桩基础在大型泥石流拦砂坝中的应用

5.12震后,震区泥石流处于高发期。拦砂坝是目前泥石流治理工程中主要的工程措施,新近泥石流堆积体上修建重力式拦砂坝对地基和基础要求较高。以魏家沟泥石流治理工程1#拦砂坝实例,分析桩基承台基础在泥石流治理工程中的应用,并为类似工程的治理提供参考。     

桩基础在大型泥石流拦砂坝中的应用

"5.12"震后,震区泥石流处于高发期。拦砂坝是目前泥石流治理工程中主要的工程措施,新近泥石流堆积体上修建重力式拦砂坝对地基和基础要求较高。以魏家沟泥石流治理工程1#拦砂坝实例,分析桩基承台基础在泥石流治理工程中的应用,并为类似工程的治理提供参考。     

新型屋脊式拦砂坝拦挡输移性能试验研究

随着人们对泥石流拦砂坝的研究与应用,拦挡结构从竖向拦挡逐渐向水平筛分发展。为了对泥石流进行有效筛分和减小泥石流冲击力,提出新型屋脊式拦砂坝,并通过试验研究其对泥石流的拦挡筛分效果。本文通过试验,模拟不同泥石流来量、坝体格栅间距和坝体长度情况下,新型结构对泥石流的拦挡筛分效果（速度变化率、储流比、浆砂分离率）。试验结果表明:增加拦砂坝长度和减小格栅间距都会提高泥石流流速变化率;随着泥石流来量和坝体格栅间距增大,储流比反而减小,储流比最高能达到87.13%;新型结构对泥石流的拦粗排细效果较好,浆砂分离率随格栅间距增加呈现出先升高后降低的趋势,最高可达82.45%;通过二次式拟合得到格栅间距为d85时浆砂分离率最高,推荐将d85作为格栅间距。     

谷王庙泥石流灾害及防御对策

通过对西昌市谷王庙泥石流形成原因的分析，针对该地区松散固体物质丰富，沟深固土植被缺乏而降雨量集中且大的特点，提出了相应的防御对策，在该地区得到满意的效果。     

束流型拦砂坝溢流口及其关键参数确定

为进一步优化拦砂坝溢流口体型,确定溢流口几何参数取值,通过物理模拟实验研究了不同拦砂坝溢流口体型条件下泥石流过坝的流态、坝后冲刷深度、消能率变化规律,并根据拦砂坝埋深设计标准与松散体水下临界平衡关系,探讨了溢流口收缩率的合理取值范围,结果表明:采用斜面或者大倾角的反弧型溢流口时,坝后泥石流落点与坝脚的距离近、冲刷深度大,而采用无倾角的反弧型溢流面时,不仅可以在一定程度上减小冲刷深度,而且大大增加了坝后泥石流落点与坝脚的距离;在泥石流规模与溢流面曲率半径相同情况下,适当增大侧向收缩率,有利于增强泥石流体与坝后动床之间的相互作用,提高泥石流通过坝后冲刷坑的消能率;当溢流口收缩率在0.2~0.6之间时,冲刷深度满足设计要求,且泥石流跌落点距坝脚较远,冲刷坑发展不会危及坝体安全。     

梳齿坝在泥石流防治中的应用

泥石流具有突然性以及流速快,流量大,物质容量大和破坏力强等特点,为常见的山区地质灾害。梳齿坝作为透水型拦挡坝的一种,具有部分拦挡、挡排结合的特点,可减轻坝体所受水压和冲击力,起到调节下泄流体物质组成的作用,能有效提高库容利用系数,延长坝库使用寿命,为泥石流防治的一种重要措施。     

泥石流流速横向分布特征与防治工程结构优化

以往研究表明,泥石流流速在沟道横断面上分布不均,但目前尚无理论依据,国内现行相关规范暂时建议在泥石流拦挡坝、排导槽等防治工程设计时,流速、荷载按均布考虑,这与实际的受荷情况有所差别,从而导致防治工程局部稳定性偏小,极易发生工程失效。为此,基于冲淤平衡原理、流体均质假设及沟道横断面形状的合理简化,结合雨洪修正法与形态断面法相关原理,演绎了沟道横断面任意位置流速计算公式的推导过程,并获取了泥石流流速的横向分布的非线性特征。通过四川省地震灾区理县甲司口沟泥石流防治工程的实例分析,发现横向上泥石流的中泓线流速与两侧流速相差达到300%。据此对拦砂坝进行了结构优化设计,在确保功能的前提下,提高了坝体稳定性系数约20%,节约了工程造价约5%。     

拦排结合在雅安石龙沟泥石流灾害防治工程中的应用

概述了四川地震灾区的雅安石龙沟泥石流项目的勘查设计,描述了泥石流基本特征,对泥石流流量、流速等特征值进行计算分析,提出了拦排结合的治理工程方案,对类似工程有一定的借鉴与参考意义。     

改性灌浆水泥对降低坝基扬压力效果试验研究

介绍改性灌浆水泥技术性能及试验中新技术措施方法,分析大坝基础状况及扬压力异常原因.通过现场试验研究结果表明,改性灌浆水泥对改善大坝基础状况,特别是降低坝基扬压力具有明显效果.     

松潘地区白龙江隆起泥盆纪至三叠纪碳酸盐碎屑流沉积及其古地理意义

白龙江隆起地区可见泥盆纪至中三叠世的碳酸盐碎屑流, 其中泥盆纪至早三叠世的碳酸盐碎屑流沉积主要见于白龙江隆起北翼, 中三叠世的碳酸盐碎屑流则见于白龙江隆起南北两翼和西缘。这些碳酸盐碎屑流沉积有两种类型: 一种为仅含深水砾屑的碎屑流沉积, 另一种为深水和浅水砾屑兼有的碎屑流沉积。通过对这些碎屑流沉积进行详细的野外和室内研究, 分析其沉积特征, 认为这些碳酸盐碎屑流形成于碳酸盐台地斜坡环境。结合前人的研究成果分析认为, 白龙江地区北侧自泥盆纪开始, 存在一个大致东西走向, 向北倾斜的碳酸盐斜坡, 斜坡向南则为松潘－甘孜地块的主体部分, 从侧面佐证了松潘－甘孜地块的存在。至三叠纪安尼晚期, 由于松潘地块主体部分沉陷, 形成自东向西延伸的白龙江半岛, 中三叠世白龙江隆起周缘碳酸盐碎屑流沉积的环状分布则指示出白龙江半岛的空间展布特征。     

泥石流冲击弧形拦挡坝动力响应研究

泥石流冲击过程中,坝基位置处承受了较大冲击力,易引起该位置出现应力集中而导致局部冲击破坏。为此,将竖向拦挡坝结构优化为弧形拦挡坝,并基于动量及能量守恒开展泥石流冲击弧形拦挡坝理论计算研究,推导泥石流对弧形拦挡坝的冲击力及爬升高度计算公式。为验证理论公式的正确性,进一步开展泥石流冲击弧形拦挡坝物理模型试验。研究结果表明:物理模型试验结果与所推导的理论公式计算结果具有较高的拟合度,该理论公式可适用于泥石流对弧形拦挡坝的冲击计算;泥石流流速、冲击力、爬升高度与泥石流沟道纵坡坡度呈正相关关系;冲击力及爬升高度主要受弗洛德数Fr、泥石流沟道纵坡坡度α、拦挡坝弧形半径R控制,并与Fr呈二次方正相关,与泥石流沟道纵坡坡度α的余弦值成反比;与竖向型拦挡坝结构相比,弧形拦挡坝结构在爬升高度上无显著影响,然而可较大程度降低泥石流对坝体的法向冲击力,局部结构增强也使得坝体结构强度得到提升。该研究可为泥石流拦挡坝工程的结构设计提供理论及技术支持。     

Properties of debris flow deposits and source materials compared: implications for debris flow characterization

In the Alps, debris flow deposits generally contain <5% clay‐size particles, and the role of the surface‐charged <2 μm particles is often neglected, although these particles may have a significant impact on the rheological properties of the interstitial fluid. The objective of this study was to compare debris flow deposits and parent materials from two neighbouring catchments of the Swiss Alps, with special emphasis on the colloidal constituents. The catchments are small in area (4 km²), 2·5 km long, similar in morphology, but different in geology. The average slopes are 35–40%. The catchments were monitored for debris flow events and mapped for surface aspect and erosion activity. Debris flow deposits and parent materials were sampled, the clay and silt fractions extracted and the bulk density, <2 mm fraction bulk density, particle size distribution, chemical composition, cation exchange capacity (CEC) and mineralogy analysed. The results show that the deposits are similar to the parent screes in terms of chemical composition, but differ in terms of: (i) particle size distribution; and (ii) mineralogy, reactivity and density of the <2 mm fraction. In this fraction, compared with the parent materials the deposits show dense materials enriched in coarse monocrystalline particles, of which the smallest and more reactive particles were leached. The results suggest that deposit samples should not be considered as representative of source or flow materials, particularly with respect to their physical properties.     

矿山泥石流沟谷形态的分形分维

以2个区域的矿山泥石流为背景,利用分形理论分析了矿山泥石流沟谷形态特征,并与4个区域的自然泥石流沟谷形态进行比较研究。沟谷形态的分形维数具有相同的地学意义:维数越小,该要素对沟道及泥石流的发育和形成的影响越大。沟道比降、汇水面积和沟道长度3个沟谷形态要素中,汇水面积影响最为显著;但矿山泥石流沟谷具有汇水面积少、沟谷尺度小,沟谷比降陡的特点;在此基础上提出了自然—矿山型泥石流的概念。     

Numerical simulation of debris flow with application on hazard area mapping

A numerical program developed for field application is presented in this paper. We use the generalized Julien and Lan [8] rheological model to simulate debris flows. Due to the derivative discontinuous nature of the constitutive law, flow is separated into plug region and bottom region (with stress greater than yield stress). The program solves the plug flow layer solution first, and then corrects the solution with the bottom layer approximation. Numerical scheme with upwind method and central difference in space and Adam–Bashforth third-order scheme in time is used for both layers. The scheme is tested against analytical solutions and laboratory experiments with very good results. Application to a field case with more complicated geometry also achieves good agreement, with error less than 5% compared to field measurements. The final example demonstrates how this numerical program is used in a preliminary design.     

河北省泥石流分布特征及防治对策

河北省地质环境条件复杂,灾害种类多,分布广,危害大。泥石流灾害以其数量大,爆发集中,成为危害最为严重的山区灾害之一。本文依据山区县市地质灾害调查与区划统计数据,对危害较重泥石流灾害发育特征和分布规律进行了初步分析,阐明了泥石流灾害与自然背景地质环境以及人为因素之间的关系,并据此提出了防治对策建议。     

基于等级相关的泥石流危险因子筛选与危险度评价

针对泥石流危险因子之间的单调性差异和主次危险因子之间的非线性关系,提出了结合散点图和Spearman等级相关评价泥石流主次危险因子相关性的方法,以散点图作为危险因子初步筛选的依据,以Spearman等级相关系数作为危险因子最终筛选和权重分配的依据。以云南省37条泥石流沟的基础数据为例,建立了泥石流危险度综合评价模型,以此计算东川市12条泥石流沟的危险度评价结果,计算结果表明,新方法比经典方法更能体现物源条件与动力条件对泥石流危险性的贡献,从而证明了新方法的合理性。     

恒定渗流作用下泥石流起动过程冲刷试验分析

渗流是泥石流水动力条件主要来源之一,不同渗流流量具有不同的渗流力和冲刷力,从而可引起不同规模泥石流。通过开展室内水槽试验,利用测压管量测渗流过程中的孔隙水压力,并结合高清摄像技术从微观角度记录堆积土体内部细颗粒的运移、骨架颗粒的坍塌现象,以此分析研究土体渗透破坏、起动形成泥石流过程中的渗流和冲刷作用。在此基础上设定水槽坡度为7°,调节恒定渗流流量分别为120、170、265、320 ml/s,分析不同恒定渗流流量对固体堆积物失稳、泥石流起动过程中流态变化的影响。分析结果表明,在恒定渗流流量作用下,堆积土体内部细颗粒迁移、骨架颗粒坍塌造成土体颗粒重排列、孔隙水压力上升进而导致土体抗力降低是泥石流土体颗粒失稳、起动、冲刷的重要原因;随着渗流流量增加,流速迅速上升,土体内孔隙水压力逐步增大,骨架颗粒的失稳、移动主要受渗流及水流冲刷两方面共同作用,堆积土体颗粒的移动分别表现出缓慢小幅滑动后稳定、过渡型滑动和快速流滑现象。     

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。