水平尺寸的二分之一。

16、进一步地，按照预设的间隔距离，在所述山体沟道上规划并确定若干级控流扰流坝的布置点，包括：

17、获取所述山体沟道的纵比降数据；

18、基于所述纵比降数据，判断所述山体沟道是否存在由缓变陡区段；

19、若是，则排除所述由缓变陡区段；

20、在选定的山体沟道区段上，按照预设的间隔距离，规划并确定若干级控流扰流坝的布置点。

21、进一步地，按照预设的间隔距离，在所述山体沟道上规划并确定若干级控流扰流坝的布置点，包括：

22、获取所述山体沟道的宽窄数据和弯曲度数据；

23、基于所述宽窄数据，判断所述山体沟道是否存在由窄变宽区段；若是，则优先选择所述山体沟道由窄变宽区段；

24、基于所述弯曲度数据，判断所述山体沟道是否存在沟道顺直区段；若是，则优先选择所述山体沟道的沟道顺直区段；

25、在选定的山体沟道区段上，按照预设的间隔距离，规划并确定若干级控流扰流坝的布置点。

26、进一步地，按照预设的间隔距离，在所述山体沟道上规划并确定若干级控流扰流坝的布置点，包括：

27、获取所述山体沟道的地层结构分布数据；

28、基于所述地层结构分布数据，判断所述山体沟道是否存在基岩地层结构区段；若是，则优先选择所述山体沟道的基岩地层结构区段；

29、在选定的山体沟道区段上，按照预设的间隔距离，规划并确定若干级控流扰流坝的布置点。

30、本申请的一种基于底部边界扰动的高位滑坡碎屑流控流方法及应用至少具有以下有益效果：

31、首先，通过在山体沟道上布置多级特定设计的扰流体的方法，实现了对碎屑流的有效扰动，打破了流态化层的稳定状态，干扰了碎屑流运动过程中的流态化层形成，进而达到了减速和降低破坏力的效果。

32、其次，通过精心设计的扰流体结构，特别是包括凹向下游的第一弧线、凸向上的第二弧线和凹向上游的第三弧线，实现了对碎屑流内部流态化层的有效扰动和破坏，进一步降低了碎屑流的运动速度和破坏力，提升了防治地质灾害的效果。

技术特征：

1.一种基于底部边界扰动的高位滑坡碎屑流控流方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种基于底部边界扰动的高位滑坡碎屑流控流方法，其特征在于，在所述布置点的地面以下部分固定设置所述基础体，包括：

3.根据权利要求1所述的一种基于底部边界扰动的高位滑坡碎屑流控流方法，其特征在于，还包括，所述第二弧线采用水滴状曲线。

4.根据权利要求1所述的一种基于底部边界扰动的高位滑坡碎屑流控流方法，其特征在于，还包括：在所述曲面形侧面表面铺设钢板结构，用于增加所述曲面形侧面表面的抗磨蚀能力。

5.根据权利要求1所述的一种基于底部边界扰动的高位滑坡碎屑流控流方法，其特征在于，还包括：

6.根据权利要求1所述的一种基于底部边界扰动的高位滑坡碎屑流控流方法，其特征在于，还包括：

7.根据权利要求1所述的一种基于底部边界扰动的高位滑坡碎屑流控流方法，其特征在于，还包括：

8.根据权利要求1所述的一种基于底部边界扰动的高位滑坡碎屑流控流方法，其特征在于，按照预设的间隔距离，在所述山体沟道上规划并确定若干级控流扰流坝的布置点，包括：

9.根据权利要求1所述的一种基于底部边界扰动的高位滑坡碎屑流控流方法，其特征在于，按照预设的间隔距离，在所述山体沟道上规划并确定若干级控流扰流坝的布置点，包括：

10.根据权利要求1所述的一种基于底部边界扰动的高位滑坡碎屑流控流方法，其特征在于，按照预设的间隔距离，在所述山体沟道上规划并确定若干级控流扰流坝的布置点，包括：

技术总结本发明提出了一种基于底部边界扰动的高位滑坡碎屑流控流方法及应用。该方法通过获取碎屑流经过的山体沟道路径信息，按预设间隔在山体沟道上规划并确定多级控流扰流坝的布置点。扰流坝由基础体和扰流体构成，扰流体采用特殊的多段式柱体结构，能通过其独特形状对碎屑流产生扰动。当碎屑流经过扰流坝时，其流态化层被打破，底部物质受扰动并向上运动，导致内部物质对撞，从而降低碎屑流的运动速度和破坏力。此方法能够可靠地减速和控制碎屑流，其关键在于干扰碎屑流的流态化层形成。在应对高速远程碎屑流灾害时，这种方法可靠性强，从而显著提升了地质灾害防治的效果。技术研发人员：黄海,杨永杰,张雨琪,龚诚,李元灵,张佳佳,田尤,高波受保护的技术使用者：中国地质科学院探矿工艺研究所技术研发日：技术公布日：2024/10/10