泥石流体的流变和冲淤特征及其与危险度的关系

从泥石流体流变特性的分析入手,深入地探讨了蒋家沟泥石流阵性流的淤积和冲刷特征。其冲淤变化特征与泥石流体的浓度特性和规模大小的发展过程有很大的关系。根据这些分析,可以将泥石流的危害划分为侵蚀和堆积两大类,并可能进一步完善泥石流危险度的评估。     

泥石流堆积模式的试验研究

泥石流的堆积形态和范围是泥石流危险区划分的重要参数,它们不仅与泥石流体浓度（Ｇｖｔ）、下游流路坡度（Ｑｕ）有关,还与流通过 坡度（Ｑｃ和冲出量有关。本文通过小型水槽试验,求得了泥石流堆积范围与形态比的堆积模式,并根据野外测量的堆积形态进行了泥石流体浓度的计算和验证,该模式可为泥石流防治工程的设计提供有科学依据的参数。     

泥石流突发性流动和剪切稀化的相关研究：以云南蒋家沟泥石流为例

泥石流突发性流动与泥石流剪切稀化特性相关。在低速率时（γ＝２．５ｓ－１），流体粘度稀化速率（Ｂ１）比高速率时大２个数量级，并与浓度（ＣＶ）呈正相关。当γ＝７ｓ－１时，流体粘度（ηｓ）与线性浓度（λ）对剪切时间（ｔ）依赖性，表现为较强烈的剪切稀化特性，其表达式为ηｓ（ｔ）＝４２５８［（λ－１＋１）－３×ＣＶｍ］４．８５［（（λ－１＋１）－３×ＣＶｍ）１．６５－０．３７ｔ＋１］。经显著性差异检验，当α＝０．０１水平时，该项试验达极显著水平（α＝６．４８３７＊＊），９５％置信区间达０．７８１６＜ρ＜０．９５３３。故高浓度泥石流呈强烈触变性、层流和层动流流态     

粘性泥石流体阵性流形成机理的研究

通过粘性泥石流体阵性流的野外观测，和应用最新研制的大型平板旋转式泥石流流变仪测定粘性泥石流体的应力应变特性，发现含有砾石的粘性泥石流启动时具有明显的应力过冲特征。这种应力过冲特征，与由粘性介质阻力变形初期的剪切稀化和高浓度粗细颗粒相互挤压的内摩擦力共同组成和泥石流体的应力滞后特性（抗剪强度）有关。根据所测定的粘性泥石流体的准静摩擦角、正压力和动摩擦系数，通过剪切面上流动坡度的推导与泥石流体启动高度的演算，并与粘性泥石流体阵性流观测资料进行对比，初步揭示了粘性泥石流体阵性流的形成机理。     

粘性泥石流体触变应力本构关系的试验研究

为了能直接测定含有粗颗粒砾石的粘性泥石流体原样的流变特性，专门研制了大型泥石流流变仪，利用该仪器测试的结果，分析研究了粘性泥石流体启动的应力本构方程和触变特性的关系。粘性泥石流体在低速率区启动初始阶段，颗粒间的作用以接触挤压和滑动摩擦为主，其应力本构关系可用剪切稀化的幂定理方程来描述。粘性泥石流体在剪切“上行”与“下行”曲线环绕的延迟区域的存在，说明该流体具有触变能量，并通过触变能量的计算以及与泥石流运动要素的对比，探讨了粘性泥石流体触变应力本构关系。     

粘性泥石流体应力本构关系的试验研究

为了能直接测定含有粗颗粒砾石的粘性泥石流体原样的流变特性，专门研制了大型泥石流流变仪，利用该仪器测试的结果分析研究了粘性泥石流体的应力本构关系。分析研究表明：粘性泥石流体在低速率区启动初始段，颗粒间的作用以接触挤压和滑动摩擦为主，其应力本构关系可用剪切稀化的幂定理方程来描述；在剪切速率区流动剪切段的应力本构关系，包含滑动摩擦作用的零次项和反映惯性碰撞的平方项，具有屈服应力和剪切膨胀的流变特征。     

暴雨泥石流输沙年际变率的旋回性研究——以云南东川蒋家沟泥石流为例

应用云南东川蒋家沟泥石流输水时序资料,重构了高频率暴雨泥石充输沙年际变率的旋回现象,即周期性,并分析了其周期性变化的原因,为暴雨泥石流灾害的预测研究探索了一析路。     

泥石流浆体屈服应力综合表达式的研究

根据野外泥石流浆体观测试验分析,通过对不同料径沙颗粒的甘油沙浆流变试验,以及动摩擦临界浓度和极限浓度的实验研究,导出了反映泥石流浆体结构强度的屈服应力综合表达式,以便为泥石流高浓度,高速机理探讨和泥石流防治工作的设计提供科学依据的参数。     

泥石流阵性流和触变唯象模型的探讨

泥石流体的触变性可以较好地展示泥石流的阵性流和冲淤变化机理，泥石流触变滞后环（下降段）具有促进泥石流阵性流产生的作用。本文首次用实验方法探讨了泥石流浆体的触变唯象模型η＝η∞／ｔｃγ＋η∞。该触变模型展示了定态粘度（η）、剪切速率（γ）和滞后环模型参数关系，并与试验结果相吻合。它为泥石流防治提供了确切参数。     

泥石流暴发的应力自组织临界特性

泥石流是一种严重的自然灾害。从广延能量耗散的角度看，泥石流暴发的应力演化过程是一种自组织临界过程。斜坡松散碎屑土触变液化系统在暴雨激发下，内部不同因子间的相互非线性作用，导致斜坡碎屑土自然地朝临界极限应力状态发展，最终暴发泥石流。本文以应力的自组织观点，分析了泥石流暴发的特性。蒋家沟泥石流的资料显示，泥石流规模与频率间存在着幂律关系，这说明泥石流活动具有自组织临界的特性。