基于透明土石混合体的水力侵蚀特性研究

土石混合体是一种力学性质极其不均匀的材料,其水力侵蚀过程往往也是复杂和难以预测的。现有的水力侵蚀试验往往难以观察土石混合体水力侵蚀过程的变化,而透明土石混合体是一种可以较好地还原真实土石混合体力学性质的相似材料。基于此,进行了透明土石混合体水力侵蚀模型试验。试验考虑了含石量、块石尺寸、固结压力3个内在因素及流量外在因素。对试验结果进行二维断面分析以及三维重构,结果表明:对于每个试样组,存在一个平均侵蚀速率及临界侵蚀流量,平均侵蚀速率越小、临界侵蚀流量越大表明试样抗侵蚀能力越强。试样的抗侵蚀能力随着含石量增大而先增大后减小,随着块石尺寸增大而先增大后减小,随着固结压力增大而增大。纯土试样在低流速冲刷下最终会趋于光滑、平缓的“S”型岸坡,而在高流速冲刷下会在前端形成较陡的坡,而后端土体几乎被冲走;土石混合体通常在水力侵蚀下呈块状剥离,最终形成表面粗糙的倒梯形岸坡。