粘性泥石流体阵性流形成机理研究

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体启动时具有明显的应力过冲特征。这种应力过冲特征 ,与由粘性介质阻力形变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的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。     

粘性泥石流阵性运动对沟床冲淤演变的影响--以云南东川蒋家沟为例

粘性泥石流沟床的冲淤具有其特殊的机理,年内及一场泥石流的沟床冲淤主要受泥石流体性质、流型、规模的控制,阵性运动中沟床演变主要反映在残留层厚度的变化。对云南东川蒋家沟进行野外现场泥石流及沟床冲淤的定位观测,应用观测资料对阵性粘性泥石流泥深、流速、拖曳力与沟床冲淤值的关系进行分析,认为在泥深<2.0m,流速<8m/s,流量<1500m3/s情况下,阵性泥石流运动前后沟床冲淤值与三者没有明显线性关系,沟床冲淤幅度较小,一般在-0.8~1.0m之间。通过分析,求得粘性泥石流沟床冲刷深度极限值的表达式。     

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。     

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。     

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。     

泥石流的运动机理和减阻

野外调查研究发现,存在着两种具有不同动力学特征和机理的泥石流,粘滞性泥石流和两相泥石流,粘滞性泥石流由卵石、沙和粘土构成,难以区分固相和液相,为典型的非牛顿体,具有间歇性流动,“铺床现象”,高达60％的减阻和显著超高等流动特点,粘滞性泥石流的阻力远小于流变参数所代表的阻力,传统的利用本构方程研究阻力的方法不能解决问题,研究表明,其30％的减阻是由于铺床作用,另外20％－30％,是由于流动混合物充气所致,两相泥石流主要由粗颗粒物质构成,两相之间有明显的相对流动,显示较大的阻力和发生“石街”现象。粘滞性泥石流沟谷的中值坡度为0．16,两相泥石流阻力大,因而河谷的平均坡度较大（0．19－0．27）。     

云南省泥石流防治模式研究

通过对云南省40年来主要类型泥石流防治试点的综合分析,在对泥石流防治的原则,方案和措施进行研究的基础上,给出了云南省城镇泥石流、农田泥石流和道路泥石流的防治模式。     

暴雨泥石流暴发的准周期性探讨

泥石流是山区的主要灾害类型，其发生条件和暴发规律尚在探索之中，泥石流过程本质上并不是纯随机事件，地形坡度，暴雨强度和风化岩土物质积累的组合决定了泥石流的规模，人们推测其暴发具有周期性，但并没有得到直接的证据。作者从山坡松散物质积累条件和泥石流暴发的概率分布出发，在考虑其发生规模的前提下，论证了泥石流暴发风险具有周期性，并且给出了其风险度及暴大风险重现期的估算公式，理论研究和调查结果表明，泥石流间隔期越长，其发长的规模将越大，这在制定山区防灾对策中应该特别注意。     

浙江乐清仙人坦泥石流的形成机制

根据强台风场区典型台风暴雨激发泥石流的地质背景条件和土体应力、滑坡稳定性的时空分布特征,分析了强降雨动力因素,特别是前期降雨量值和后期降雨量值启动滑坡泥石流时的拐点,探讨了台风暴雨过程中泥石流发生的不同阶段及与地质地貌特点和降雨量值间的相互关系,分析了浙江东南沿海台风影响区暴雨激发泥石流灾害的成因机理,提出相应的工程防治措施.     

区域泥石流风险评价研究

风险评价是对潜灾害进行预评估的重要手段。风险评价不仅涉及到致灾体的自然属性,而且 与承文体的社会经济属性密切相关,是一个重要而复杂的科学问题。本文提出了“风险度一危险度 Ｘ易损度”的评价模式,并对区域泥石流危险度评价方法作了改进,使区域泥石流危险度具有横向 可比性。最后,将风险度分为５级,并以四川凉山州为例,对该地区泥石流风险度进行了评价。     

新化县水车镇泥石流灾害研究

以湖南省新化县水车镇泥石流为研究案例,根据初勘、详勘资料,分析了该泥石流的形成条件,定量计算了相应的运动参数,预测了它的发展趋势,最后指出,生物工程〔植树造林〕防治措施在花岗岩残坡积层泥石流场地的适宜性尚有待商榷。     

泥石流点密度和面密度对区域泥石流危险度的影响——对比研究

泥石流分布密度是区域泥石流危险度评价的主要指标。泥石流分布密度分为点密度和面密度,前者是指每103km内泥石流沟的数量;后者是指每103km内泥石流沟的流域面积。以川西山区60个县市区为研究样本,分别以泥石流点密度和面密度作为区域泥石流危险度的主要评价指标,结合7个相同的区域泥石流危险度的次要评价指标,对研究区以县市区为基本单元的区域泥石流危险度进行了定量评价。结果表明,各县市区面积加权平均后的泥石流危险度分别为0.51(面密度)和0.52(点密度),差别甚微,整体上均属于泥石流中度危险区。两者的平均绝对差值0.04,远小于0.2这一危险度等级差值,平均相对差值为6.49%,小于10%这一允许的均方差范围。由此可知,用泥石流面密度来评价区域泥石流危险度,并非优于点密度;相反地,由于泥石流点密度具有获取资料相对容易、计算比较简便、工作量较小等优点,因而具有更为便利的推广应用价值。