沟道松散堆积体冲刷启动机理与泥石流-拦挡坝相互作用研究

汶川地震后我国西部山区大量崩滑体堵塞泥石流沟道,形成堰塞坝,暴雨条件下极易溃决形成溃决洪水,剧烈冲刷侵蚀下游松散堆积体,形成或加剧泥石流灾害规模,对下游拦挡工程的破坏性极强。通过室内水槽试验,监测堆积体内和拦挡坝后相关土水、动力参数响应规律,分析松散堆积体冲刷侵蚀启动力学机制及其与拦挡坝相互作用机理,并推导出考虑孔隙水压力的泥石流冲击力计算公式。结果表明:(1)冲刷启动过程中堆积体以溯源侵蚀、侧蚀为主,体积含水率和孔隙水压力先增后减,基质吸力呈波动减小。(2)在泥石流冲击拦挡坝过程中,坝后出现两次冲击峰值,第一次拦挡坝泄水通畅,振动加速度为1.29 m/s^(2);第二次排水受阻,振动加速度为1.22 m/s^(2),同时泥位达到峰值95 mm。(3)泥石流对拦挡坝的整体冲击力由动、静两部分组成,静冲击力与坝后孔隙水压力呈正比,而动冲击力与流速的平方呈正比。研究成果可为震后泥石流沟道松散堆积体冲刷启动机理研究与防治工程优化提供理论与技术支持。

冲淤变动型沟谷泥石流防治结构及计算

本文以平川沟泥石流为例 ,基于对冲淤变动型沟谷泥石流基本特性的分析 ,遵循“以泄为主、导排结合”的防治原则 ,提出了有效治理此类泥石流的汇流 #速流结构 ;运用地基梁计算理论对速流槽进行了力学分析计算 ,比较详细地进行了汇流槽侧墙、锚固桩的内力计算。

考虑坝后淤积的泥石流冲击拦挡坝动力响应研究

“5·12”汶川强烈地震导致山体破碎,激发大量崩滑体堆积于坡面、沟道中,为震后泥石流的形成提供了巨量松散固体物源,使得泥石流起动临界雨量大幅降低,爆发频率急剧增加,成为震后主要的次生灾害类型。在多期泥石流作用下,拦挡工程会部分或全部淤满,从而逐渐失去减灾能力。然而,关于坝后淤积体对泥石流拦挡坝减灾效果影响仍缺乏定量研究。为此,基于弱可压缩光滑粒子流体动力方法(smoothed particle hydrodynamics,SPH),采用德鲁克−普拉格模型(Drucker−Prager,DP)准则及Herschel−Bulkley−Papanastasiou(HBP)流变模型模拟泥石流与坝后淤积体相互作用的动力过程。用该方法模拟了泥石流水槽物理模型试验,验证数值模拟方法的可靠性。在此基础上,进一步开展坝后淤积工况下红椿沟泥石流灾害的动力过程数值模拟研究。结果表明:在空库工况下泥石流过坝速度减小率为31.6%,半库工况下过坝速度减小率为16.4%,满库工况下过坝速度减小率为6.5%,坝后淤积使拦挡坝削峰效应降低,显著降低其拦挡效果;同时坝后淤积改变泥石流冲击拦挡坝动力响应过程,空库工况下泥石流表现出触坝、爬高、淤积等过程,满库工况表现为泥石流夹带淤积体过坝过程。半库工况坝体底部所受到的冲击力峰值相比空库工况减小13.25%,满库工况坝体顶部受到的冲击力峰值是空库工况的1.75倍。研究成果可为泥石流拦挡坝工程设计提供理论及技术支持。

从泥石流沟的岩土稳定性论冲淤变动型泥石流的物源问题——以西(昌)木(里)路平川泥石流为例

本文以极具典型的平川泥石流为例比较全面的分析了冲淤变动型泥石流的物源问题 .根据现场调研及室内岩土分析进行的研究成果显示 ,川西南高山深谷地区的大型泥石流沟中的松散土体以中、粗粒段为主 ,其分布与地形密切相关 ;位于泥石流沟中、前部位的松散土体的稳定性最差 ,是补给泥石流的重要物源 ;松散土体的发育主要受控于地质及岩土环境 。

冲淤变动型沟谷泥石流形成条件研究

冲淤变动型沟谷泥石流是我国西部公路沿线致灾最强烈的泥石流类型,通常表现为对公路构建筑物的冲击和淤埋毁损.笔者从地貌条件、物源及动力条件3方面出发对该类泥石流的形成条件进行了研究.泥石流沟长宽比小于5 0并且具有较大的形成区、大比降的流通区、宽缓的沉积区是该类泥石流形成的地貌条件;丰富且稳定性差的第四系松散堆积物及工程弃渣是该类泥石流形成的物质条件;前期降雨量和降雨强度的有机结合或较高的日温度是该类泥石流形成的动力条件.研究成果丰富了公路泥石流学的科学内涵.

水电工程蓄水后泥石流影响范围进一步探讨

现行的GB 50287—2006《水力发电工程地质勘察规范》对泥石流影响的范围界定、防治等进行了相应的规定。而在工程蓄水后实际运行中,泥石流的影响范围往往超出原来的预测范围,甚至对电站建设影响范围内已重建、改建工程产生二次危害,需采取进一步的处理措施,造成不必要的损失及资源浪费。结合泸定水电站水库蓄水后新增的泥石流影响范围的研究成果,对水电站蓄水后泥石流淤积影响范围的确定进行了进一步的探讨。