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第十一章:泥石流工程地质研究作者:工程地质学教研组点击:533发表时间:2005-9-2014:47:32编辑:本站编辑第一节:概述泥石流是发生在山区的一种含有大量泥砂和石块的暂时性急水流。泥石流活动进程与一般山洪活动的根本区别,是这种流体中固体物质含量很大,有时可超过水体量,它的活动特点是:在一个地段上往往突然爆发,能量巨大,来势凶猛,历时短暂,复发频繁。第二节:泥石流的的形成条件.泥石流的形成,必须同时具备三个基本条件:地形条件、地质条件和气象水文条件一、地形条件泥石流总是发生在陡峭的山岳地区,一般是顺着纵坡降狭窄沟谷活动（干涸的峰谷,冲谷等)每一处泥石流自成一个流域,典型的泥石流流域可划分为:1、泥石流形成区(上游)1)、多为三面环山一面出口的园形宽阔地段,周围山坡陡峭多为30°--60°的陡坡,在面积数平方公里一数百平方公里2)、坡体往往光秃坡破碎,无植被覆盖3)、斜坡常被冲沟切割,且有崩塌,滑坡发育2、泥石流流通区(中游)多为狭窄而深切的峡谷或冲沟,谷壁陡峻而纵坡降大3、泥石流堆积区(下游)多为山口外或山间盆地边缘,地形较平缓。二、地质条件它决定松散固体物质来源,也为泥石流活动提供动能优势.泥石流强烈活动的山区,均是地质构造复杂,岩石风化破碎,新构造运动活跃,地震频发,崩滑灾害丛生的地区。三、气象水文条件泥石流形成必须有强烈的地表径流,它为爆发泥石流提供动力条件.据地表径流来源:暴雨,冰雪融化,水体溃决。第三节:泥石流特征泥石流的特征取决于它的形成条件，对其特征的研究,有利于搞清泥石流的活动规律,进行预测,预报并采取有效的防治措施。一、泥石流的密度取决于水体和固体物质含量的相对比例以及固体物质中细颗粒成分的多小,一般1.2—2.4t/m3,固体物质百分含量愈高和细颗粒成分愈多,则泥石流密度愈大。二、泥石流的结构.泥石流体最要的结构,是由石块,砂粒和泥浆体所共同组成的格架结构。格架结构据石块含量和粒径变化分:星悬型支承型叠置型镶嵌型三、泥石流的流态泥石流的流态主要受水体量与固体物质的比值以及固体物质的粒径级配所制约。.泥石流体大多属似宾体系(泥浆体系宾汉体)故流动理论多以宾汉方程相同,当泥石流体中固体物质小,且以粗大砂砾为主时,则与牛顿体紊流和流变方程相同。据研究,泥石流主要流态有紊动流,扰动流和蠕动流1、紊动流,一稀性泥石流的流态τ=ρd*l2(dVd/dy)2τ---切应力ρd-泥石流体密度l---混合长度(单位体积横向平均位移)(dVd/dy)---流速梯度Vd----泥石流体中距床底y处的流速2、扰动流----宾汉方法为基础τ=K0τβ+KωηdVa/dy+ρd(Kcl)m(dVa/dy)2K0,Kω，Kc分别为泥石流运动时与结构变化和扰动强度有关的修正系数τβ---宾汉极限切力eitaηd---流体粘度3、蠕动流（似层流）τ=K0τβ+ηdd（Vd/dy）≈τβ+ηdd（Vd/dy）（τ＝τβ+ηdd（Vd/dy宾汉流体方程）4．泥石流流速确定铁一院推荐的稀性泥石流流速计算式Vd＝1.53/a×Rd2/3×I3/8Vd----泥石流断面平均流速（m/s）I-----泥体纵坡降（%）Rα----泥石流体的水力半径（m）a----阻力系数a=(φ*ps+1)1/2其中φ为泥石流修正纯系数φ=(pd-1)/(ps-pd)pa----泥石流密度ps----泥石流固体物质的密度（t/m3）陈光曦等据川东n条典型粘泥石流沟观察同料等推荐粘性泥石流流速计算公式Vd=K*H2/3*I1/5H---泥石流泥深I泥位纵坡K流速系数查表四、泥石流的直进性泥石流愈稠,直进性愈强度,冲击力也愈大.五、泥石流的脉动性由于泥石流具有宾汉性质和运动的阻塞特性,故流动不均匀,往往形成阵流----脉动性脉动性是泥石流运动过程区别于洪水流动过程的又一特征，一般洪流过程是单峰型，而泥石流过程成为的正弦曲线,几乎以相等的时间间隔一陈一陈地流动.第四节泥石流的分类泥石流的分类是对泥石流本质的概括一、按泥石流流域形态分类1、标准型P122Fig11-12、河谷型3、山坡型二、按泥石流物质组成分类1、水石流型:粗多细小2、泥石流开型:粗细均多3、泥水流型:细多三、按泥石流流体性质分:1、粘性泥石流(1)、细粒多,固体物质达40—60%以上(2)、具有很大的粘性(3)、密度大1.6—2.4t/m3浮托力强(4)、堆积区不发生散流(5)、堆积物无分选性2、稀性泥石流1)水多固体物质10—40%细粒少2)水泥速度石块运动速度3)堆积区呈散扇状分散4)堆积物松散,具一定分选性第五节泥石流的防治措施一、防治1、重点是形成区1)加强水土结构,植树,植草2)坡面排水2、流通区:修筑拦挡工程P182Fy11—6筑坝3、堆积区:排异措施:泄洪堤,导流堤等二、泥石流地段交通线路的选择尽可能选在流通区和堆积区通过,主要措施有:1、修建跨越桥2、绕避三、泥石流的预报1)泥石流空间预报基本点2)泥石流时间预报1、水文气象法:最大降水量及最大经流量方法2、工程地质法:流域的大比例尺调查,长期的观测3、地植物法:时间确定