泥石流堆积物的粒度分布及其分形结构

泥石流堆积物主要由砾石、砂砾、粉粒和粘粒组成,组成泥石流堆积物的颗粒级配变幅很大,从直径大于数十米的巨砾到肉眼难以看见的几微米的胶体微粒均有分布,大小颗粒粒径之比可达106~107。泥石流堆积物颗粒具有明显的自相似性和无标度区间。本文以小江流域多处泥石流堆积物为研究对象,采用图解法全面分析了泥石流堆积物的粒度组成特征,根据分形理论计算了泥石流堆积物颗粒的分维值,对泥石流堆积物的分形特征进行探讨,并与泥石流堆积物粒度特征相联系,发现分维很好的反映了泥石流堆积物颗粒组成及其粒度分布特征。将泥石流堆积物颗粒分维与泥石流的粘性、形成年代等性质相联系,以找出它们彼此之间的关系。     

四川绵竹走马岭特大泥石流动力特性的数值分析

针对绵竹市走马岭沟特大泥石流灾害及防治工程,采用基于有限体积法的CFD软件CFX,对泥石流流体采用宾汉体模型,建立三维几何模型,确定泥石流的初始条件和边界条件,建立控制方程,采用合理的控制参数等,模拟计算了走马岭泥石流的速度、压力、泥深等流场数据。然后将数值计算得出的流场数据导入有限元软件ANSYS中进行流固耦合计算,从而得出泥石流的流场对拦砂坝的作用力,以及拦砂坝在泥石流作用下的应力应变、安全系数等情况,为泥石流的相关研究工作提供一些参考。     

泸定县牧场沟泥石流动力特性预测

对牧场沟泥石流的动力特性进行了预测,认为该沟可形成中小规模泥石流,可提供的物源量约14×104m3。按周期50年一遇算,峰值流量为58.43m3/s,泥石流体冲击应力达6.52×104Pa,单块最大冲击力可达199.74×104N,发生一次泥石流总量为18510m3,一次泥石流冲出的固体物质总量为6571m3。     

北京市密云区典型泥石流侵蚀过程分析

泥石流运动过程伴随着剧烈的侵蚀,导致其洪峰流量增加、规模增大、破坏性增强。本文通过对2016年8月12日北京市密云区龙潭沟景区曹庄子沟泥石流为例,通过野外调查和地形扫描分析了该场泥石流的动力侵蚀过程。结果表明:激发该场泥石流的降雨重现期达到20年一遇,为典型短历时、高强度降雨;泥石流体中缺乏粘性颗粒,主要以砂粒为主,但容重达到粘性泥石流标准,为典型高容重、低粘度泥石流体。泥石流侵蚀作用一开始并不剧烈,但随着泥石流运动,这种侵蚀作用增强,导致沟道侵蚀深度增加;沟道中弯道处和地形急变段受到泥石流侵蚀作用最为剧烈,尤其是地形急变段对泥石流的侵蚀作用具有加强效应;侵蚀率与流速同步变化,并且与泥石流体所产生的剪切力呈正相关关系。林木能够降低泥石流流速,消耗泥石流动能,进而减小泥石流破坏性。由于天然条件下的泥石流侵蚀过程研究较少,本文中侵蚀率与地形变化的关系以及泥石流体剪切力的正相关关系为泥石流防治规划设计和该类泥石流的预测预报提供了案例和思路。     

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。     

泥石流堆积物粒度分布特征影响因素分析及分形维数预测

泥石流堆积物作为泥石流发育最终的产物,含有大量与泥石流发生过程和发育特征相关的信息,能够反映泥石流灾害程度和活动强度。研究表明,泥石流堆积物颗粒具有明显的自相似性和无标度区间,运用分形理论,计算泥石流堆积物颗粒分布的分维数。分析分维数与主沟长度、泥砂补给段长度比、主沟平均比降、流域最大相对高差和松散物源量的关系,结果表明分维数与各因素之间存在较强的非线性响应关系。以乌东德库区泥石流实测数据为例,以上述的5个因素作为输入单元,建立了泥石流堆积物分维数支持向量机预测模型,并对分维数进行了预测,其预测结果的最大误差为1.25%,说明预测值与实测值吻合度较高。综合表明支持向量机预测模型能够较好地模拟和泛化数据,是一种行之有效的泥石流堆积物分形维数预测方法,可用于不具备筛析条件的泥石流堆积物粒度分布特征的预测与研究,进而可为研究泥石流的形成机理、类型、危险度和堆积物的形成演化特征及物理力学性质提供一个新思路。     

基于ArcGIS＋DEM的三眼峪泥石流水动力条件分析

通过对甘肃省舟曲三眼峪特大泥石流灾害的现场调查,从泥石流形成的地形地貌条件和水动力条件人手,以ArcGIS为平台,运用DEM数据,分析了特大泥石流灾害的三区地形地貌特征、固体松散物特征、降雨特征以及泥石流静力学和动力学特征。结果表明：三眼峪三区为泥石流的形成和径流流通提供了极为有利地形条件;固体松散物质补给量潜力巨大,会导致堰塞坝的放大效应;诱发此次特大山洪泥石流是一场局地性、短时强度大的暴雨过程,泥石流容重在2．10t·m^-3左右,属于高容重黏性泥石流;泥石流屈服应力在8000Pa以上,大小眼峪（降雨汇流区）及三眼峪（泥石流堆积区）泥石流流速分别为8．97m／s、7．06m／s和6．02m／s,洪峰流量分别为1659m^3／s、1553m^3／s和1896m^3／s,冲击力分别为46676tf、40236tf和21182tf,其破坏力巨大,危害严重,使得泥石流在汇流区破坏力巨大以切蚀为主,受地形影响,三眼峪出口处,冲击力减小,泥石流发生堆积。     

不同爆发频率下的泥石流动力特征参数计算

通过对云南省维西县梓里沟泥石流进行现场调查,获取了梓里沟泥石流相关的数据资料,据此分别对梓里沟泥石流的容重、流速、流量、冲击力等动力学特征参数进行计算。计算结果表明:在不同爆发频率下,泥石流动力特征参数不同,且相差较大;在同一爆发频率下,不同沟段处,泥石流的动力特征参数也是不同的。     

崩岗泥砂流粒度特性及流体类型分析——以广东五华县莲塘岗崩岗为例

崩岗泥砂流是降雨过程中在崩岗流域内形成的一种固液两相流,是崩岗侵蚀泥沙向外输移的主要方式,泥砂流流体类型的判别也是崩岗治理的依据之一。通过野外考察与现场采样,对崩岗泥砂流的粒度组成特性进行了分析。结果表明,泥砂流容重介于1.16~1.60 t/m3之间,含沙量为257.03~960.55 kg/m3,且均自沟道上部至下部逐渐降低。泥砂流浆体以粉砂和黏粒物质为主。随着容重的增加,粒度曲线由单峰型转变为与风化壳土体类似的双峰型,呈现无分选搬运的特点,且流体粒度逐渐粗化。泥砂流固体物质中值粒径与流体容重有较好的线性正相关关系。通过对泥砂流与泥石流和黄土丘陵沟壑区高含沙水流粒度特性的对比后发现,泥砂流属于高含沙水流向泥石流过渡的中间类型,但与泥石流具有更为密切的关系,可以认为泥砂流是广义泥石流的一个亚类,即崩岗型泥石流。     

基于主成分分析的FCM法在泥石流分类中的应用

选取流域面积、最大高差等12个传统泥石流沟评价因素和圆度、平均长度等4个沟谷形态统计要素对泥石流性质进行评价;利用主成分分析法对分析因素进行降维,将16个分析因素降维形成线性无关的6个主成分,大大减小了分析的复杂性,并且证明了考虑沟谷形态统计要素的必要性;并利用FCM法(模糊C-均值聚类法)对研究区域27条泥石流沟进行分类,把泥石流沟分为3类。结合分类结果及现场调查,证明分类结果与现场的实际情况吻合较好,并针对不同的分类提出泥石流防护措施的建议。     

泥石流堆积物的粒度特征及分形结构:以金沙江上游干热河谷区瓦卡泥石流沟为例

以金沙江上游干热河谷区瓦卡泥石流沟为例,引入沉积相的概念,按沉积相特征对泥石流沉积剖面进行地层单元划分。把沉积亚相划为A相粗砾泥石流层、A1相细砾泥石流层和B相表泥层。每层采集3~4个样品,共采集61个样品,并对其粒度特征及分形结构进行分析。结果表明:(1)3种沉积亚相的粒度分布曲线均呈多峰型,反映出泥石流堆积物颗粒组成分选性差的特点。(2)A、A1相为粗、细混杂砾石层堆积,颗粒分布较不均匀,而B相为不含或极少含砾石的亚黏土层沉积,各组分颗粒百分含量分布较均匀。(3)多砾石的A、A1相分形特征较好,分维值区间为2.692 1~2.697 1,相关系数为0.868 2~0.832 2,体现出混杂堆积结构特点;B相分维值为2.900 7,其相关系数为0.43。B相表泥层与A相粗砾泥石流层、A1相细砾泥石流层的粒度分布与分形结构特征很好地反映了泥石流沉积亚相不同类型的沉积环境差异。     

基于数字图像处理技术的冰川堆积物粒度分析——以川西贡嘎山冰川堆积物为例

冰川堆积物的粒度组成在很大程度上控制了其物理力学性质,但常规试验无法得到连续的冰川堆积物的粒度组成数据。应用数字图像处理技术和室内试验相结合的分析方法,首先借助图像处理技术,对冰川堆积物剖面的砾石形态进行分析,获取粗粒部分(>2cm)的粒度组成,然后采用室内颗分试验获得细粒(<2cm)部分的粒度组成,将2类粒度数据进行叠合即可获取连续的冰川堆积物的粒度组成。结果表明：研究区冰川堆积物的粒度组成极不均匀且颗粒分析曲线呈现多峰性,具有良好的级配和工程性质;冰川堆积物的粒度组成、砾石形态和排列特征都有很好的分形特征。     

基于数字图像处理技术的冰川堆积物粒度分析——以川西贡嘎山冰川堆积物为例

冰川堆积物的粒度组成在很大程度上控制了其物理力学性质,但常规试验无法得到连续的冰川堆积物的粒度组成数据.应用数字图像处理技术和室内试验相结合的分析方法,首先借助图像处理技术,对冰川堆积物剖面的砾石形态进行分析.获取粗粒部分(>2cm)的粒度组成,然后采用室内颗分试验获得细粒(<2cm)部分的粒度组成,将2类粒度数据进行叠合即可获取连续的冰川堆积物的粒度组成.结果表明:研究区冰ill堆积物的粒度组成极不均匀且颗粒分析曲线呈现多峰性,具有良好的级配和工程性质;冰川堆积物的粒度组成、砾石形态和排列特征都有很好的分形特征.     

基于数字图像处理技术的冰川堆积物粒度分析——以川西贡嘎山冰川堆积物为例

冰川堆积物的粒度组成在很大程度上控制了其物理力学性质,但常规试验无法得到连续的冰川堆积物的粒度组成数据。应用数字图像处理技术和室内试验相结合的分析方法,首先借助图像处理技术,对冰川堆积物剖面的砾石形态进行分析,获取粗粒部分(>2cm)的粒度组成,然后采用室内颗分试验获得细粒(<2cm)部分的粒度组成,将2类粒度数据进行叠合即可获取连续的冰川堆积物的粒度组成。结果表明：研究区冰川堆积物的粒度组成极不均匀且颗粒分析曲线呈现多峰性,具有良好的级配和工程性质;冰川堆积物的粒度组成、砾石形态和排列特征都有很好的分形特征。     

辽宁陆东凹陷前河油田水下扇沉积粒度特征及水流强度分析

前河油田九佛堂组为一套水下扇沉积。通过对不同层位取心井粒度资料分析及对比,分析其差异的原因,确定各层位搬运方式及沉积作用形式,并运用霍姆斯水流强度图分析从湖盆边缘向湖盆内的水流强度变化。根据岩性组合及测井曲线特征,识别出扇根、扇中前缘及扇端3种微相。并认为沿水流及砂体发育方向为部署有利区带。     

粒度分析理论技术进展及其应用

粒度分析在区分沉积环境、判定物质输运方式、判别水动力条件和分析粒径趋势等方面具有重要作用。本文主要介绍粒径测试技术方法及其新进展,包括传统的直接测量法、筛析法、沉降法和以计算机为依托的激光粒度测试仪法;评述沉积物分类命名方法理论及其在区分沉积环境、判定物质输运方式和判别水动力条件等方面的应用,以及粒度分析在研究海洋环境中沉积物输运方向、即粒径趋势分析方面的重要作用。随着计算机技术的快速发展,粒度分析测试技术正朝向自动化和测试内容多样化方向发展,其在实践中的应用也将更加广泛。     

基于Workbench的声频钻机动力头隔振特性分析

声频动力头的隔振是保证其能否安全稳定工作的关键,本文基于单自由度系统有阻尼受迫振动理论建立了动力头隔振机构受迫振动模型,发现隔振橡胶刚度k、阻尼c以及施加外部激励力频率w等是影响动力头隔振性能的主要因素;在此基础上建立动力头的动力学模型,对其进行振动特性仿真研究。研究结果显示,动力头的隔振传递率与外部施加的激励力频率成正比,与隔振弹簧刚度成反比,与隔振弹簧阻尼成正比,且当弹簧刚度增大到一定值时,隔振传递率趋于定值。因此在实际工作时,可通过适当提高外部激励频率,隔振弹簧选择刚度较小、阻尼较大的橡胶材料等方法,以提高动力头隔振性能。研究结论可为设定声频钻机工作频率、优化设计动力头隔振机构等提供参考。     

吉林龙岗龙泉龙湾火山火口基浪堆积物粒度特征及搬运机制分析

龙泉龙湾是射汽岩浆爆发形成的复合式低平火山口湖。龙泉龙湾火山近火口基浪堆积物地层特征为含有火山弹的厚层粗粒-细粒火山砂与薄层细粒火山砂的韵律层,发育气管构造、透镜体构造、下陷构造、U型下蚀堆积构造和丘状构造等。碎屑粒度中值Mdφ为-2．8～1．8,分选系数σφ为1．38～3．23,整体粒径大、分选差。碎屑成分主要是浮岩碎屑、基岩碎屑和晶屑。本文在火山地层堆积构造和粒度特征研究基础上,通过应用SFT分布模式分析发现,龙泉龙湾火山近火口火山碎屑动力学模式主要以牵引为主,其次为弹道和跳跃,悬浮相对较少。     

厦门淤泥土的动力特性

本文选择厦门石湖山和YunDang港地区为试验点，对厦门市淤泥土进行了地震荷载作用下动强度和变形特性的研究。试验是在分析现场地基土的物理力性质和实际应力状态的前提下，选择不同围压和不同固结比对100多个原状淤泥土做了振动三轴和共振柱等试验。试验结果表明，淤泥土的动强度曲线（τd/σo－Nt）具有良好的归一化性状，因此可以进行少量有代表性的动三轴试验，即可方便地建立不同初始应力状态（Kcσ3）下任一等效振次的动应力－应变关系的数学模式，为震陷量的估算提供了计算公式及相应试验参数。文中给出了不同初始应力状态下不同应变破坏标准和等效振次的动强度指标，为动力稳定性分析提供了合理的参数。同时得出厦门淤泥土在等压固结条件下相同破坏应变的动强度约为静强度的2／3。     

基于DEA冗余分析的泥石流危险度评价

针对传统的泥石流评价方法在因子选取及权重确定方面存在的问题,引入原用于计算生产效率的DEA模型,并将其拓展至危险度评价,将泥石流成灾过程视为广义生产系统以计算泥石流沟的相对成灾效率,得到沟道的危险度排名。DEA方法不仅可按生产最优原则为因子自动赋权,更可通过冗余分析筛选次要因子,建立的泥石流危险度多因子评价体系能较完整地表征泥石流沟的孕灾环境。最后通过实例验证了评价体系的有效性,且进一步对评价中效率表现不佳的泥石流沟进行冗余分析,得到沟道低效率的原因,并明确了其主要的致灾因素。