黏性泥石流对球型大颗粒启动的临界条件分析

泥石流是一种破坏力巨大的地质灾害，其破坏力主要来源于浆体中裹挟的大颗粒。相近速度情况下，相同体积的大颗粒比液相浆体拥有更大的冲击力。本文针对黏性泥石流沟内大颗粒的滚动启动，建立了合理并且较为简洁的计算模型。水流条件是泥石流爆发的关键因素，通过分析计算球型大颗粒在浆体冲击下受到的上举力、推移力、有效重力等，考虑支承颗粒和启动颗粒相对位置的随机分布问题，求解大颗粒临界启动时的力矩平衡方程，得到对应的上游来流临界条件。临界启动流速公式符合普适性规律，并且通过计算流体软件FLUENT对3个典型算例的数值模拟，得到的数值解与理论解吻合得较好。本文结论对黏性泥石流沟的防治工程设计，特别是水石分流中排水流量的计算具有一定借鉴意义。