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全风化花岗岩突水通道扩展的颗粒起动流速研究-岩土力学
第38 卷第4 期 岩 土 力 学 Vol.38 No. 4
2017 年4 月 Rock and Soil Mechanics Apr. 2017
DOI ：10.16285/j.rsm.2017.04.032
全风化花岗岩突水通道扩展的颗粒起动流速研究
1, 2 1 1, 3 1 1 1
刘金泉 ，杨典森 ，陈卫忠 ，袁敬强 ，李长俊 ，亓宪寅
（1. 中国科学院武汉岩土力学研究所 岩土力学与工程国家重点实验室，湖北 武汉 430071 ；
2. 中国科学院大学，北京 100049；3. 山东大学 岩土与结构工程研究中心，山东 济南 250061 ）
摘 要：突水突泥是富水全强风化花岗岩隧道施工常见的地质灾害，地层颗粒的流失是导致突水通道扩展的关键因素，其中
颗粒达到起动流速是其流失的临界条件。考虑水流冲刷和土体黏结作用，对突水通道断面颗粒进行三维受力分析，导出颗粒
的临界起动条件，建立了考虑颗粒粒径、颗粒坡面位置、相对暴露度三因素的颗粒起动流速函数，并利用数值方法分析了上
述三因素对起动流速的影响规律。计算分析表明：起动流速随粒径增大先减小后增大，通道断面不同坡面位置颗粒起动流速
呈明显的对称性，总体上起动流速随相对暴露度的增大呈增大趋势。采用正交试验法研究了三因素对颗粒起动流速的敏感性，
发现粒径对起动流速影响最为显著。同时根据断面颗粒起动最小流速标准及相对暴露度的随机性，简化颗粒坡面位置和相对
暴露度两因素，导出颗粒起动流速的简化公式，最后利用室内试验和工程实例验证了该公式的合理性。
关 键 词：全风化花岗岩；突水通道；起动流速；粒径；颗粒坡面位置；相对暴露度
中图分类号：TU 452 文献识别码：A 文章编号：1000－7598 (2017)04－1179－09
Research on particle starting velocity in the expansion of water inrush channel
in completely weathered granite
1, 2 1 1, 3
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