滑坡碎屑流消能桩结构动力计算与设计方法

摘要

滑坡碎屑流由于体积大、速度快和运动距离远的特性，常常在下游造成较大破坏形成严重的自然灾害。基于消能桩与滑坡碎屑流结构的动力相互作用过程，采用功能原理和结构力学方法，推导了消能桩对滑坡碎屑流能量耗散的理论计算模型。首先，通过冲击力计算模型获得滑坡碎屑流冲击力的垂向分布；其次，由悬臂梁挠曲变形的关系确定其抗弯反力；然后，根据滑坡碎屑流在坡面上流动的面积、厚度估算消能桩的反力，以及在反力方向上碎屑流通过的距离；最后，计算单根桩的动能耗散量。采用推导的公式进行消能桩的优化设计：综合考虑下游防护对象的位置和滑坡体的堆积位置，计算消能桩的“消能效益”,确定消能桩的数量；根据最大块石的冲击力作用，计算需要消能桩的排数，从而确定消能桩的排布设计。选取一个滑坡碎屑流实例，采用上述理论计算模型设计消能桩，计算出消能桩的数量和排数，并根据计算结果进行优化布设。结果表明，该模型适用于消能桩的优化设计与应用。

关键词

滑坡碎屑流 / 消能桩 / 动力计算 / 优化设计