泥石流工程地质研究教学课件PPT.ppt

泥石流(debris flow) 是指在水流冲力和重力共同作用下的一种特殊侵蚀形式，也称为混合侵蚀（mixed erosion）。 一、泥石流的定义 前苏联：泥石流是固体物质含量高，泥沙剧增的暂时性山道河床洪流。 日本：泥石流是泥石含量多于水量，水流不是泥石流搬运介质，而是含水的粥状泥沙在其自身重力作用下的运动现象。 一、泥石流的定义 英国：泥石流是介于水流与滑坡之间的一系列过程，包括有重力作用下的松散物质、水体和空气构成的块体运动。 我国：一部分学者认为泥石流是介于崩塌、滑坡等块体运动与水流之间的一系列连续过程，泥石流的形成过程是固液两相物质在山区坡地或沟道内相互作用的过程。 另一部分学者认为泥石流是斜坡上的松散物质被暴雨或积雪、冰川的强烈消融的水所饱和、在重力与水的作用下沿山坡或沟谷流动的特殊洪流。 二、泥石流的特征 泥石流是一种含有大量泥沙和石块等固体物质，爆发突然、历时短、来势凶猛，具有强大破坏力的特殊洪流。 泥沙石块体积超过25%，最大可达80%，容重在1.3t/m3以上，最高达2.3t/m3 。 泥石流爆发时，象一条褐色巨龙，奔腾咆哮，巨石翻滚，激浪飞溅，石块撞击的声音雷鸣般响彻山谷。 泥岩、页岩、粉沙岩分布区 ，岩石容易分散和滑动 。 岩浆岩等坚硬岩分布区，会风化成巨砾，成为稀性泥石流的物质来源。 在地质构造复杂、断裂皱褶发育、新构运动强烈和地震烈度高的地区。岩体破裂严重，稳定性差，极易风化、剥蚀，为泥石流提供了固体物质。 三、泥石流特征 1、容重 ??? 泥石流容重是单位体积泥石流流体的重量，单位为t/m3。 其容重大小反映了泥石流结构。 一般稀性泥石流容重1.3～1.8t/m3，粘性泥石流容重＞2.0t/m3，过渡性泥石流在1.8～2.0t/m3之间。 不同容重其含沙量不同，一般含沙量在1000kg/m3以上，最高可达2180.3kg/m3。 泥石流容重受固液相组成、固体物质特性及土体特性影响。 通常固体物、大颗粒含量高和比重大的颗粒多容重大；反之，容重小。 泥石流容重在同一阵次中随时空不同而变化。一般从上游到下游，容重随固体颗粒的加入而增大； 同一流域不同次泥石流，因降水不同和固体物质供给的差异，表现不同的容重。对同一阵而言，通常“龙头”容重较高，此后逐渐降低。 2、 粒度组成 泥石流流体中固体颗粒粒度范围很宽，从几微米到几米。 一般挟沙洪水和稀性泥石流的粒度组成较均一，粒度范围窄，颗粒离散度小。99%以上是小于2mm的泥沙，其中粗沙占14%～37%、粉沙和粘粒占82%～62%。 粘性泥石流粒度组成范围宽，离散度大。其中＞2mm的石块占固体物质重量的65%以上，沙粒占18%左右，粉粘粒占18%左右。 3、发生特征 （1）、突发性和灾变性泥石流 突发性和灾变性泥石流暴发突然，历时短暂，一场泥石流过程一般仅几分钟到几十分钟,给山地环境带来灾变。 （2）、波动性和周期性泥石流 ??? 波动性和周期性泥石流活动时期时强时弱，具有波浪式变化特点，可划分活动期和平静期。 （3）、群发性和强烈性泥石流 ??? 群发性和强烈性泥石流由于降雨的区域性和坡体的稳定性，使泥石流发生常具“连锁反应”。 4、泥石流流态特征 泥石流既不同于一般径流冲刷，又是在径流冲刷和重力共同作用下的混合侵蚀。因此泥石流流态多样。 （1）蠕动流 ??? 蠕动流泥石流在粗糙沟床上“铺床”前进，或上游供给不足似蛇身匍伏缓慢前进，流速一般在0.3-0.5m/s。 （2）层流 ??? 层动泥石流在沟道平直、坡度不太大的情况下，高浓度的泥石流体呈整体运动，流速变化从5m/s到15m/s，具有极大浮托力，使巨石像游船一样漂浮。 4、泥石流流态特征 （3）紊流：紊动泥石流浆体较稀，或沟道比降大而导致流动湍急，浆体中石块相撞击、摩擦，发出轰鸣。 （4）滑动流：滑动泥石流近似层流的整体运动，是在高粘度泥石流“铺床”后，依惯性力作用在“润滑剂”上滑动前进。 （5）波动流：波动泥石流实质上是一种特殊的自动形态流，即当沟道泥石流残留层较厚时，在纵坡影响下，较厚浆体在重力作用下，向下形成一个波状流动体，并迅速下泄，与因堵塞形成的阵性流十分相似。 5、泥石流搬运特征 泥石流是一种独特的流体，其搬运能力极强。搬运的泥沙、粒度广泛、浓度大，大致可归纳为两类： 1、粘性泥石流以蠕动流滑动流成似层流的连续流或阵性流形态将流体搬运出沟。泥沙和水构成一相体，以整体方式搬运松散碎屑物质。 2、稀性泥石流以紊流连续流形态将流体搬运出沟。泥沙和水尚未构成一相体，而是两相体，以散体方式搬运松散碎屑物质。 6、泥石流堆积物宏观特征 （1）泥石流堆积类型 堆