泥石流中石块尺寸与其流速间的关系

泥石流中砾石冲击力的估算对结构减灾设施的设计很重要。砾石冲击力公式对泥石流中的石块尺寸和速度非常敏感。目前的设计规范建议设计石块的尺寸等于流深,速度等于泥石流的流速。这篇论文运用录像分析软件考察了泥石流中不同尺寸石块的速度。泥石的速度大体上随尺寸的增大而减小,并发现其减小率取决于石块在泥石流中整合的能力。     

泥石流冲击力的研究现状

泥石流冲击力是泥石流动力特性的重要组成部分,也是泥石流支挡结构的设计依据。以泥石流冲击力为研究对象,对泥石流冲击力的计算模型以及野外实地观测研究进行阐述与分析。结果表明:现有的冲击力计算公式大多采用拟静力方式获取泥石流最大冲击荷载,未考虑泥石流冲击荷载的动态变化效应和时间效应;由于各种条件的限制,导致泥石流冲击力实测信号获取困难,这会限制泥石流防灾减灾工作的发展。     

浆体黏度和级配颗粒组合条件下泥石流冲击特性模型试验

冲击特性是泥石流减灾及沟谷地貌演化的重要基础理论问题。建立泥石流冲击试验模型并进行了5组液相浆体黏度（0,0.13,0.37,0.72,0.93 Pa·s）、5组固相比（0,0.02,0.04,0.08,0.16）,5组固相颗粒粒径（0,0.075～0.2,0.3～0.5,0.8～1.0,1.3～1.5 cm）组合下的泥石流冲击特性模型试验,将试验工况分为清水流、水石流与泥石流,采用小波理论对冲击荷载进行消噪并进行冲击荷载时程曲线及冲击荷载均值分析。分析结果表明：清水流冲击荷载均值为2.84 kPa;水石流冲击荷载均值与固相比及颗粒粒径大小呈正比,且固相比越大,水石流龙头冲击作用越小,颗粒粒径越大,冲击荷载变化幅度越大;泥石流时,随着浆体黏度、固相比及颗粒粒径增大,泥石流冲击力呈非线性增大,浆体黏度对泥石流冲击力影响明显,随着黏度的增大,不同颗粒粒径组合下泥石流冲击力均值分别为4.41,5.09,5.89,6.46,6.70 kPa。     

泥石流灾害的救援对策研究——以青海大通“8·18”山洪灾害救援为例

泥石流灾害是发生在山区沟谷中,由暴雨、大量冰雪融水或江、湖、水库溃决后的急速地表径流激发的含有大量泥沙、石块等固体碎屑物质,并具有强大冲击力和破坏作用的特殊洪流造成的灾害。立足于青海大通“8·18”山洪灾害抢险救援案例,分析灾害救援情况,结合泥石流救援难点,提出泥石流灾害救援的对策。     

兴海县多宗隆哇泥石流形成条件及防治

兴海县多宗隆哇泥石流为典型的沟谷型泥石流,曾造成严重的财产损失。通过对泥石流特征、易发性、运动及力学特征研究分析,得出多宗隆哇为轻度易发泥石流,流速为3.87m/s,流量为292.53m3/s,有巨大的冲击力。根据该流域泥石流的特征和危害,提出了防治措施建议。     

泥石流运动特征参数计算

泥石流运动特征参数主要包括容重、流速、流量和冲击力等。这些参数不仅反映了泥石流自身特性,还影响后期泥石流治理,是泥石流研究和防治工程设计中的一项重要内容。目前,国内关于运动特征参数的计算方法主要有理论公式、经验公式、半经验公式和实验公式。本文介绍了泥石流工程中运动特征参数计算的常用方法,分析了各自特点和适用范围,为了使各项参数取值更加符合实际,还应当考虑现场勘测和试验结果。     

西藏林芝地区冰川降雨型泥石流起动实验初步研究

 近年来,由于全球气温升高,导致西藏地区泥石流暴发频率增加,其中包括冰川降雨型泥石流灾害。以西藏林芝地区的冰川降雨型泥石流为研究对象,首次通过观测冰川降雨型泥石流起动过程中水位、孔隙水压力等变化特征,得到水位、孔隙水压力与堆积坡度、堆积厚度的关系以及沟道物质起动特征,根据水位、空隙水压力的时间变化特征,得到不同试验条件下水位与孔隙水压力的相互关系。通过相似物理实验,分析实验过程中流量、流深、流速等参数与泥石流堆积坡度、堆积厚度的关系,并将冰川降雨型泥石流起动分为前期饱和阶段、起动阶段、堆积阶段。由相似比得到研究区典型冰川泥石流起动的流深、流速等野外观测结果与实验结果与一致,为研究区冰川降雨型泥石流的研究提供参考。     

地震灾区特大型泥石流基本特征值计算与分析

泥石流特征值是泥石流防治工程的主要设计依据,其取值直接关系到防治方案确定、方案的经济合理性、技术可行性、安全可靠性等。本文在以北川某特大型泥石流为例,在前期地质调查基础上,对泥石流基本参数进行了详细计算,包括泥石流容重、流量、流速、整体冲击力、冲起高度、弯道超高等,该结果可为当地的泥石流防灾减灾以及预测预报工作提供一定的理论指导。     

地震灾区特大型泥石流基本特征值计算与分析

泥石流特征值是泥石流防治工程的主要设计依据,其取值直接关系到防治方案确定、方案的经济合理性、技术可行性、安全可靠性等。本文在以北川某特大型泥石流为例,在前期地质调查基础上,对泥石流基本参数进行了详细计算,包括泥石流容重、流量、流速、整体冲击力、冲起高度、弯道超高等,该结果可为当地的泥石流防灾减灾以及预测预报工作提供一定的理论指导。     

稀性泥石流冲击力随机分布特征实验研究

泥石流的冲击力具有很强的随机性。为研究泥石流冲击力变化规律、随机分布特征及冲击力与粗颗粒的关系,用云南蒋家沟泥石流原状土开展7组大型稀性泥石流冲击力水槽实验。实验结果表明:(1)泥石流冲击力比例系数随粗颗粒无量纲最大粒径增大而增大,二者之间存在良好指数经验关系;(2)用6种概率密度函数拟合了泥石流冲击力的分布,发现Log-Logistic函数最适合描述冲击力的分布;(3)冲击力分布的Log-Logistic函数的尺度参数?和形状参数s随粗颗粒无量纲最大粒径增大而增大,并得到尺度参数和形状参数与粗颗粒无量纲最大粒径之间的对数经验关系。     

考虑弹塑性变形的泥石流大块石冲击力计算

以Hertz接触理论为基础,考虑结构的弹塑性特性,给出泥石流大块石冲击力的计算方法。采用Thornton假设,即材料为理想弹塑性体,对Hertz接触理论进行弹塑性修正,推导考虑材料塑性的接触压力计算公式。为模拟泥石流大块石对构筑物的冲击,将构筑物假设成静止不动的平面,将大块石简化为以某速度运动的质点,建立基于修正Hertz接触理论的计算模型。计算结果表明,泥石流大块石在很小的冲击速度(小于1m/s)下就可能导致混凝土材料冲击接触面上产生塑性变形。考虑结构弹塑性特性后,冲击压力计算结果小于弹性冲击压力,更符合实际情况。     

石笼拱柔性拦截坝新技术及其数值模拟

针对常见的泥石流拦挡结构被冲击破坏的问题,提出了柔性石笼拱拦截坝新技术。柔性石笼拱以石笼为主要材料,砌筑成拱形,上游面铺设废旧轮胎防冲垫层,拦截泥石流。利用ANSYS LS-DYNA软件,分析了柔性石笼拱结构对泥石流冲击的动力响应,并与刚性浆砌石结构进行对比。通过MIDAS GTS软件计算,分析了石笼拱拦蓄泥石流后孔隙水压力变化及静力稳定特性。数值计算结果表明,柔性石笼拱结构能合理地优化结构受力,变形自适应,减小巨石冲击荷载以及饱和泥石流的浆体压力对结构的不利影响。     

泥石流软基消能排导槽流速与消能特性试验研究

排导槽内泥石流流速是排导槽设计时需要考虑的重要参数之一。使用泥石流原样进行室内模型实验,探究了不同泥石流重度、肋槛间距、排导槽坡度下泥石流在排导槽内流速的变化规律和排导槽肋槛对泥石流的消能规律。研究得到如下结论:试验条件下,泥石流排导槽对泥石流流速的降低率随泥石流重度变化不大;泥石流在排导槽内平均流动速度随泥石流重度的增加而减少,随泥石流排导槽坡度的增大而增大,随肋槛间距的增加而增加;泥石流在排导槽内消能率呈现如下规律:单个肋槛平均消能率随泥石流重度的增大而增大,随排导槽坡度的增大而增大。不同肋槛间距下,泥石流在排导槽内整体消能率随肋槛间距的增大而降低,单个肋槛平均消能率随肋槛间距的增大而增大。根据本文研究相关成果,在进行泥石流排导槽设计时,通过合理设计排导槽横断面、坡度、肋槛等参数,能有效控制泥石流流速,达到降低泥石流冲击破坏的目的。     

基于水系三维模型及分形理论对泥石流活动强度的研究

 泥石流的水系结构能够直观地反映出泥石流本身的发育状态和活动程度,为定量描述泥石流水系结构从而对泥石流的活动强度进行分析,基于GIS系统提取出泥石流水系的三维化数据,根据分形理论自编Matlab程序测定出金沙江流域泥石流三维水系模型的盒维数值,确定水系结构的量化指标,并结合松散物源量、泥沙补给段长度比等指标对研究区内的泥石流进行分析,得出泥石流的活动强度与各影响因素之间深层次规律。随着泥石流活动强度的增长,其影响因素也会跟着增加。而且,在活动强度为15和21处时,活动强度和影响因素的关系曲线均出现拐点。对泥石流活动强度的界定提出新的判据。通过上述方法对金沙江流域的泥石流进行研究,结果发现,矮坝沟的活动强度最大,这一结论与实际相符,验证该方法的科学性和合理性,为泥石流灾害的评估提供新的手段和依据。     

无黏性土滑坡型泥石流形成机理的离心机模型试验研究

采用自主研发的可视化试验装置,参照某泥石流现场试验进行了离心机模型试验,研究典型滑坡型泥石流形成的宏细观机理。根据现场试验的颗粒级配和重力比,用粉砂和细砂按比例配制土样进行20g加速度下的离心机试验。利用高清数码成像设备和细观结构分析软件Geodip分别从宏观和细观角度分析了滑坡型泥石流的形成模式和水土作用机理。研究结果表明：离心机模型试验较好地重现了现场试验现象,滑坡型泥石流的形成模式为自坡脚逐渐向上分块坍塌的倒退式块体滑动。滑坡型泥石流形成的原因是坡体中细颗粒随孔隙水迁移,引起孔隙水压力升高并形成底部渗流,造成坡体发生抗剪强度破坏形成泥石流。     

土工离心机模拟泥石流问题的相似性考虑

尺度效应是阻碍对泥石流复杂动力学过程理解的最主要因素。土工离心机通过提供一个等效的高倍重力加速度场,能够在模型中还原岩土工程原型的应力状态,为泥石流物理模拟的尺度效应难题提供了一个经济可行的解决方案。在总结前人提出的两相流（泥石流）无量纲参数的基础上,建立了应用于土工离心机模拟泥石流的分层次相似性试验设计体系,可以确保模型和原型中泥石流运动学与动力学参数绝对值和相对值的一致,从而可以系统性地还原泥石流原型问题的物理过程。同时,针对对模拟结果产生较大影响的科里奥利效应和1g自然重力加速度,建议试验设计阶段选择有效旋转半径更大的离心机并适当降低旋转角速度。研究结果对泥石流和碎屑流的小尺度、大尺度物理模拟以及离心机模拟具有理论和技术层面的参考意义。     

弹丸超高速斜撞击碎片云特性数值模拟

航天器在低地球轨道上工作的过程中可能受到空间碎片撞击,这些撞击有的会造成航天器运行系统的损坏,更有甚者会造成航天器的运行失效,因此有关空间碎片的防护设计成为航天器设计中不可忽视的重要问题。采用AUTODYN软件对薄板受到球形弹丸超高速斜撞击所造成的碎片云进行数值模拟研究,通过和现有的实验结果对比验证其有效性。然后通过利用这个数值模型研究撞击角度对碎片云特性的影响。数值研究的结果表明:当弹丸的撞击速度和弹丸直径都固定的情况下,其形成碎片云的长度、直径、碎片云最大速度点与撞击点连线和弹丸初速度所在直线的夹角角度随着撞击角度的变化而改变。     

某水电站库区泥石流易发性及危险性评价

对某水电站坝址区7条泥石流沟进行了泥石流易发程度判别,并进一步采用危险性指数和危险度2种方法对7条泥石流沟危险性进行了判别。分析得出:骆驼沟、水卡子沟、呷拉沟和巴旺沟的泥石流易发程度为轻度易发,邛山沟、木尔罗沟和燕耳岩沟的泥石流易发程度均为易发,其中以木尔罗沟为最易发,基于危险性指数评价得到的危险性与基于危险度评价得到的泥石流危险性等级略有不同,按危险度评判,骆驼沟和邛山沟泥石流危险性高,木尔罗沟、水卡子沟和燕耳岩沟泥石流危险性中等;呷拉沟和巴旺沟泥石流危险性低。     

具有自复位功能的泥石流拦挡坝抗冲击性能

为了解决泥石流拦挡坝在泥石流发生时容易被大块石损毁的问题,提出了一种具有自复位功能的泥石流拦挡坝,并采用钢球代替泥石流中的大块石,运用有限元软件ABAQUS对其进行冲击模拟,从坝体的变形、支反力、位移、加速度等方面与普通重力式泥石流拦挡坝进行了对比分析。结果表明:自复位拦挡坝较普通重力式泥石流拦挡坝有良好的抗冲击性能,其应力小且分布比普通重力式泥石流拦挡坝更均匀,支反力和加速度较普通重力式泥石流拦挡坝有显著降低,位移略大于普通重力式泥石流拦挡坝。