泥石流拦砂坝坝基土颗粒级配对扬压力影响实验研究

颗粒级配是影响坝基渗透的重要因素,并影响扬压力的大小和分布特征。采用自制装置对不同颗粒级配的6种土样进行坝基渗透实验和竖向渗透实验,研究了细颗粒含量和最小粒径对坝基渗透和扬压力分布的影响,并建立了细颗粒含量与坝基渗透系数和扬压力之间的关系。研究结果表明:坝基土细颗粒含量530%P40%时,最不易发生沉降变形和渗透变形;不同颗粒级配下坝基扬压力沿中轴线均呈线性衰减;坝基土发生渗透变形前扬压力折减系数与渗透系数存在对数变化关系,与细颗粒含量呈线性负相关关系,渗透变形后,扬压力出现大幅波动。     

云南蒋家沟黏性泥石流输沙的涨落特征

间歇性阵流是山区小流域发生的黏性泥石流活动的基本形式,其输沙特性表现出一定的间歇性和涨落特性,其涨落可达均值的2~4个数量级。利用Hurst指数分析了蒋家沟近50年的数千阵泥石流观测资料,发现间歇性阵流的流量、径流量、输沙量序列的Hurst指数均大于0.5,说明序列具有一定程度的长程关联性。同时,对比阵流序列与洪峰序列,发现泥石流阵流的长程关联性强于洪峰序列。另一方面,输沙量的累积百分比均满足统一的指数分布形式:P(S)=CS~(-μ)exp(-S/S_c),其中μ越大意味着序列中输沙量较小的阵次越多;S_c表示的是阵流输沙的涨落情况,即S_c越大,阵流输沙的涨落越大。     

白龙江中游泥石流拦砂坝防治效果分析

为研究白龙江中游地区泥石流拦砂坝的防治效果,通过野外调查和实验分析,对该地区泥石流拦砂坝的运行现状以及拦砂坝对泥石流的调控效果进行了分析。结果表明:①该地区部分泥石流沟泥石流防治情况严峻,多条泥石流沟存在拦蓄库容不足、拦砂坝坝体破坏严重等问题;②通过对该地区拦砂坝上游泥石流回淤坡度的调查,拦砂坝有较好的回淤缓坡功能,并建立起该地区泥石流回淤坡度的经验公式,即I=(0.4~0.85)I₀;③通过对泥石流堆积物的颗粒组成进行实验分析,建立泥石流堆积物的平均粒径比、计算重度比来表征拦砂坝对泥石流的调控效果,拦砂坝对泥石流有较好的分选效果,但其拦排临界粒径尚难以准确确定,且其对泥石流堆积物的重度调节作用并不显著。最后,结合该地区拦砂坝出现的一些工程问题,提出了一些防治建议。研究成果可为该地区泥石流治理工程的修建提供一定的参考。     

白龙江甘家沟泥石流过坝堆积物力学性能分析

白龙江流域是我国泥石流危害最严重的地区之一,泥石流沟分布密度和泥石流发生频率居全国首位,尽管多次治理,但仍然造成了大量的人员伤亡和财产损失。以甘家沟为研究对象,通过野外实地调查,在分析防治工程现状的基础上,通过颗分试验、流变试验和直剪试验,对比分析了坝上游和坝下游泥石流堆积物的颗粒级配变化情况、浆体流变特性与抗剪强度等性能指标。结果显示:实体拦砂坝存在调节泥石流颗粒粒径作用,但调节效果不显著;拦砂坝的拦挡作用会改变泥石流的力学性能;粒径调节作用较显著的坝体,其坝下游堆积物浆体的剪切应力小于坝上游堆积物浆体的剪切应力,坝下游堆积物抗剪强度略大于坝上游堆积物抗剪强度;泥石流颗粒级配的差异是影响其流变特性与抗剪强度的重要原因。该研究结果对今后泥石流工程坝型选择与参数设计具有一定的参考意义。     

泥石流冲击力的时空分布特征

传统的泥石流冲击力计算方法仅仅考虑泥石流作用于刚性拦挡坝时的瞬间冲击过程,并没有考虑泥石流与坝体相作用时,冲起部分对坝体的影响。实际上,当泥石流与坝体相作用而冲起爬高时,所受泥石流冲击力的空间分布决定了其结构的稳定性。本文开展了系列泥石流冲击实验,并利用Tactilus内置式压力分布测量传感器测量冲击力数据,以此来探究不同密度泥石流作用于坝体时冲击力的时空分布特性。实验结果表明,低密度泥石流冲起爬高时,在坝体范围内冲击力时程变化的波动更为剧烈,持续时间也更长。低密度泥石流与坝体作用时,最大冲击力主要来自于流体中颗粒与坝体的撞击作用,并存在于整个冲击过程,而高密度泥石流与坝体作用时,最大冲击力出现在与坝体刚接触的时候,这主要是由于不同密度下流体内部颗粒间作用力变化引起的。当密度较低时,泥石流冲起部分的冲击力的纵向衰减模式为对数函数形式;当密度较大时,其衰减模式为线性函数形式。泥石流冲击力的横向分布波动并不大,基本可以看成是等值分布。为便于计算,泥石流冲击力的纵向分布可以简化为三角形分布。对坝趾处来讲,考虑泥石流冲起时,所受弯矩为不考虑流体冲起时的2～3倍。