泥石流运动流型与流态特征

泥石流的运动流型与流态是研究泥石流运动力学的重要内容。以云南东川蒋家沟泥石流运动观测为例,对阵流型、连续型、复合型三种流型及相应的流量过程特征进行了分析;借鉴水力学的流态理论,对天然沟遭中泥石流的流动状态(即层动流、波动流现象)进行了探讨分析,指出在一阵流动过程中也会出现几种不同流态特征。     

粘性泥石流体的应力应变特征和应力本构关系的研究

通过粘性泥石流体阵性流的野外观测和最新研制的泥石流流变仪应用,含有砾石的粘性泥石流体具有明显的应力过冲、触变能量、剪切稀化和双屈服应力等流变特征被得到研究。粘性泥石流应力应变的自组织临界特性分析表明,泥石流的规模与频率间存在着幂定律关系。粘性泥石流体在低速率区启动初始段,其应力本构关系可用剪切稀化的幂定理方程来描述。粘性泥石流体在剪切速率区流动剪切段的应力本构关系,应包含滑动摩擦作用的零次项和反映惯性碰撞的平方项,具有屈服应力和剪切膨胀的流变特征。     

泥石流颗粒级配倒置浅释

泥石流固体颗粒级配倒置,影响流速垂线分布、流态与冲击力,是一个十分重要的问题。本文根据力学及流变学对泥石流固体颗粒级配倒置进行了解释,对于泥石流运动机理的认识是有裨益的。     

邛海北岸官坝河山洪泥石流灾害特征及发展趋势

官坝河为邛海流域最大支沟,近年来山洪泥石流频发,对邛海产生严重泥沙淤积灾害。本文在对官坝河1998年7月6日百年一遇泥石流灾害调查基础上,分析泥石流形成运动特征及其对邛海的淤积效应,揭示山洪泥石流暴发主要影响要素及发展趋势。研究表明:官坝河流域内物源丰富且形式多样,山洪泥石流暴发频率高且规模大;流域沟道长且比降大,沿途流速流量变化大且流态变换复杂;山洪泥石流对邛海泥沙淤积严重,大量泥沙不仅堆积在入湖口,还以浊流形式输移至湖心处;区域频繁地震活动、强降雨作用和不合理人类活动共同促进山洪泥石流暴发,预测山洪泥石流活动强度总体呈上升趋势。该成果可为官坝河流域规划管理和工程治理提供参考依据,有助于揭示区域山洪泥石流特征及其对邛海的泥沙淤积演化过程。     

成都粘土泥浆流变模型探讨

泥浆是泥石流动力学的重要研究对象.细小的黏性颗粒是黏性泥石流泥浆的基本组成部分,传统流变模型可以描述粘性泥石流中颗粒物质相互作用,然而各灾害点物质组成的差异性使得泥浆流变模型的应用各有不同,且当前研究缺少对不同模型应用的详细讨论.本研究利用MCR301流变仪,开展不同含水量成都粘土泥浆流变实验,分析成都粘土泥浆剪切应力...     

颗粒组成与泥石流运动的涨落

泥石流物源、流体和堆积物的颗粒分布满足P(D)=CD~(-μ)exp(-D/Dc),其中参数C,μ和D_c由传统的粒径分布特征决定。μ随细颗粒(特别是粘粒)含量的增大而增大,D_c刻画粒径的范围,且随粗粒含量而增大。蒋家沟泥石流的观测表明,同一场泥石流包含着数十到数百个不同性质、流态和规模的阵流。阵流的涨落和多样性是与流体的颗粒组成密切相关的。一定的颗粒组成对应着一定的饱和颗粒浓度,决定一定的饱和流体状态。阵流的涨落,是在没有达到饱和状态时的随机运动的状态。阵流涨落随D_c增大而趋于平缓;当流体达到饱和态时,阵流达到最大的流深、流速和流量,且与颗分参数(μ,D_c)具有幂函数关系。运用本文的方法,可根据颗分参数来预估泥石流的性质和规模。     

蒋家沟及其邻近地区泥石流堆积物的组成特征

云南东川蒋家沟及其邻近地区是我国泥石流分布最广、活动最强烈的地区之一,每条山沟几乎均为流石流沟,沟口都有面积不同、厚度不一的泥石流堆积扇,为开展泥石流堆积物组成和性质的研究提供了良好的条件,本文主要通过实验分析,探讨蒋家构及其邻近地区泥石流堆积物的机械、化学和矿物组成特性。     

《泥石流体的流变特性与运移特征》出版

<正>由王裕宜、詹钱登、严璧玉等编著的《泥石流体的流变特性与运移特征》,是一本研究泥石流体的流变特性和运移特征的专门著作,于2014年初由湖南科学技术出版社出版,83万字。全书共18章,大致上可分为5部分。第一部分1-4章叙述了泥石流固体颗粒、浆体的物理化学性质和结构组成特点,是全书的基础部分;第二部分5-7章:叙述了泥石流形成的构造应力状况,泥石流发育区的工程地质选线,泥石流启动应力过冲     

从蒋家沟泥石流阵流看泥石流堆积

野外观测和实验证明，泥石流的堆积是经过无数随机的“元堆积”叠加形成的。“元堆积”保留了泥石流的活动特征。根据云南东川蒋家沟泥石流阵流资料和阵流的数值模拟，发现堆积厚度与阵流的深度和速度，在统计上是一致的，说明了堆积与运动之间的系统性联系。这种联系为泥石流活动的系统性和泥石流灾害的评估提供了新的线索。     

SHL-1型砂浆流变仪在蒋家沟泥石流流变实验中的应用

泥石流体中含有从粘粒到砾石的各种粒径的颗粒成份,其级配之宽是任何挟沙水流、高含沙水流所不能比拟的,目前用于泥石流流变研究的各类流变仪,从理论上讲均不可用于非均质流体。但为了实用,在此以前所做的实验多为剔除>2—3毫米的样品,但由于泥石流级配中粗颗粒甚多,其流变数值与实际情况相差很大。为此,寻求能够容纳更粗颗粒的流变仪,已成为泥石流科研工作者孜孜以求之事,苏联于70年代末期曾研制成大型卧式粘度计,并应用于阿尔玛杰克河泥石流样品试验;国内西安冶金建筑     

成昆铁路北段粘性泥石流浆体流变参数的时间效应

对成昆铁路北段一些粘性泥石流浆体所作的剪切试验结果表明,流变参数[含:表观粘度η和屈服应力(极限静切力)τ]随时间推移而变化。粘性泥石流浆体的流变参数具有时间依赖效应,随剪切时间推移而递增。粘性泥石流浆体呈现出反触变性的流变行为,随时间推移而变稠,就此越发变得不易流动。     

泥石流堆积的分布

野外观测和实验模拟表明，泥石流堆积是通过若干阵流在保持相对完整的形态下叠加形成的。本文利用蒋家沟阵流的观测数据，根据阵流流深一流速关系和各自分布，并结合浊流的堆积分布、数值模拟的流深、堆积分布，提出泥石流堆积厚度的分布具有与流深相同的负幂分布形式，并估计了分布指数的下限。结果表明，泥石流堆积厚度的分布很不均匀，分布的估计为堆积区的危险性的划分提供了新的定量依据。     

泥石流冲击桥墩绕流过程模拟与试验分析

泥石流与桥墩动力相互作用包括泥石流对桥墩的冲击淤埋作用及桥墩对泥石流运动过程的反向影响,其中涉及复杂的流固耦合,是学术界关注的热点问题。为研究泥石流绕流桥墩过程,在纳维斯托克斯方程的基础上结合深度平均理论,考虑泥石流固液两相的特点,构建了泥石流-桥墩流固耦合物理模型,并基于有限体积法建立时间和空间尺度上具有2阶精度的高效数值算法,实现了泥石流绕桥墩运动全程模拟,与室内试验成果进行了对比验证。结果表明:不同粘度的泥石流冲击桥墩绕流过程有显著不同,相同初始条件下粘性泥石流堆积厚度较大,运动速度较小,堆积范围较小;反之,稀性泥石流堆积厚度较小,运动速度较大,堆积范围也较大。数值模拟结果与室内模型试验非常接近,验证了物理模型的适用性。     

基于流深和弯道超高的泥石流淤积范围划分

针对缺乏大比例尺地形图和历史灾害资料记录的地区,提出一种沟谷型泥石流淤积范围划分新方法。方法假定峰值流量时泥石流形成最大淤积范围,泥石流纵向淤积远端为堆积扇前缘。泥石流沟口过流断面最大平均流深(h0)被假定为堆积扇上其他过流断面的特定流深,h_0由峰值流量和沟口断面参数估算得到。利用堆积扇地形图,在相邻两条等高线间获得由h0确定的泥石流特征过流断面的位置和宽度,并对弯道处的特征过流断面宽度进行弯道超高修正。根据堆积扇上特征过流断面的分布确定泥石流淤积范围。3条泥石流案例用于方法验证,结果表明方法划定的淤积范围与实际淤积范围较一致,堆积扇上房屋的阻挡和局部相对平坦的地形是误差产生的主要原因。该方法具有操作简单、快速、客观、可重复的特点。     

泥石流的颗粒流模型

颗粒流的应力由三部分:弥散应力、摩擦应力和碰撞应力组成。对快速颗粒流来说,颗粒碰撞应力占优势,其他应力可略去不计。颗粒流模型非常适合描述颗粒间流体相互作用较小的无粘泥石流或水石流,作为应用例子的是:从颗粒流模型导出的速度分布与无粘泥石流的大量试验测量结果相一致。除颗粒流模型外,在泥石流研究中应用较多的还有宾汉体模型、膨胀体模型和粘塑体模型。它们都能作为特例,包括在两相流模型之中。     

绿洲系统维持机制的非线性热力学分析

参照前人的一些研究,以热力学第二定律为基础,以非线性热力学方法分析了开放热力系统的熵变过程,给出了开放热力系统发展方向的热力学判据,该判据表明开放热力系统只有在外界提供的负熵流支持下才能维持其非平衡态的定态有序结构,否则热力学系统将会演变成无序结构的平衡态。在此基础上,我们把绿洲系统近似看成一个自然界处于定态的开放热力学系统,并给出了该系统与外间之间能量流和物质流过程所引起的总体熵流的时变方程,分析了绿洲系统各种内外因素对熵流变化的贡献,初步讨论了绿洲演化的本质以及绿洲稳定维持所需要的内外因条件。同时还进行了简单的数值分析。     

栾川“7·24”暴雨泥石流启动模式分类

2010年7月河南省栾川县连续降雨达半月之久,24日又突降大暴雨,导致县境内暴发区域性泥石流(简称“7·24”暴雨泥石流),全县14个乡镇普遍受灾,死亡68人、失踪21人,直接经济损失约19.8亿元.为给当地政府提供合理的泥石流防治建议,对栾川县“7·24”暴雨泥石流中31个灾害点进行了野外调查并进行了工程地质分析.调查发现,此次栾川县暴雨泥石流类型丰富,泥流、泥石流及水石流均有发育;地貌上看,泥石流多属于坡面型,水石流基本上为沟谷型.同时,因栾川县采矿业发达,矿渣型泥石流发育十分典型,且大多为尾矿坝溃决所致.鉴于栾川“7·24”暴雨泥石流范围大、类型多的特点,若按规范分类则很难提供针对性的泥石流防治建议,而若按启动模式分类则能在防治建议中对症下药.因此结合前人研究成果和此次调查分析结论,按启动模式将栾川县泥石流划分为7种类型,分别为:沟道拖拽-溃决型、沟道冲切-崩滑型、冲击液化型、坡面崩滑型、坡面冲刷-沟道启动型、尾矿溃决型及其复合型.同时,对7种类型中典型泥石流点的启动模式进行了详细分析.     

蒋家沟泥石流粘土矿物初步分析

在蒋家沟泥石流体中,粘土矿物的类型和含量对流体的性质具有十分重要的作用,它不仅影响到流体的结构和流变特性,还影响到泥石流的形成和运动。本文重点讨论蒋家沟泥石流粘土矿物的类型、形成背景,及其对泥石流性质和运动的影响。     

泥石流的结构两相流模型：I.理论

泥石流的运动既有类似于固液两相流之处,又在很程度上不同于固液两相流。在泥石流滨汉体模型,膨胀体模型,粘塑体模型及颗粒流模型研究的基础上,本文提出了一种新的模型－泥石流的“结构两相流模型”这种模具有以往各类模型的优点,同时又便于对不同类型的泥石流进行描述,在理论上,它比现行各类模型更加严密,在应用上,它较现行各类模式更加方便,能够适用于更加广泛的各类条件,泥石流的结构两相流模型中将现行模型的作为特例     

汶川县古溪沟“7·10”泥石流形成特征及防治工程的影响

通过对2013-07-10汶川古溪沟泥石流灾害的现场调查,从物源、地形和水源条件入手,分析了灾害成因与形成演化过程。堰塞体失稳补给、坡面泥石流入汇和沟道侵蚀是这场泥石流的三种物源形式,充沛的前期降雨和短历时强降雨是本次泥石流的诱发因素,陡峻的支沟地形促进了泥石流的加速,沿途松散物质补给,导致泥石流流量不断放大,峰值流量最大可达1 063 m3/s。主支沟泥石流呈明显的阵流特征,原因在于各支沟泥石流起动条件不同,沟道中地形条件的差异和防治工程的分布,以及各支沟汇流长度存在区别。泥石流总规模约为100×104m3,防治工程拦挡了60%的泥石流体,并拦截了泥石流中的大石块,降低了出口峰值流量和流速,同时避免了各条支沟泥石流同时到达而流量激增。沟口泥石流峰值流量约为722 m3/s,约40×104m3泥石流冲出沟口,下游泥石流破坏形式以淤埋破坏为主。本研究可为此类面积较大、修建有防治工程的流域泥石流形成和减灾提供参考。