工程地质学_易发成_第十一章泥石流工程地质研究.doc

第十一章:泥石流工程地质研究 作者:?工程地质学教研组???点击:533??发表时间:2005-9-20 14:47:32 编辑:本站编辑 第一节:概述 泥石流是发生在山区的一种含有大量泥砂和石块的暂时性急水流。 泥石流活动进程与一般山洪活动的根本区别,是这种流体中固体物质含量很大,有时可超过水体量,它的活动特点是:在一个地段上往往突然爆发,能量巨大,来势凶猛,历时短暂,复发频繁。 第二节:泥石流的的形成条件. 泥石流的形成,必须同时具备三个基本条件:地形条件、地质条件和气象水文条件 一、地形条件 泥石流总是发生在陡峭的山岳地区,一般是顺着纵坡降狭窄沟谷活动（干涸的峰谷,冲谷等 每一处泥石流自成一个流域,典型的泥石流流域可划分为: 1、泥石流形成区 上游 1 、多为三面环山一面出口的园形宽阔地段,周围山坡陡峭多为30°--60°的陡坡,在面积数平方公里一数百平方公里 2 、坡体往往光秃坡破碎,无植被覆盖 3 、斜坡常被冲沟切割,且有崩塌,滑坡发育 2、泥石流流通区 中游 多为狭窄而深切的峡谷或冲沟,谷壁陡峻而纵坡降大 3、泥石流堆积区 下游 多为山口外或山间盆地边缘,地形较平缓。 二、地质条件 它决定松散固体物质来源,也为泥石流活动提供动能优势. 泥石流强烈活动的山区,均是地质构造复杂,岩石风化破碎,新构造运动活跃,地震频发,崩滑灾害丛生的地区。 三、气象水文条件 泥石流形成必须有强烈的地表径流,它为爆发泥石流提供动力条件. 据地表径流来源:暴雨,冰雪融化,水体溃决。 第三节:泥石流特征 泥石流的特征取决于它的形成条件，对其特征的研究,有利于搞清泥石流的活动规律,进行预测,预报并采取有效的防治措施。 一、泥石流的密度 取决于水体和固体物质含量的相对比例以及固体物质中细颗粒成分的多小,一般1.2—2.4t/m3,固体物质百分含量愈高和细颗粒成分愈多,则泥石流密度愈大。 二、泥石流的结构. 泥石流体最要的结构,是由石块,砂粒和泥浆体所共同组成的格架结构。 格架结构据石块含量和粒径变化分: 星悬型 支承型 叠置型 镶嵌型 三、泥石流的流态 泥石流的流态主要受水体量与固体物质的比值以及固体物质的粒径级配所制约。. 泥石流体大多属似宾体系 泥浆体系宾汉体 故流动理论多以宾汉方程相同,当泥石流体中固体物质小,且以粗大砂砾为主时,则与牛顿体紊流和流变方程相同。 据研究,泥石流主要流态有紊动流,扰动流和蠕动流 1、紊动流,一稀性泥石流的流态 τ ρd*l2 dVd/dy 2 τ---切应力 ρd -泥石流体密度 l---混合长度 单位体积横向平均位移 dVd/dy ---流速梯度 Vd----泥石流体中距床底y处的流速 2、扰动流----宾汉方法为基础 τ K0τβ+Kω ηdVa/dy+ρd Kcl m dVa/dy 2 K0,Kω，Kc分别为泥石流运动时与结构变化和扰动强度有关的修正系数 τβ---宾汉极限切力 eita?? ηd---流体粘度 3、蠕动流（似层流） τ K0τβ+ηdd（Vd/dy）≈τβ+ηdd（Vd/dy） （τ＝τβ+ηdd（Vd/dy　　　　宾汉流体方程） 4．泥石流流速确定 铁一院推荐的稀性泥石流流速计算式 Vd＝1.53/a×Rd2/3×I3/8 Vd ----泥石流断面平均流速（m/s） I-----泥体纵坡降（%） Rα----泥石流体的水力半径（m） a----阻力系数 a φ*ps+1 1/2 其中φ为泥石流修正纯系数? φ pd-1 / ps-pd pa ----泥石流密度 ps ----泥石流固体物质的密度（t/m3） 陈光曦等据川东n条典型粘泥石流沟观察同料等推荐粘性泥石流流速计算公式 Vd K*H2/3*I1/5 H---泥石流泥深 I?? 泥位纵坡 K? 流速系数?? 查表 四、泥石流的直进性 泥石流愈稠,直进性愈强度,冲击力也愈大. 五、泥石流的脉动性 由于泥石流具有宾汉性质和运动的阻塞特性,故流动不均匀,往往形成阵流----脉动性 脉动性是泥石流运动过程区别于洪水流动过程的又一特征，一般洪流过程是单峰型，而泥石流过程成为的正弦曲线,几乎以相等的时间间隔一陈一陈地流动. 第四节? 泥石流的分类 泥石流的分类是对泥石流本质的概括 ??一、按泥石流流域形态分类 1、标准型 P122?? Fig11-1 2、河谷型 3、山坡型 二、按泥石流物质组成分类 1、水石流型:粗多细小 2、泥石流开型:粗细均多 3、泥水流型:细多 三、按泥石流流体性质分: 1、粘性泥石流 1 、细粒多,固体物质达 40—60%以上 2 、具有很大的粘性 3 、密度大1.6—2.4t/m3? 浮托力强 4 、堆积区不发生散流 5 、堆积物无分选性 2、稀性泥石流 1 水多? 固体物质10—40%? 细粒少 2 水泥速