泥石流弯道超高与流速计算关系的研究——以巴塘通戈顶沟地震次生泥石流为例

我国山区尤其是地震山区暴发众多的泥石流, 泥石流的流速计算始终是一个科学难题。对于在弯道运动的泥石流,假设凹凸两岸角速度相等,可以利用动能与势能的平衡及速度关系,计算泥石流的流速。据观测,在泥石流的弯道运动中,凹凸两岸的角速度并不相等,所以利用角速度相等得出的流速与真实情况有一定的误差。在角速度不等的基础上,依据流体力学基本方程和泥石流的弯道运动的基本特征,推导泥石流弯道运动超高现象与流速关系的基本方程,利用实地调查的泥深及弯道断面特征计算弯道泥石流流速,并对弯道角速度相等或不等的流速计算方法和结果进行比较,得出采用用角速度假设计算更为合理的结论。同时,还提出了根据泥石流弯道流速推算沟床糙率的计算方法,并将该计算糙率应用与直道流速计算,以验证泥石流沟道的整体流速计算的合理性。将本方程应用于川藏公路四川段通戈顶地震次生泥石流沟,分析结果证明按沟道凹凸两岸角速度不等计算,流速沿沟床断面并非直线分布,泥深为一条近似的抛物线分布,而且流速计算数值较角速度相等情况下偏小,这与野外观测的泥石流弯道运动的特征更为接近。     

边切槽圆盘试样的岩石动态断裂韧度实验

 提出用边切槽圆盘试样测量岩石动态断裂韧度的实验方法。在分离式霍普金森压杆(Split Hopkinson Pressure Bar-SHPB)的入射杆杆端附加劈尖及其基座，实现对试样施加高速率的劈裂载荷；将劈裂载荷时间历程及裂纹扩展时间输入有限元法计算模型得到动态应力强度因子时间历程；3个应变片粘贴在试样的切槽前端韧带上，测定裂纹扩展起始时间和扩展过程；结合动态应力强度因子历程和裂纹扩展时间，获得试样的起裂动态断裂韧度值。对大理岩实验的结果表明，边切槽圆盘试样能得到理想的劈裂加载；当加载速率为2.88×104 MPa·m1/2·s-1时，所测大理岩的动 态断裂韧度为5.15 MPa·m1/2，大理岩的断裂韧度在高加载速率下明显地提高。     

泥石流源区砾石土渗透沉降综合测试设备研制及应用

土体的渗透和变形是岩土工程土工试验研究中的2个重要性质。由野外调查和定点观察可知,泥石流源区广泛分布着砾石土,土体渗透和沉降特性是泥石流发生的必要环节,为了有效观测泥石流源区宽级配砾石土体的渗透系数和沉降,设计研制一套渗透沉降综合测试设备。该装置由稳压供水系统、渗透沉降装载容器和测量系统3个部分组成,其主要功能特征有：(1) 可量测自然状态和模拟降水条件下土体沉降变形;(2) 可观察水分下渗过程并测量土体渗透系数。优化改进后的新型试验装置与传统渗透仪的试验结果对比发现,新装置满足达西定律计算土体的渗透系数,而且更大限度保留砾石土级配特性,弱化尺寸效应,结果具备良好的试验精度。运用该综合测试设备对云南蒋家沟泥石流物源的宽级配砾石土体进行渗透沉降规律测试,试验结果表明,泥石流宽级配砾石土的沉降变形、入渗深度与时间存在对数分布关系,渗透系数与孔隙比成线性正相关关系,而与土体细颗粒含量存在负幂函数关系。应用表明,该实用新型装置为宽级配砾石土渗透规律和变形特性的研究提供有效的试验工具。     

加载速率对岩石动态断裂韧度影响的实验研究

为了获得岩石在高加载速率作用下的动态断裂韧度值并分析加载速率的影响,由分离式霍普金森压杆入射杆杆端附加劈尖及其基座对边切槽圆盘试样施加动态劈裂载荷。把应变片粘贴在裂纹尖端附近获得裂纹扩展时间;将劈裂载荷时间历程及裂纹扩展时间输入有限元计算模型,获得试样的起裂动态断裂韧度值。结果表明,在加载速率18.85×104MPa.m1/2s-1以下,大理岩的动态断裂韧度值随着加载速率的增大而上升,但上升趋势逐渐减弱。断裂韧度数值在高加载速率下呈现出明显的离散性。     

小流域潜在山洪泥石流防御示范点——甘溪沟流域监测预警实例

1．甘溪沟流域概况 甘溪沟流域位于四川省彭州市通济镇东侧1km处，距彭州市的直线距离约24km，距成都市约有60km。甘溪沟流域地处成都盆地与川西山地过渡带的浅山低丘区，流域分水岭最高海拔为1920m，河道出沟口海拔890m。     

用矩形双臂梁测定岩石动态断裂韧度

参考美国材料试验学会及国际岩石力学学会推荐的人字形切槽短棒试样.提出适合于分离式霍普金森压杆高速加载测试岩石动态断裂韧度KId的矩形双臂梁(Rectangular Double Beam-RDB)试样.霍普金森入射杆高速撞击试样的切槽端面.使切槽前沿产生拉伸加载.记录入射杆入射应力波和反射应力波及透射杆上的透射应力波的应变片电压变化信号.同时在试样表面切槽顶点附近粘贴应变片以得到从试样开始受到载荷作用到裂纹起裂的时间.将入射波、反射波及透射波叠加得到试样载荷.输入有限元计算模型.得到试样应力强度因子的时间历程.再通过试样的裂纹起裂时间.得到岩石的动态起裂断裂韧度.在加载速率K*为1.68×104MPa.m1/2s-1时.大理岩的动态断裂韧度KId为2.6MPa.m1/2.