甘肃肃南县长达坂沟泥石流成灾机理和防治措施建议

长达坂沟"7·4"泥石流危害巨大。结合沟道发育特征和泥石流堆积形态,分析了以滑坡、崩塌和坡面风化侵蚀为泥石流潜在物源的转化特征,探讨了"7·4"泥石流的径流过程和成灾机理,并对其发展趋势进行了预测。认为长达坂沟泥石流目前处于发展壮大期,沟道物源的转化具波浪形缓急过程,排导沟渠坡降比和过流断面的变化是影响阵流运动形态的关键,也是长达坂沟泥石流成灾的主要控制因素。最后,针对"7·4"泥石流发育特征和成灾模式,探讨了"柔性桩板墙高坝拦挡+顺直排导"的工程措施在长达坂沟泥石流防治中的应用可行性。     

黏性泥石流沟道侵蚀启动机制研究

黏性泥石流具有非常强的侵蚀能力,在其运动过程中不断地对沟道进行下蚀和侧蚀,并将沟道中大量的松散物质带走,增大了泥石流的危害性。根据黏性泥石流本构模型和土体抗剪强度理论,以极限分析的上限定理为工具,在假定沟床以圆弧面侵蚀的条件下,研究了黏性泥石流运动对沟道土体的侵蚀启动机制,建议了相应的计算公式和判断准则,讨论了泥石流重度、沟道坡降、土体强度等因素对沟道土体受泥石流侵蚀启动速度的影响。     

泥石流排导槽及其优化设计研究

泥石流排导槽是泥石流治理的一项重要工程措施，使用几十年来，效果良好，一直在治理中起着举足轻重的作用，本文采用理论推导结合实际数据分析，得出一些重要的设计公式，把原来需凭经验确定的参数通过公式进行确定，同时对各类型结构排导槽的应用优化分析，建立优化模型，找出其朵在联系及适宜范围，为泥石流排导槽的设计及推广应用确定了科学依据。     

泥石流排导槽研究进展及发展方向

泥石流是我国最常见的地质灾害之一,在5.12汶川地震后表现得尤为突出。排导槽作为一种结构简单、经济适用的防护措施在泥石流的防治工程中发挥了重要作用。本文简要阐述了泥石流排导槽的发展历程,重点分析比较全衬砌槽和软基消能型槽的结构特点、排导原理、优缺点及适用范围,其中全衬砌槽束水冲砂的特点增加泥石流的排泄,减少淤积,适于下游有广阔停淤区域或主河有足够输移能力的泥石流;而软基消能槽设置贯穿型横向潜槛,增大摩擦,降低流速,适于下游有城镇、铁路、工厂等重要基础设施的泥石流;分别从横纵断面优化、材料选择等角度总结了排导槽的研究进展:初步界定排导槽合理纵比降为3°～10°;横断面上对矩/梯形、圆形、V形等几种主要槽型水力条件进行分析比较,得出圆形断面最优;尝试运用高强混凝土等新型材料或结构增加排导槽的抗磨强度,延长其使用年限;综合考虑泥石流地质地貌背景、水文条件、施工难易程度、经济与否等多方面因素,选择最合适的排导工程;指出随着各项土木工程中生态需求的日益增长,今后研究工作中应加强模型试验,尤其是交错齿槛等生态型泥石流排导槽的研究,进一步完善泥石流排导槽的优化设计体系。     

白龙江中上游泥石流形成条件与成灾模式探讨

白龙江中上游泥石流发育极为严重,危害、威胁巨大,研究该区泥石流的成灾模式和致灾模式对泥石流灾害防治、国土空间规划、生态文明建设具有重要的科学意义和实践指导价值。文中在分析白龙江流域中上游241条泥石流形成条件的基础上,对泥石流的成灾模式、致灾模式及泥石流防治进行了分析。研究结果表明:（1）泥石流受地形地貌影响显著,高差大于1000 m占总数74.3%,主沟沟床纵比降>200‰占总数93.4%;（2）众多滑坡体物源沿着坪定-化马断裂带呈条带状分布,泥石流物源主要来源于千枚岩、变质砂岩、残坡积层、黄土等软弱地层的崩塌、滑坡体,物源分布与下伏基岩坡向关系不大;（3）该区泥石流按地貌特征分主要有沟谷型泥石流（占总数69.7%）、坡面型泥石流（占总数30.3%）,基于固体物质补给方式划分泥石流成灾模式主要有重力侵蚀补给型（占总数71%）、坡面侵蚀冲蚀补给型（占总数10%）、沟床侵蚀补给型（占总数19%）;（4）泥石流主要的致灾模式为溃决-冲毁、冲积-淤埋、爬高-堆积、侵蚀-坍塌、淤埋-掩埋、堰塞-次生灾害;（5）重力侵蚀补给型泥石流重点防治沟内重大灾害体,坡面侵蚀冲蚀补给型泥石流防治以拦挡、排导工程为主,沟道侵蚀补给型泥石流防治以清淤、排导为主。     

V型排导槽内泥石流流速横向分布探讨

V型排导槽内泥石流流速的横向分布是一个与设计密切相连的非线性分布,直接关系到排导槽横断面各位置泥石流冲击力、磨蚀力等特征参数的定量计算。但目前流速公式多针对矩形槽,规范中没有关于该流速横向分布相应条款,因而导致部分已建V型排导槽因磨蚀或淤积而防治失效。鉴于此,本文试图通过合理假设,推导出泥石流流速横向分布计算公式,并以在建雅(安)泸(沽)高速公路沿线的某沟泥石流防治为工程背景,验证其具有一定的适用性,可供相关研究与设计参考。     

康定雅拉河无名沟崩滑坡面泥石流峰值流速流量的沿程变化特征

在分析崩滑坡面泥石流的基本特征和其峰值流速流量一般规律的基础上，以康定雅拉河无名沟1995年的百年一遇泥石流为研究示范，在了解该流域的基本特征，分析该次泥石流的形成，容重、颗粒组成等基本特性的基础上，用弯道超高的理论和用古乡沟泥石流建立的流速计算公式，计算测量断面的流速及泥石流峰值流速沿程变化，用形态调查法分析计算不同断面的泥石流流量，并分析其沿程变化，通过分析可知崩滑坡面泥石流峰值流速与流量在整个流通过程是逐步变化的，在靠近物源区，流量随着物源的加入逐步增加，而流速随着能量的消耗逐渐减少，在靠近堆积区由于坡降的减小，流速与流量呈减小的趋势，崩滑坡面泥石流峰值流速泥石流流速也有一个相对的匀速段，但这个匀速段的长度较短，崩滑坡面泥石流峰值流量过程的沿程变化曲线接近于正态分布，此类泥石流防治中的拦挡措施要注意充分利用其在坡降减小的过程中流速和流量迅速降低的特征，而其排导措施要注意到此类泥石流的高阻力特征，注意保证排导槽的足够坡度。     

基底侵蚀作用下泥石流动力过程分析

基底侵蚀是运动物体与浅层地表在沿非滑动接触面剪切的时候而产生的相互作用,该作用可以改变泥石流系统的动力作用机制,从而影响泥石流的危害程度,是泥石流研究中的一项重要议题。本研究提出侵蚀率概念,分析了初始运动物质与夹带物质系统的侵蚀关系;同时建立了相关的数学模型和流变本构的数值实现,构建了数值模拟试验进行参数化评估。详细阐述了基底侵蚀作用对泥石流运动行为和整体流动性的影响。选取的流变模型和参数会产生比较好的模拟结果,侵蚀速率概念以及无量纲形式和动态模型的提出会给具有强烈侵蚀泥石流分析提供一套科学的潜在应用,也为地质灾害防治提供一定的技术参考。     

后沟泥石流的成因机制及其防治方案分析

后沟一旦再次暴发泥石流将对沟口居民生命及财产的安全构成严重威胁,通过详细勘查,在综合分析了该泥石流沟的形成条件、成因机制和引发因素等基础上,得出了该沟再次暴发较大规模泥石流可能性大。结合沟口保护对象、已有排导工程及沟道地形特征等详细阐述了该沟的拦、排条件的可行性,通过分析表明,该沟的排导条件较差,可采用拦停结合的思路来治理。     

泥石流V型排导槽防治理论及应用研究

泥石流是造成云南省直接经济损失最高的地质灾害。云南省在防治泥石流方面总结出一套“稳、拦、排、截”等工程和植物措施相结合的综合治理办法,V型槽属排导措施中的一种。在云南31条泥石流防治工程实验与实践中,突破泥石流排导最小纵坡和槽型最小曲线半径的理论限制,创造了在部分沟段排导槽最小纵坡3‰、最小曲线半径仅为槽宽的3倍仍能顺畅排导泥石流的效果,改善了纵坡连接代数差的范围,认识到平面曲线段(弯道拐点)和纵坡变坡点不能叠加的问题,发展了复式V型槽。     

速流结构防治泥石流的理论及应用

作为一种公路沿线发育的地质灾害，泥石流是路基、路面及相关建、构筑物最强烈的毁损动力。为了防治泥石流公路灾害，作者开发了速流结构。该结构由汇流槽和速流槽组成。其中汇流槽的侧墙长度、高度’、厚度等参数通过泥石流沟形态及其冲击力综合确定；而速流槽的宽度、侧墙及纵横断面则由泥石流排泄量、流速、锁固桩及流体性质综合确定。根据公路穿越速流结构的方式，将速流结构分为底越式和顶越式2种。速流结构对于解决具有大冲大淤特性的冲淤变动型沟谷泥石流灾害具有重要应用价值。据此可以确保穿越泥石流沟的公路构、建筑物的安全与稳定．确保公路交通有序进行。此外，文章对速流结构的一些子结构，如速流槽侧墙及锁固桩进行了力学分析。位于川西南西昌-木里干线公路的平川泥石流属于典型的冲淤变动型沟谷泥石流。该沟长度8．2km，沟床平均比降0．181，平均流速9．0m／s，沉积区宽度500m左右。为了确保该段公路交通的有序进行，作者干1999年实施了平川泥石流速流结构。通过2000年以来的研究及现场测试，显示了该防治结构的优越性。但是，作为一种特殊的水工结构，泥石流对速流结构的磨蚀作用是比较强烈的。因此，开展速流结构的抗冲、抗撞研究是进一步研究具有重要价值。     

底越式速流结构计算原理

速流结构是公路泥石流防治体系中常用且有效的工程措施之一。文章基于底越式速流结构的受荷模式及边界条件,将汇流槽视为三次超静定梁,运用结构力学方法求解侧墙及嵌固桩的内力;将速流槽与嵌固桩引入Winkler模型,用弹性地基梁理论求解速流槽内力、位移及地基反力,由此提出底越式速流结构计算理论。以平川泥石流防治工程为例,进行内力计算。     

震后深切拉槽型泥石流成因模式、暴发特点与防治:以四川九寨沟牙扎沟为例

以四川九寨沟地区牙扎沟泥石流为研究对象,通过数次野外调查及历史资料的统计,详细研究该泥石流的暴发特点、临界雨量及暴发成因,在成因模式分析的基础上提出相应的防治方案。研究结果表明:泥石流具有隐蔽性、突发性、破坏性和输沙能力较强的暴发特点;汶川地震后泥石流暴发的临界雨量仅为2008年“5·12”汶川地震前的一半,2014年至今流域未发生泥石流,临界雨量有逐渐恢复的趋势;短历时强降雨、深切拉槽式物源补给和高陡的地貌条件是泥石流暴发的根本原因;泥石流的成因模式为“降雨渗流、岩土饱水、山洪冲击、沟道深切拉槽、溯源侵蚀、冲刷淘蚀、岸坡侧蚀坍塌、悬移滚动”。这种震后 “拉槽”式泥石流治理应在提高设防标准和优化治理结构形式的同时,以控制集中区物源启动为主、拦挡为辅的防治思路为指导。研究结果可为该地区类似泥石流的防治及预警提供借鉴。     

基于分形理论和模型试验的沟道物源动储量评价模型

汶川地震后,大量松散固体物源堆积在沟道中,使沟道泥石流发生的概率激增。准确的计算泥石流沟道物源的动储量一直是泥石流物源统计的难点。文章以七盘沟下游主沟段沟道物源为研究对象,在实地勘查、资料收集的基础上,以室内模型试验为研究手段,引入分形理论将复杂的土体粒度成分用分维值定量描述,研究不同沟道堆积体在不同降雨作用下的侵蚀规律,建立以降雨强度和分维度为双影响因子的动储量评价模型。研究表明:粗粒土不易起动,但在充足的水动力条件下,侵蚀作用会成倍放大;上细下粗土发生泥石流时侵蚀变化和总的侵蚀规模较小,这种粒序分布形式有益于沟道的稳定;上粗下细土与粗粒土的侵蚀现象类似,但发生大规模泥石流的降雨阈值低于粗粒土;沟道物源中,侵蚀作用效应的排序为:溯源侵蚀>下切侵蚀>侧缘侵蚀>潜蚀;文章所拟合的公式适用于宽缓型沟道泥石流,对于窄陡型沟道泥石流存在一定的局限性。     

基于面积?高程和面积?坡度积分的泥石流物质供给能力分析

松散物质是流域侵蚀演化的产物,对于泥石流流域而言,物质供给能力影响着泥石流的易发程度和活动频率。以岷江上游都江堰—汶川部分区域147个泥石流小流域为例,运用面积?高程法和面积?坡度积分对流域地貌演化阶段和侵蚀强度定量划分,并结合地貌演化阶段和侵蚀强度开展泥石流物质供给能力研究。研究结果表明:采用单一的地貌演化阶段或侵蚀强度解释泥石流的易发程度具有一定局限性,泥石流暴发主要集中于壮年期、壮年偏幼年期及侵蚀强度Ⅲ～Ⅴ级;随着物质供给能力的提升,泥石流的暴发率上升,而面积对泥石流的暴发有一定限制作用,初步确定研究区内供给能力处中、强、极强三种水平泥石流流域,其优势发育面积范围分别为:20～35 km2、10～50 km2、10～40 km2;对于物质供给能力水平较高、面积处于优势发育范围内、且长期未有明显泥石流活动迹象的流域,应进一步排查流域松散物质储量和分布特征,确定泥石流活动稳定性,采取合理的防灾减灾措施。     

贵州紫云地区上泥盆统风暴重力流沉积特征及地质意义

贵州紫云地区上泥盆统代化组以海相碳酸盐岩为主,该组地层发育多套重力流沉积及两套风暴岩的沉积,其中重力流沉积主要以多期块状杂基支撑的砾屑灰岩组成的碎屑流充填为特征,而风暴岩沉积特征主要包括侵蚀构造、洼状交错层理、递变层理及泄水构造等。通过研究发现,本区风暴重力流共发育3种沉积序列组合,这3种序列组合代表了较深水的古地理环境,这就证实了滇黔桂盆地在泥盆纪台地间槽盆环境的存在,其风暴岩的发现指示了研究区晚泥盆世应位于赤道附近的低纬度区域,气候温暖,水体清洁。     

泥石流沉积相模式

共划分泥石流沉积为6种类型或相即A相泥石流层,B相类泥层,C相冲刷层,D相泥流层;E相泥流层,A1相细粒泥石流层。标准的泥石流相模式是从底层的泥层D相开始,往上为A相、C霜。且以C相为沉积间断标志。     

Initiation process of debris flows on different slopes due to surface flow and trigger-specific strategies for mitigating post-earthquake in old Beichuan County, China

The 12 May 2008 Wenchuan earthquake (Ms 8.0) in China, produced an estimated volume of 28 × 10⁸ m³ loosened material, which led to debris flows after the earthquake. Debris flows are the dominant mountain hazards, and serious threat to lives, properties, buildings, traffic, and post-earthquake reconstruction in the earthquake-hit areas. It is very important to understand the debris flow initiation processes and characteristics, for designing debris flow mitigation. The main objective of this article is to examine the different debris flow initiation processes in order to identify suitable mitigation strategies. Three types of debris flow initiation processes were identified (designated as Types A, B, and C) by field survey and experiments. In “A” type initiation, the debris flow forms as a result of dam failure in the process of rill erosion, slope failure, landslide dam, or dam failure. This type of debris flow occurs at the slope of 10 ± 2°, with a high bulk density, and several surges following dam failure. “B” type initiation is the result of a gradual increase in headward down cutting, bank and lateral erosion, and then large amount of loose material interfusion into water flow, which increases the bulk density, and forms the debris flow. This type of debris flow occurs mainly on slopes of 15 ± 3° without surges. “C” type debris flow results from slope failures by surface flow, infiltration, loose material crack, slope failure, and fluidization. This type of debris flow occurs mainly on slopes of 21 ± 4°, and has several surges of debris flow following slope failure, and a high bulk density. To minimize the hazards from debris flows in areas affected by the Wenchuan earthquake, the erosion control measures, such as the construction of grid dams, slope failure control measures, the construction of storage sediment dams, and the drainage measures, such as construction of drainage ditches are proposed. Based on our results, it is recommend that the control measures should be chosen based on the debris flow initiation type, which affects the peak discharge, bulk density and the discharge process. The mitigation strategies discussed in this paper are based on experimental simulations of the debris flows in the Weijia, Huashiban, and Xijia gullies of old Beichuan city. The results are useful for post-disaster reconstruction and recovery, as well as for preventing similar geohazards in the future.     

公路泥石流防治结构冲磨性能优化研究

作为山区公路一种典型地质灾害的泥石流是液相泥浆与固相岩土的二相混合流,对防治结构的磨蚀破坏极其严重,使防治结构的有效使用寿命缩短35%~50%,降低了防治结构安全性能,严重威胁公路交通的正常运营。为增强防治结构耐久性、提高公路交通的安全性能,作者通过泥石流与防治结构的偶合作用、流体力学理论与固体磨蚀原理,从结构设计和构造材料两方面对防治结构的抗磨性能进行了研究,创建了既能避免泥石流直接冲撞、又能降低泥石流磨损的防治结构轴线方程。根据磨蚀量计算理论,对四川西昌平川泥石流防治结构的磨蚀量进行对比计算,优化后的磨蚀计算量约为优化前的36%,抗御泥石流冲击磨蚀的能力得到显著地增强,显示了优化防治结构的优越性。研究成果为合理设计速、排结构与拦渣坝等防治结构提供了理论依据。但是,作为2相流的泥石流,对防治结构的粘滞、摩擦作用是一个非常复杂的过程,也是正确计算磨蚀量的关键参数之一。因此,进一步展开泥石流体物性研究具有重要价值。     

沟岸侧蚀对泥石流形成和运动过程的影响

沟岸被侧蚀掉的松散物质会通过动量交换将能量传递给龙头,从而影响泥石流的形成和运动过程。前人建立了许多模型来研究泥石流的侵蚀过程对泥石流形成和运动过程的影响,但是模型中大多以底蚀作用为前提条件。通过侧蚀模型和底蚀模型两种水槽实验的对比,针对泥石流的形成和运动过程展开研究。实验发现侧蚀作用更有利于泥石流的形成和运动,泥石流的龙头高度和速度都有波动特征,但侧蚀作用使得这种波动特征更加明显。侧蚀作用使得泥石流的龙身速度更快于龙头速度,龙身颗粒源源不断地堆积于龙头,使得龙头有较大的高度和附加坡降,因此,侧蚀条件下龙头的速度更快。