急陡沟道物源起动模式及水土耦合破坏机制分析

急陡沟道泥石流物源主要来源是崩塌、滑坡堆积体,堆积体的起动是急陡沟道泥石流冲出量巨大的主要原因。堆积体的物质组成、赋存特征及渗透、径流状态是造成其起动模式不同的本质原因,而较大的纵坡降为其起动提供了良好的地形条件。根据汇水条件及渗透特性设计了2组模型箱试验,模拟坡体内不产生稳定渗透及有稳定渗透条件下的破坏模式。实验表明急陡沟道泥石流起动有"消防管效应"和"坡体流态化"2种基本的模式,前者出现在不饱和或高渗透系数坡体,后者出现在具有一定细颗粒物质的土体中。其中消防管效应仅沿径流路径形成深而窄的侵蚀沟道,且搬运距离与水动力的持续性有关,固体物质搬运作用弱;坡体流态化主要特征为初期的缓慢渗透破坏及后期瞬时流动剪切破坏,侵蚀形成较宽的沟道,且侵蚀量相对较大。     

急陡沟道泥石流起动特征模型试验研究——以汶川县福堂沟为例

急陡沟道泥石流是汶川震区发现的一类特殊泥石流,调查发现其具有物源量大、侵蚀强烈,冲出规模大等特点,是震区地质灾害治理的难点。本文以汶川县典型急陡沟道泥石流福堂沟为原型,分析了其发育条件和特征,并通过模型试验等手段,还原并分析了急陡沟道泥石流起动及形成的过程,以及相应的土体内部参数变化特征。试验显示在20°、25°、30°的坡度和480mL/s、410mL/s、360mL/s的径流量的试验条件下,泥石流分别以不同的方式起动(沟床侵蚀型、滑坡流态化起动型、消防管起动型),同时结合实验过程中土体内部孔隙水压力及体积含水率变化特征的研究,详细还原了相应的泥石流起动全过程。试验数据的分析结果显示,在不同的起动方式下,土体内部的数据变化表现出不同的特征:其中,不同试验条件下的泥石流起动孔隙水压力呈现出规律性差异,即水槽坡度、径流量越大,泥石流所需的起动力越小;此外,坡度越大,土体所需的饱水时间越长,而在相同坡度下,流速越大,预饱水时间越短;研究还发现,泥石流的爆发时间与沟床坡度呈反比,并且径流量越大,泥石流持续时间也越长。基于实验结果,通过相似理论计算得到的泥石流起动流速,与实际情况一致,表明本的研究结论可为汶川震区急陡沟道泥石流的研究提供参考。