沟谷泥石流试验指导书-重庆交通大学.DOC

PAGE PAGE 8 《沟谷泥石流》实验指导书 （地质工程等专业） 陈洪凯 编 重庆交通大学河海学院 土工地质实验室 二００七年七月 目　　　　录 前 言 ·················································2 实验一 清水实验··········································3 实验二 水石流实验········································5 实验三 泥石流实验········································7 前　　言 泥石流作为一种山地灾害，在我国分布较广，全国近30个省、市、直辖市都有分布，如青藏高原、新疆、西南地区、西北和华北等山区。泥石流的危害巨大，对生态与环境、城镇居民点、工农业、交通、水利、交通设施以及人民生命财产都会造成严重的破坏，因此，对泥石流的学习和研究有着重要的意义。本实验指导书适用于地质工程等专业的本科生、研究生使用。 本实验是《地貌学与第四纪地质学》、《公路工程地质》、《地质灾害理论与防治》和《水利工程地质》等课程的重要实践教学环节。该实验指导书包括以下内容：清水实验，水石流实验和泥石流实验等实验项目。通过上述实验可以让学生熟悉各种仪器设备在实验项目中的使用方法和实验材料的制取，锻炼学生的实验基本技能，掌握实验内容和实验的基本方法，培养学生的动手能力及综合分析问题和解决问题的能力，使学生知道为什么要做这些实验，实验参数在工程设计和施工中如何应用，为今后的实际工程设计、施工和研究工作奠定了坚实的基础。 本指导书主要依据中华人民共和国行业标准《公路土工实验规程》JTJ051-93、中华人民共和国国家标准《岩土工程勘察规范》GB50021-2001、中华人民共和国行业标准《公路工程地质勘察规范》JTJ 064-98等国家和行业标准，陈洪凯，唐红梅，陈野鹰著的《公路泥石流力学》；钱宁著的《高含沙水流运动》；杨俊杰编著的《相似理论与结构模型实验》；康志成，李焯芬，马蔼乃等著的《中国泥石流研究》；吴积善，康志成和田连权等著的《云南蒋家沟泥石流观测研究》等，并结合工程实践经验及专业特点编制而成。由于编者水平有限，若有不当之处，请批评指正。 二00七年七月 实验一 清水实验 一、实验目的 1. 揭示定床条件下水流流态、出口端流速、冲击频谱及冲击力随固相比的变化规律； 2. 观察不同流量情况下，水流冲击曲线形态及识别方法。 二、实验方法 在水箱中加满水后，通过泄水闸控制放水量的大小，然后观测水的流速、冲击力和流态等项目。 三、仪器设备 高速CCD相机、高速摄像机、动力传感器、流速仪、动态应变仪、秒表等。 四、实验步骤 （1）安装仪器和调试仪器。沟谷泥石流为室外模型实验，需要在实验前先安装好要使用的实验仪器，如高速CCD相机、高速摄像机、动力传感器、流速仪、动态应变仪等。 （2）将水箱加满水。 （3）根据实验设计的流速放水。在放水后用准备就位的实验仪器测试流水的流速、冲击力和流态等实验数据。 （4）重复步骤（2）和（3）将剩下的流速清水实验完成。 （5）每次实验结束后，观察和绘制泥石流体堆积体形迹。 （6）清理实验现场，将实验仪器归还实验室并将实验数据拷贝下去。 （7）数据处理。 （8）完成实验报告。 五、成果整理 （1）冲击力计算 动态应变仪测得的数据通过应力-应变关系式可以得到泥石流的冲击力： 式中，为微应变值；k为应变式传感器系数标定值；为泥石流冲击力(kN)。 （2）流速计算 由实验得到的全部数据求平均值得到泥石流体的平均流速 式中，为泥石流体的平均流速；为第i个通道的流速；n为通道总数。 六、注意事项 （1）在安装动态应变仪的时候要注意保持其干燥，防止其与水接触。 （2）要控制好放水量的大小，开泄水闸的时候不要过急过猛，尽量使流水流速恒定。 （3）摄像的时候要将整个实验模型都要摄下来，保证流速测试的完整性。 七、实验模型 图1 实验模型 图2 实验进行图 实验二 水石流实验 一、实验目的 1. 揭示定床条件下水石流流态、出口端流速、冲击频谱及冲击力随固相比的变化规律； 2. 观察不同粒径组成的水石流在不同固相比的情况下，水石流冲击曲线形态及识别方法的研究。 二、实验方法 将水箱内的水灌满，碎石装入漏斗后根据设计的水流量和碎石流量同时放水和碎石，然后观测水石流的流速、冲击力和流态等项目。 三、仪器设备 高速CCD相机、高速摄像机、动力传感器、流速仪、动态应变仪、秒表等。 四、实验步骤 （1）安装仪器和调试仪器。沟谷泥石流为室外