中国公路泥石流研究

公路泥石流是指发育于公路沿线并对公路桥涵、路基路面及相应防护结构具有冲击毁损和淤埋破坏的病害类型。丰富的物源、具有焚风效应的气象条件以及泥石流沟轴线与区域新构造应力场主压应力方向一致等是形成大型泥石流的宏观背景。将泥石流概化为固、液两相流体,运用两相流理论、泥沙运动力学、Bingham流变方程和Bagnold颗粒相互作用试验结果等,初步建立了泥石流固-液分相流速计算方法、基于泥石流在防治结构表面及泥石流沟岸产生的冲击形迹建立的反求泥石流冲击力计算方法以及泥石流磨蚀力计算方法。开发了速流结构、泥石流隧道及翼型墩汇流结构等10余种防治技术,集成了拦-汇-排等多种综合治理模式。据此撰写了《公路泥石流防治工程设计、施工指南》。实施了60余个防治工程。效果显著。研究成果初步构建了公路泥石流理论及技术体系。     

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。     

G217天山公路典型泥石流沟危险性评价研究

泥石流是新疆天山公路的主要地质灾害之一。在泥石流危险度评价模式的基础上,结合泥石流对公路的作用特点及危害程度,建立了天山公路泥石流危险度评价理论体系。此理论在天山公路泥石流危险度评价中得到了很好的验证。同时,此理论体系对公路泥石流危险度量化指标和分级评判标准,具有极大的使用价值。运用灰色关联法进行天山公路典型泥石流沟危险度计算后发现,其计算值离异程度小,可靠性强,结果较为理想。这些评价参数最终为泥石流病害治理提供了一个很好的指导。     

泥石流运动衰减动力学初步研究

我国公路泥石流病害严重，泥石流淤埋公路构建筑物是一类常见的公路泥石流病害类型。泥石流衰减动力学是防治泥石流淤埋病害的重要关键技术，也是泥石流运动学、动力学研究的核心问题之一。本文作者运用泥沙运动力学及流体力学原理，初步建立了泥石流固相颗粒和液相浆体的能量衰减条件，把泥石流衰减模式概化为两类，即能量抑制衰减和能量自由衰减；通过泥石流沉积模型试验，得到了不同粘度泥石流体的沉积扇变化形态，随着泥石流体粘度的增大，沉积扇边缘变陡、扩展范围变小、纵轴线长度减小等结论与实际情况吻合；初步建立了泥石流能量衰减速率计算方法。研究成果为防治公路泥石流病害奠定了基础。     

坝底乡小河沟泥石流危险性评价及治理

"5·12"汶川大地震引发了大量的次生地质灾害,致使北川县坝底乡小河沟有诱发泥石流的危险。对坝底乡小河沟泥石流发育条件、形成演化和运动特征进行分析,总结泥石流的主要特征并进行危险性分区,计算出泥石流的特征值,提出防治工程治理方案。达到建立一套分析泥石流形成、运动特征与防治工程措施之间行之有效的新思路,把野外调查、现场试验、分析评价和防治的方法推广至该类泥石流沟。     

泸(定)石(棉)高速公路沿线地质灾害类型及成因

泸石高速公路位于四川省雅安市和甘孜州境内,公路沿线地质条件复杂,地质灾害类型多,形成原因复杂,对公路的修建和运行构成危害。为了提高道路安全,在大量实地调查和资料整理的基础上,分析了泸石路地质灾害的类型、成因并提出了相应防治对策。结果表明:1泥石流、滑坡是泸石路的主要地质灾害类型,但崩塌也是不可忽视的地质灾害;2地形地貌、地层岩性等地质环境因素和人类工程活动是公路沿线地质灾害发育的主要成因;3针对不同的地质灾害类型,提出了针对性的防治对策。     

泸(定)石(棉)高速公路沿线地质灾害类型及成因

泸石高速公路位于四川省雅安市和甘孜州境内,公路沿线地质条件复杂,地质灾害类型多,形成原因复杂,对公路的修建和运行构成危害。为了提高道路安全,在大量实地调查和资料整理的基础上,分析了泸石路地质灾害的类型、成因并提出了相应防治对策。结果表明:1泥石流、滑坡是泸石路的主要地质灾害类型,但崩塌也是不可忽视的地质灾害;2地形地貌、地层岩性等地质环境因素和人类工程活动是公路沿线地质灾害发育的主要成因;3针对不同的地质灾害类型,提出了针对性的防治对策。     

山区公路地质灾害减灾决策支持系统——以西藏古乡沟泥石流为例

由于复杂地形条件和地质条件以及降雨、地下水等因素的影响,山区公路易受到泥石流、滑坡、崩塌、溜砂坡等地质灾害的危害。文章在对山区公路地质灾害模型研究和分析的基础上,建立了滑坡稳定性分析、泥石流活动性分析、泥石流危险范围预测与危险性分区、滑坡区公路整治方案优选、拦砂坝优化设计等灾害分析模型和减灾决策模型,通过数据库、分析模型和决策模型的集成,建立了基于组件式GIS的山区公路地质灾害减灾决策支持系统。作为系统应用的实例,文章最后讨论了系统在古乡沟泥石流危险范围预测的应用,预测了一定条件下泥石流堆积扇上的泥深,泥石流运动过程中出现的最大泥深、最大速率、最大动量和最大动能,为古乡沟泥石流的预防和治理提供了科学依据。     

泥石流防治工程经济效益评价研究

地质灾害防治工程可行性研究报告需要编写经济社会、环境效益综合评价。目前我国几百个泥石流防治工程及三峡水库区200多滑坡治理工程的可行性研究报告，均为定性的简单叙述，将灾害体危害范围内的承灾体价值总量作为经济效益，不能充分说明防治工程的重要性，提供了错误的决策依据。针对上述问题，文章研究了泥石流防治工程经济效益定量化评估模型和评估方法。为地质灾害设计单位使用，提高地质灾害防治工程可行性研究水平。泥石流防治中工种经济效益为投资者投入资金，灾害防治企业建设防治工程而减少承灾体的最大可能经济损失与投资者投入的资金之比。防治工程资金利税率=地质灾害最大可能经济损失-防治资金投入／防治资金收入；防治工程直接经济效益：最大可能经济损失-防治资金投入；投入产出比=防治资金投入：最大可能经济损失。泥石流防治工程经济效益评价方法第一步进行泥石流危害范围内的承灾体调查。第二步进行泥石流防治工程经济效益评价。其内容包括：防治工程概况；经济评价基本数据；经济效益计算；经济效益评价。该文以湖南省郴州市北湖区南溪泥石流为案例，进行了经济效益评价。     

天山公路地质灾害决策支持地理信息系统的设计研究

天山公路由于其特殊复杂地形、地质条件及受降雨、地下水等因素,严重影响其正常通行,同时天山公路还经常受到泥石流、滑坡、崩塌、溜砂坡等地质灾害的危害,这对该公路稳定性和沿线居民的安全性都具有一定的威胁。因此,运用先进的技术手段,建立一套适应于天山公路的地质灾害决策支持信息系统就显得尤其重要。该系统的建立,对天山公路的建设改造和管理提供了强有力的支持。天山公路地质灾害决策支持地理信息系统利用强大的ArcEngine开发组件,针对新疆天山公路实际,引入RS、GIS的相关理论、方法和技术分析手段,采用相应的数学分析评价模型,对提高天山公路地质灾害防治管理水平和地质灾害的有效防治,以及评价决策等方面,都具有重要的意义。     

基于层次分析法的可拓学理论在山区公路泥石流危险性评价中的应用

基于可拓工程方法,在物元模型理论的基础上建立了公路泥石流危险性评价的物元模型,并采用层次分析法计算物元模型中各评价指标的权系数。通过实际公路泥石流危险性等级的关联度计算,对四川地区雅泸高速公路的5条泥石流沟进行了评价,得出与实际相符合的结论。并与其他评价方法相比表明：该方法不仅可以应用在泥石流危险性评价上,而且所得的结果会更加合理,具有较好的适用性。     

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。     

泥石流防治工程可靠性的超越概率

根据降雨频率重现期统计结果,汶川地震灾区近年来毁坏或失效的泥石流防治工程大多与设计标准降雨频率关系不明显,但与大暴雨和特大暴雨雨强关系密切。所以,在泥石流防治工程可靠性评价方法中,可以引入超越概率的概念,亦即发生超出设计标准降雨频率的工程毁坏或失效概率。本文采用数理统计方法,以震区都江堰泥石流工程为例,讨论了泥石流防治工程的超越概率问题。建立了以雨强为标准的超越概率统计模型。     

甘肃省泥石流暴雨洪峰流量计算方法探讨

作为泥石流流量计算过程中一个关键的步骤,暴雨洪峰流量计算方法选取的准确与否直接关系到防治工程的经济合理性、技术可行性、安全可靠性等。根据勘查规范,同时结合不同的工程实例,对暴雨洪峰流量计算方法的选取,以及不同方法所得的计算结果进行了分析,对泥石流防治工程勘查设计有借鉴意义。     

基于模糊可拓分析法在泥石流危险度评价中的应用

在可拓学理论基础上添加了模糊数学的思想,形成了一种基于模糊数学的可拓学分析方法。以辉南县庆阳镇雨季发生的泥石流地质灾害为例,采用模糊数学的可拓学理论综合考虑泥石流沟的危险度水平,综合各影响因素对泥石流危险度进行了合理的评价,并提出了具体的治理方案。     

川藏公路二郎山隧道和平沟泥石流特征研究与治理设计

泥石流作为地质环境较差的山区的主要自然灾害之一,对于泥石流的研究思路的进一步发展和完善,在很大程度上将对山区的工程建设有很重要的指导意义。从工程地质研究思路的角度出发,对位于川藏公路二郎山隧道西口和平沟泥石流进行了研究。采用工程地质分析的方法对和平沟泥石流的形成环境(地层岩性条件、构造条件、地貌条件、气象条件、植被发育及人类活动)、基本特征(泥石流沟的基本特征、泥石流的堆积特征)进行了系统的研究,并在此基础上对泥石流沟沿岸的岸坡稳定性(可能泥石流的物源)等进行了评价分析。对泥石流的活动趋势以及可能泥石流的方量做出了较为科学的评价预测。经过这样的系统分析对工程建设中的泥石流防治提出了治理设计方案。     

考虑桩底沉渣的灌注桩可靠度分析方法

基桩的完整性检测不一定都能够检测到基桩中的缺陷,这些缺陷将会影响到基桩的安全性。为此,提出了考虑基桩可能出现缺陷时的基桩可靠度分析方法。以单桩桩底可能出现的沉渣缺陷为例,采用全概率理论将完整桩的失效概率和桩底含有沉渣的桩的失效概率有机地结合起来,得到了单桩的失效概率。采用基桩承载力折减系数来定量地考虑沉渣对基桩承载力的影响,并进一步推导了桩底含沉渣的基桩承载力偏差系数和变异系数的计算公式。算例分析表明,所提方法能够定量地反映基桩中可能出现的沉渣对基桩可靠度的影响。桩底沉渣对桩的可靠指标具有明显的不利影响。随着沉渣厚度和桩的直径的增加,桩底含有沉渣的桩的可靠指标逐渐减小;桩的可靠指标随着桩长的增加逐渐增大。如果不考虑桩可能出现沉渣的质量问题,基桩的安全性将明显地被高估。基桩的完整性检测可以有效地提高基桩的安全性。