高性能混凝土抗冲磨性能试验研究

通过对掺硅灰和减水剂的高性能混凝土与普通混凝土的抗压强度与抗冲磨性能对比研究,表明硅粉高性能混凝土具有良好的抗冲磨性能。并且指出了一些影响混凝土抗冲磨性能的因素。同时也表明利用现有规范中的方法对混凝土的抗冲磨性能进行研究具有某些不足,应该对现有规范中的试验方法进行一些修改。

堰塞坝漫顶溃决过程与机理试验研究

为了分析堰塞坝的溃决过程与机理,进行了堰塞坝漫顶溃决试验。结合堰塞坝的溃口扩展和溃决流量过程,将漫顶溃决过程分为最初的缓慢侵蚀阶段和之后的快速侵蚀阶段。在这个过程中,溃口在纵向上的扩展以陡坎侵蚀的方式推进,而横向上的扩展由土体坍滑失稳引起。坝体漫顶破坏属于冲刷破坏。通过分析陡坎后退过程、冲刷过程及其机理,认为冲刷过程包括土粒间剪切和孤粒搬运两个过程,土粒间剪切为搬运过程提供孤粒,而搬运过程为土粒间剪切提供作用空间。颗粒间剪切发生后,细颗粒随即被搬运,而粗颗粒多在溃口表层形成"拟混凝土"结构,阻碍陡坎下蚀。快速侵蚀阶段,随着流速、流量的增加,"拟混凝土"结构遭到破坏,溃口进一步发展。

松散及弱固结堰塞体溃坝形式与流量过程

为了研究弱固结与松散堰塞体的不同破坏形式,在四川汶川地震灾区分别进行了松散及弱固结堰塞体在自然溢流条件下的破坏试验。通过对堰塞体溃决流量过程与溃决形式进行分析,发现与松散堰塞体相比,弱固结堰塞体溃坝流量的波动性更弱,溃决流量更小;松散堰塞体的溃口形式为宽深型,弱固结堰塞体的溃口形式为窄深型。侵蚀堰塞体并形成溃口的作用力主要包括因流速分布不均形成的剪应力τv和因水流在跌坎旋流运动时形成的陡坎剪应力τe,其中陡坎剪应力起主要作用,当陡坎剪应力与堰塞体临界剪应力达到平衡时,堰塞体达到侵蚀平衡,破坏停止。

2007年西藏东南部群发性泥石流的水热条件及其形成机制

受青藏高原和印度洋暖湿气流的影响,西藏东南部分布着我国面积最大的海洋性冰川,这些海洋性冰川的长期运动产生了数量惊人的冰碛物,成为泥石流发育最重要的物源。多年来,西藏东南部的冰川泥石流频繁爆发,严重危及当地居民的生命财产、进藏交通系统的建设以及国际河流的安全。林芝地区波密县一直是区域冰川泥石流活动的中心,以2007年9月初波密县发生的几场泥石流为研究对象,结合波密气象站的气象数据,重点分析了前期气温和降水两个气象因子在该次群发性泥石流中的作用,构建了此次冰川泥石流暴发的前期水热条件,并以"9·4"松绕天摩沟泥石流为重点研究对象,分析了其形成机制。

堰塞坝漫顶溃决过程及其受组成结构的影响

以四川茂县宗渠堰塞坝为原型,以几何相似比1∶100进行堰塞坝漫顶溃决模型试验。通过模型试验揭示了堰塞坝漫顶溃决的动力学过程,即下游坡面侵蚀、冲沟侵蚀、陡坎稳定侵蚀、陡坎加速侵蚀、陡坎减速侵蚀和常态化过程6个阶段。通过对比试验,揭示了坝体密度和级配特征对溃决速率以及溃口形式的影响机制,即坝体密度通过颗粒间剪切作用于溃决过程,密度更大的坝体溃决更慢,形成中轴线处窄浅的"矩形"溃口;坝体级配通过孤粒起动作用于溃决过程,级配更粗的坝体溃决更慢,形成中轴线处宽浅的"倒梯形"溃口。

藏东南地区日降雨极值的波动变化

西藏东南部地区是我国地形差异最为显著的地区,北进的印度季风在该地区产生了巨大的降雨梯度。以藏东南地区林芝、波密、嘉黎和察隅4个气象观测站从1961年至2014年的日降雨数据为基础,分析了年降水与年最大日降雨的波动情况及其变化趋势,以及年最大日降雨的规模与频率特征。研究发现,年降水从大到小依次为波密、察隅、嘉黎和林芝,过去45 a间的年降水整体呈先增加后减少的趋势;而年最大日降雨依次为波密、察隅、林芝和嘉黎,波动性以波密和察隅最为显著,而嘉黎和林芝较弱,其变化有增有减;研究发现,采用皮尔逊Ⅲ型可以较好地模拟区域日降雨量的规模频率变化,并基于样本统计给出了均值、变差系数和变异系数。

甘肃舟曲三眼峪沟泥石流粗大颗粒冲击力特征分析

本文通过对甘肃省舟曲县城后山三眼峪沟特大泥石流灾害的现场调查获取了舟曲三眼峪泥石流沟相关资料,并根据这些收集整理的资料分别对三眼峪沟及其支沟(大峪沟、小峪沟)泥石流动力学重要参数-冲击力,进行计算与特征分析,该参数计算结果对该沟泥石流防治工程参数设计有一定的参考作用,对灾区灾后重建有重要意义。分析发现泥石流流通区最大颗粒冲击力比堆积区的大,而堆积区粗大颗粒的冲击力呈先增大后减小的趋势并与粗大颗粒的最大直径呈单调线性关系;堆积区的粗大颗粒形态主要为棱柱状(长方体、立方体)、角锥状、菱形状。最后以利子依达沟为例对计算结果进行简要评估,并在上述计算与特征分析的基础上提出三眼峪泥石流沟针对性防灾减灾建议。

西藏林芝地区泥石流类型及形成条件分析

西藏林芝地区是我国泥石流灾害最为严重的地区之一,特别是近年来受全球气候变化的影响,冰川融化速度加快,冰川融水型泥石流灾害频频发生,危害极其严重。自2009年7月中旬开始,对该地区林芝、米林、波密、察隅4县30条泥石流沟做了系统调查。在研究该区域20条较具代表性泥石流沟的基础上,结合该区域已有研究资料,按泥石流形成的激发条件将其分为降雨型泥石流,冰川降雨型泥石流,冰崩、雪崩型泥石流,冰湖、堰塞湖溃决型泥石流共4类。进而从地形地貌、物源、水源及气温等方面分析了其形成条件。并在此基础上提出了针对性防灾建议。

“4·20”芦山地震后的四川地质灾害形势预测与防治对策

"4·20"芦山地震诱发了大量次生地质灾害。针对此次地震引发的次生地质灾害,通过分析地形地貌、地质条件、地震活动和极端干湿气候对泥石流发育的影响,建立地质灾害易发性评价指标,利用GIS空间分析技术对四川震后地质灾害易发性进行了快速定量评价。结果显示,2013年四川省地质灾害高、中、低易发区面积分别为9.97×104 km2、6.67×104 km2、1.41×104 km2。其中高易发区主要集中于芦山地震影响区、汶川地震影响区、川东南和川南干旱区。在此基础上提出了防控建议。

地震影响下西南干旱山区泥石流危险性特征与防治对策

"5.12"汶川大地震后,中国西南地区积累了大量的松散堆积物,在强降雨作用下,这些松散堆积物容易启动产生泥石流。2010年中国西南地区更是经历了罕见的旱灾,长历时的干旱易引发强烈的森林火灾,后期易形成更强的降雨,同时,在干旱作用下,松散堆积物中的黏土颗粒收缩,在降雨作用下会迅速吸水膨胀,阻塞土体空隙,使孔隙水压力迅速增大,土体抗剪强度随之降低,更易启动产生泥石流。此文在历史上泥石流危险性特征的基础上,结合地震活动规律与干旱区分布特征,进行泥石流危险区划分,并在此基础上提出防控建议。

四川省都江堰市八一沟泥石流动力学特征及危险性评估

2010年8月13日和18日,四川省都江堰市八一沟暴发特大规模泥石流,严重影响了当地人民的正常生产生活。通过实地调查八一沟泥石流灾害现场,详细地分析了其成因、动力学特征及危险性。研究表明,八一沟的物源、降雨和地形均满足泥石流的形成条件。该泥石流的规模为特大型,危险程度为高,有进一步发展趋势。该研究结果可为八一沟泥石流的工程治理及防灾减灾提供可靠依据。

沟道侵蚀型泥石流起动临界条件研究进展

沟道侵蚀型泥石流是泥石流的主要类型之一,研究其起动机理和起动临界条件有助于泥石流治理和预警预报。虽然多年来对沟道侵蚀型泥石流的起动研究有了一些成果,但目前对其起动机理的认识还存在局限,现有起动临界条件计算方法也不成熟,在很大程度上制约了防灾减灾的进展。为深入研究沟道侵蚀型泥石流的形成机理和起动临界条件计算方法,回顾了国内外学者在相关领域的研究成果,系统总结了沟道侵蚀型泥石流起动研究现状,并对沟道侵蚀型泥石流未来研究方向做出展望。

黏粒含量对泥石流源区砾石土体强度影响的实验研究

泥石流源区砾石土的黏粒颗粒含量对砾石土孔隙水压力和强度的影响是泥石流形成机理中的重要问题之一。采用室内静三轴实验研究云南东川蒋家沟支沟大凹子沟源区的砾石土体强度、孔隙水压力、湿陷性与黏粒颗粒含量的关系,发现黏粒的质量分数在3.75%～7.50%范围内的砾石土试样湿陷性较大;黏粒的质量分数为5%左右的砾石土湿陷性最大;黏粒的质量分数在3.75%～7.50%范围内砾石土试样在不固结不排水剪切过程中孔压上升较高;黏粒质量分数在12.5%的砾石土试样在固结排水剪切过程中孔压上升较高;黏粒的质量分数为5%的砾石土强度最低,在相同条件下最容易被破坏。结合实验结果与泥石流启动机理分析,认为中等黏粒含量(质量分数为3.75%～7.50%)的砾石土在相同降雨和坡度条件下,最易启动形成泥石流。

茂县宗渠堰塞湖漫顶溃决洪水演进规律模型试验研究

5.12汶川大地震诱发了大量堰塞湖,这些堰塞湖一旦溃决,溃决洪水将对下游居民的生命财产造成很大的威胁,因此研究堰塞湖溃决洪水沿程水位变化规律对决策部门发布洪水预警,组织撤离与逃生,实施紧急救援等具有十分重要的意义。该文选取四川省茂县宗渠堰塞湖为原型进行野外模型试验,通过在堰塞湖库区及其下游建立一套高清晰DV摄影为主,辅以下游水位定点标记的模型试验方法,研究了堰塞湖库区水位变化过程,通过对时间差分推导出堰塞湖水量平衡方程,进一步得到溃口流量随时间变化规律;研究了下游水位变化过程揭示出堰塞湖漫顶溃决洪水的演进规律。溃口发展过程在纵向上主要以陡坎前进的方式推进,而横向上主要由土体坍滑失稳引起。此结果也可为今后堰塞湖的应急排险,溃决洪水的深入研究等具有参考价值。

碱坪沟地震次生泥石流形成特征与发展趋势

"5.12"汶川地震后,龙溪河碱坪沟流域内堆积了大量的松散固体物质,成为参与泥石流形成的主要物源。碱坪沟于2009—2010年先后3次暴发大规模泥石流灾害。通过对碱坪沟的地形、水源和物源条件的分析发现,该流域地形和水源条件满足泥石流形成的条件,且在地震前后未发生显著变化,而物源条件已经成为影响该区域泥石流形成与发展的主要因素。基于流域物源量与物源固结效应的研究结果表明,在5a内碱坪沟泥石流灾害较活跃,可能暴发大规模泥石流灾害。5～10a后,在降雨条件不发生较大变化以及不暴发大地震的情况下,流域内泥石流规模和频率会逐渐减小,只有在低频率暴雨作用下才可能暴发大规模泥石流灾害。

泰宁县芦蓭坑沟“5.8”特大泥石流成因和特性分析

通过对2016年5月8日泰宁芦蓭坑沟泥石流灾害的现场调查,分析了芦蓭坑沟泥石流形成的物源、地形和水源条件,采用现场调查与模型计算相结合的方法分析了泥石流灾害的特征与形成演化过程。分析结果表明:本次泥石流为低频黏性暴雨型沟谷泥石流,沟口处泥石流流速达到11.7 m/s,泥石流流量达到721.7 m^3/s;极端雷暴雨是本次泥石流的激发因素,沟道复杂的地形地貌特征和丰富的松散坡积物为泥石流提供了演化条件;沟道内多处卡口和大石块堵塞放大了本次泥石流的规模和速度,沿途固体物质补给使泥石流容重逐步增大。通过分析芦蓭坑沟泥石流形成与演化特征,为类似低频泥石流灾害形成与演化提供一定的理论与技术支撑。

基于物源数量的泥石流危险性评估——以都江堰白沙河为例

汶川地震通过诱发滑坡和崩塌产生大量松散固体物质促进了泥石流的暴发,且大多数地震次生泥石流为超大规模,对地震灾后重建造成严重威胁。从区域上进行泥石流灾害危险性评估是目前地震灾区恢复重建和区域经济发展所必须而又紧迫的工作。通过对地震次生泥石流形成条件的分析,提出了一种基于泥石流物源数量,并结合遥感及GIS技术的泥石流危险性快速评估方法。通过在都江堰白沙河59个小流域的应用证明,评估结果与实际灾害情况较吻合,能够为地震灾区泥石流防灾减灾提供参考。此方法适用于地震灾区在短时间内物源突然富集的流域,并且受到遥感图像精度的影响,同时也具有一定时限性,需要根据遥感图像进行周期性更新。此方法能对地震灾区大区域泥石流危险性进行快速评估分级,尤其适用于野外调查无法开展的河流上游区域的泥石流评估。

洪水侵蚀沟床形成泥石流的临界水力条件研究

洪水侵蚀沟床形成泥石流是泥石流的主要类型之一,研究其形成机理和形成的临界条件有助于泥石流治理和预警预报。借鉴河流动力学中推移质输沙理论,对已有洪水侵蚀沟床形成泥石流的水槽试验资料分析表明,洪水侵蚀沟床所形成泥石流的体积输沙浓度随沟床固体颗粒物质无量纲切应力的增大而增大,且呈幂函数关系。采用定量标准作为泥石流形成判别条件,则泥石流形成临界条件是体积输沙浓度计算公式的一个特例,此时床面颗粒无量纲切应力为0.655,远大于泥沙颗粒起动无量纲切应力。基于10组水槽试验资料和1组蒋家沟原型观测资料的适用性分析表明,建立的体积输沙浓度计算公式是合理的,能够反映泥石流形成和输移规律,可用于指导泥石流形成临界水力条件的计算。

西藏林芝扎木弄沟泥石流规模变化趋势研究

弄清扎木弄沟泥石流规模变化趋势,是进一步分析该沟潜在特大型泥石流发生频率的基础。基于钻孔资料和野外调查资料以及相关文献资料,采用光释光年代法和泥石流动力学参数计算法确定扎木弄沟在万年尺度下的泥石流规模变化过程。依据万年尺度下泥石流规模变化过程和现今区域内外动力条件,分析了扎木弄沟今后泥石流发展变化趋势。研究结果表明:扎木弄沟万年尺度下泥石流规模呈波动减小过程,特大型泥石流规模随时间逐渐减小,且在特大规模泥石流发生后的数十年间,汇流型泥石流规模也逐渐减小;扎木弄沟内还具备外动力条件,经历一定时间的累积(有可能是千年尺度或者百年尺度),今后扎木弄沟泥石流灾害仍易于发生,并且再次发生的特大型泥石流规模会小于2000年泥石流规模。特大型泥石流灾害发生后,灾害还将延续一段时间,汇流型泥石流规模呈逐年减小趋势。

西南山区泥石流灾害与厄尔尼诺-拉尼娜事件时空耦合关系分析

研究在厄尔尼诺-拉尼娜事件的影响下西南山区泥石流灾害的时空分布特征,将有助于为泥石流灾害的预测预报提供基础指导。根据统计数据,结合GIS空间分析技术,研究西南山区泥石流灾害事件与厄尔尼诺-拉尼娜事件的时空耦合关系。研究结果显示:厄尔尼诺-拉尼娜事件年西南山区泥石流灾害暴发频率在时间上总体呈增加趋势,且拉尼娜年发生频次多于厄尔尼诺年;厄尔尼诺-拉尼娜事件年西南山区泥石流灾害暴发在空间分布上主要集中于藏东南山区、横断山区、滇东北、贵州西部、贵州西南部、滇西北、大渡河及雅砻江流域等地区;厄尔尼诺-拉尼娜年西南山区泥石流灾害点的降雨量总体上大于多年平均降雨量。西南山区泥石流灾害事件与厄尔尼诺-拉尼娜事件存在明显的关联性,研究两者关系特征,将有助于对西南山区泥石流灾害进行多方位、准确合理的预测预报。