水工程地质缺陷常用加固技术：泥石流作用机制解析

2023-11-04 理论教育版权反馈

【摘要】：泥石流形成的上水融合过程主要在形成区和流通区，是坡面和沟道的重力侵蚀现象而不是一般的流域汇流过程。准泥石流体起动临界式的三个常系数，可以通过实测资料来确定。云南蒋家沟流域f=0.558；K0=0.0457；K1=0.107。据有关资料，四川省日降水量不小于50mm，且具有充足松散堆积物的沟谷都爆发泥石流。分维越大，表明松散堆积物中孔隙分布越发达，产生泥石流的可能性越大。

泥石流是小流域（流域面积30～300km2）和特小流域（＜30km2）内的高浓度泥沙输移现象。上述流域中生态环境严重恶化，水土流失达到灾变程度的称为泥石流流域。泥石流形成的上水融合过程主要在形成区和流通区，是坡面和沟道的重力侵蚀现象而不是一般的流域汇流过程。该过程中物质补给的数量大、时间短，以集中补给、高浓度输沙为特点。主要补给来源为崩塌、滑坡体补给和沟床质补给，补给方式可归纳为土体失稳产生流变模式、饱和沟床物质起动模式和坝库溃决冲刷模式。

从动力学成因角度分析泥石流灾害的形成机理，提出泥石流起动的动力学临界条件通式：

式中　K——稳定性系数；

f——摩擦系数；

W——准泥石流体自身重力W=S+Vθγ（准泥石流体的固体重量为S；体积为V；准泥石流体含水率为θ；水的重度为γ）；

α——沟坡角度；

K0——最大单位面积内聚力；

As——准泥石流体与坡面母体接触面积As=V/H（准泥石流体积为V；平均泥深为H）。

准泥石流体起动临界式的三个常系数（f、K0、K1），可以通过实测资料来确定。云南蒋家沟流域f=0.558；K0=0.0457（t/m2）；K1=0.107（t/m2）。公式表明，如果K＞1.0，起动力小于抗动力，准泥石流体稳定不运动；如果K＜1.0，则准泥石流体失稳而发生运动；K=1.0则为起动的临界条件。(www.chuimin.cn)

泥石流爆发有两个必要条件：一是充足的松散堆积物；二是丰富的水分补给来源。据有关资料，四川省日降水量不小于50mm，且具有充足松散堆积物的沟谷都爆发泥石流。李后强等在分析研究多种观察资料的基础上，提出泥石流爆发的“自组织临界（SOC）”理论^[1]，提出了泥石流发育的渗流模型。由类比得到泥石流爆发的临界值（pc）：

式中　d——欧氏空间维数；

z——配位数。

根据广义Fibonacci数列，得到临界状态时的分形维数

式中　p、q——与人类活动、环境因素有关的参数；

N——某一堆积物中被水占据的通径数。

分维越大，表明松散堆积物中孔隙分布越发达，产生泥石流的可能性越大。

水工程地质缺陷常用加固技术：泥石流作用机制解析

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