砾粒质量分数对泥石流启动影响的试验研究.pdf

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1、第34卷第5期华北水利水电学院学报Vo1．34N0．52013年10月JournalofNoahChinaInstituteofWaterConservancyandHydroelectricPower0ct．20131)OI：10．3969／j．issn．1002—5634．2013．05．021砾粒质量分数对泥石流启动影响的试验研究李宽，张春红，苗卫明，王晓伟(河北工程大学水电学院，河北邯郸056021)摘要：泥石流形成过程复杂，所以泥石流启动受很多因素的影响．太行山区泥石流中砾粒质量分数较高，即以太行山区泥石流为原型，在室内进行人工模

2、拟泥石流的试验，分析在坡度一定的情况下，土体中砾粒质量分数对泥石流启动的影响．通过筛分，配成5组不同砾粒质量分数的土体(分别为65％，70％，75％，80％，85％)，对不同砾粒质量分数土体的启动流量进行分析．试验结果表明：砾粒质量分数高的土体启动流量大；砾粒质量分数不同，泥石流暴发形式也不同；砾粒质量分数为65％，70％的土体，伴随着表面出水，土体整体突然垮塌形成泥石流；砾粒质量分数为75％，80％和85％的土体，在整体垮塌前，总是伴有局部的塌陷和表面径流．研究结果可为太行山区泥石流的防治提供理论依据．关键词：泥石流；砾粒质量分数；启动流

3、量中图分类号：TV144文献标识码：A文章编号：1002—5634(2013)05—0081—03泥石流是发生在山区的泥、砂、碎块等松散土体成．供水系统包括潜水泵、水表、管线．潜水泵放在试与水体的混合流体，在重力作用下沿坡面或溪沟快验场地旁的大水池中，水泵抽水，水经塑料管、水表速流动的一种自然地质现象．泥石流形成过程复人模型槽．模型槽长200cm，宽50cm，高40cm，无杂，暴发形式多样，泥石流的启动受很多因素的影盖，上游20cm处设有挡水板，其骨架采用角钢和工响．随着对泥石流启动研究的深入，更多的学者字钢焊接而成，两侧采用有机玻璃板，便

4、于观测槽内开始从现象观测转变到试验研究．陈中学等通过试验现象．模型一端封闭，另一端开放；模型槽一端模型槽人工降雨试验，初步探讨了黏粒含量对泥石用螺丝铰接固定采底座上，另一端用自行设计的抽流启动的影响，从更深层次揭示了泥石流形成的内拉式伸缩杆固定，通过伸缩杆上的刻度来调整试验在机制；魏厚振等以蒋家沟砾石土为土样，在不所需的角度．为增大摩擦，减小边界效应，槽底部粘同含水率以及粗颗粒含量条件下，通过直剪试验对一层1cm厚的碎小石砾．试验装置如图1所示．比其强度特征，得出砾石土强度特征对泥石流启动机制具有重要意义．陈宁生等通过试验研究了泥石流源区砾

5、石土体在地震作用下强度的衰减特征，并结合野外考察和理论计算，得出地震作用下泥石流源区砾石土强度降低是泥石流启动的主要原因．太行山区泥石流中砾粒质量分数较高，笔者以太行山区泥石流为原型，通过室内人工模拟泥石流试验，研究土体中砾粒质量分数对泥石流启动的影响．1一电源；2一水源；3一进水管；4一循环池；5一供水管；6一潜水泵；7一沉淀池；8一泥石流模型槽；9一挡水板；10一闸门开1试验设备及材料指标关；11一水表；12一模型槽支架1．1试验设备图1试验装置示意图试验装置由供水装置、模型槽、沉淀区3部分组收稿日期：2013—03—06作者简介：李宽

6、(1988一)，男，河北邯郸人，硕士研究生，主要从事水工结构工程方面的研究82华北水利水电学院学报2013年1O月1．2试验材料指标体从出水处往下整体滑塌形成泥石流．1．2．1砾粒质量分数的选择3)砾粒质量分数为75％的土体，当流量达到试验土体由砾石、砂砾、粉粒、黏粒组成．经筛0．160L／s时，土体上部出现表面水，土体底部开始分，配成5组不同砾粒质量分数的试验土体，砾粒质塌陷，然后缓慢层层向上塌陷，形成泥石流．量分数分别为65％，70％，75％，80％，85％．其中将4)砾粒质量分数为80％的土体，当流量达到黏粒质量分数固定为5％，砂石与

7、粉粒质量分数相0．192L／s时，土体上部出现表面水，土体底部局部等，土体厚度均为10cm．取搅拌好的土体500g进行塌陷，而后表面水形成径流，缓缓向下蔓延，流到接筛分．第1组土样，砾粒325g、砂砾75g、粉粒75g、黏近土体底端塌陷处时，土体突然整体垮塌，形成泥粒25g；第2组土样，砾粒350g、砂砾62．5g、粉粒石流．62．5g、黏粒25g；第3组土样，砾粒375g、砂砾5)砾粒质量分数为85％的土体，当流量达到50g、粉粒50g、黏粒25g；第4组土样，砾粒400g、0．224L／sH-,j"，土体上部出现表面水，而后形成径流，砂

8、砾37．5g、粉粒37．5g、黏粒25g；第5组土样，砾缓缓向下蔓延，流到土体中部处，径流消失，土体下粒425g、砂砾25g、粉粒25g、黏粒25g．试验土样部左侧小范围塌陷，而