铁路泥石流防治技术及其发展

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1、第19卷第2期(总第44期)中国铁道科学1998年6月铁路泥石流防治技术及其发展谢修齐沈寿长(铁道部科学研究院西南分院)摘要:扼要介绍了铁路泥石流防治技术。对绕避、排导、拦挡和明洞渡槽等泥石流工程减灾技术的适用条件和减灾效益作了分析总结。为加强泥石流非工程防治技术研究,提出了建立泥石流防灾信息管理系统等方面的思考。关键词:泥石流工程防治技术非工程防治技术防灾信息管理系统1概况泥石流是山区常见的一种自然灾害,我国铁路系统是受害严重的部门之一。灾害主要集中分布在我国中、西部山区铁路沿线,尤以四川、云南境内线路较为突出

2、;东部山区铁路沿线亦时有泥石流灾害发生。据统计,迄今我国大陆铁路沿线已发现的泥石流沟已达1500余条,由泥石流造成的中断行车灾害近300次,其中列车脱轨、颠覆的重大行车事故10余起,有33个车站被淤埋41次,累计中断行车时间超过7500h,之中震惊中外的成昆铁路利子依达特大泥石流灾害,坠毁客车1列,伤亡300余人,损失达2千余万元。建国以来,铁道部与有关路局为保证运输安全,就泥石流减灾作了大量投入,仅成昆线近20年就先后投入了2亿多元,宝成线1981年洪水及泥石流灾后复旧就耗资达3亿多元。至90年代初,我国山区铁

3、路由于修建了大量减灾工程,线路抗灾能力大为提高,从而在安全运输中发挥了重大作用。我国铁路泥石流防治工作大体分为两个阶段,一是建设阶段,即在勘测设计和施工过程中,针对沿线灾害地质环境、水文情势,防患于未然所进行的防治工作。二是运营阶段,是指线路运营中,针对我国勘测设计中漏判,或因环境演变和人为破坏导致的新生灾害点所作的防治工作。铁路泥石流防治工作的主要内容可以概括地用图1表示。2防治技术2.1工程防治技术2.1.1工程对策工程对策一直是铁路防减灾的主要手段,不论是建设阶段还是运营阶段,都被当作减灾收稿日期:1998

4、-06-24谢修齐助理研究员铁道部科学研究院西南分院610031成都第2期铁路泥石流防治技术及其发展61的支柱。实践中有成效的工程对策有绕避、排导、拦挡、拦排结合,明洞渡槽和坡面防护等多种形式。图1铁路泥石流防治系统框图1.绕避规模巨大,活动频繁,对铁路威协很大的泥石流沟,最好采用绕避对策。我国成昆铁路建设中就成功的采用了这种对策避免了很多灾害。该线金沙江峡谷段泥石流沟群的绕避即为一例,成昆线金江站以南有50km线路,受元谋绿叶江大断裂影响,不良地质发育,地形陡峻,泥石流沟群密布达50余条,是成昆南段泥石流最活跃

5、的区段之一。为此,设计时采用了平面或立面绕避对策,对严重泥石流沟或密布山坡泥石流区段,降低高度采用隧道从底部通过,如龙潭隧道、红光隧道。对受对岸洪积扇挤压区段,将线路内移,亦设计隧道通过,如前进隧道、莲地隧道等。对受地形影响,无法平面绕避的白沙沟,上格达沟,则分别采用高墩,大跨桥梁通过。经二十多年运营没有发生流石泥灾害,工程效益显著。2.排导若铁路下游有必要的地形条件,大河又有足够的输移能力,则采用排导工程是最经济有效的对策。排导工程工期短,投资相对较低。使用年限长,因而得以广泛应用。纵坡设计。据工程实践,成功排

6、导沟的纵坡,高浓度泥石流必需大于150‰,浓度较低处需大于120‰。若排导沟纵坡受地形限制无法增大时,可采用提高沟槽输砂能力的办法,把原不规则的天然沟槽改建成规则平整的人工加固沟槽,以提高流速,减小阻力。经室内试验证明,把人工铺砌沟槽的纵坡减小到天然沟槽纵坡的0.85~0.9,其输砂能力尚可不减。断面形式。根据工程实践,排导沟横断面选择,首先要有利于设计洪水时的过流输砂,故宜设计窄深断面为优,以求在其他同等条件下能有较大流速和较高输砂能力。其次宜避免用平底断面,以防在中、小洪水流动分散,流深小使输砂能力骤减而落淤

7、。另外,为防沟底磨损,沟底不宜采用小水时流动过分集中的尖底形式,更不能在集中点设构造缝等抗磨弱点。因此,较好的断面形式为宽深比适中,沟底有横坡的窄底梯形断面或弧形底梯形断面。排导沟未端处理。根据工程实践,泥石流的来砂与大河输移之间常存在着时间上的不连续问题,故排导槽要有一定的长度,以保证与大河衔接,但又不能伸入大河,以免淘刷基础悬空破坏,并需预留一定高度,以利排空。62中国铁道科学第19卷3.拦挡如果泥石流灾害工点没有条件作排导工程,也无法或不宜绕避时可采用拦挡工程。拦挡坝可分为实体坝和穿透坝两种。实体坝是由各种

8、材料修筑成的重力坝,坝顶留溢流口,穿透坝是坝体中部用废旧钢轨或其他材料作成的格栅孔,具有拦粗排细功能。构造上有平面形格栅和构架形格栅两种。近年,经对成昆、宝成线部分实体坝进行的稳定性分析,多数坝体安全度较高,参考国外有关坝体稳定标准和工程实践经验,建议今后坝高<15m的拦挡坝抗滑安全系数可调整为1.10~1.20。≥15m的高坝可调整为1.50。另外,为防止数次泥石流在格

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