震后強震區(qū)洪水啟動溝道堆積物引發(fā)泥石流災(zāi)害的研究

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1、摘要震后強震區(qū)洪水啟動溝道堆積物引發(fā)泥石流災(zāi)害研究作者簡介：張惠惠，女，1984年9月生，師從成都理工大學(xué)余斌教授，2011年06月畢業(yè)于成都理工大學(xué)地質(zhì)工程專業(yè)，獲得工學(xué)碩士學(xué)位。摘要泥石流大致有暴雨型泥石流、冰川型泥石流、地震泥石流和人為泥石流等類型。地震泥石流在我國受到重視是在上世紀(jì)70年代。70年代我國進入地震活躍期，泥石流也相當(dāng)活躍。2008年5月12日，四JII省汶川縣發(fā)生8級強烈地震，地震誘發(fā)了多處泥石流災(zāi)害，特別是2008年9月24日四川省北川縣城附近的魏家溝暴發(fā)泥石流，以及而后的2009年7月17日的泥石流災(zāi)害和

2、2010年8月13日特大泥石流災(zāi)害，都對災(zāi)區(qū)人民的生產(chǎn)生活造成了很大的影響。地震后使得泥石流的發(fā)生條件發(fā)生了巨大的變化，從固體松散物源條件，微地貌條件，水源條件等都發(fā)生了巨大的變化。根據(jù)野外調(diào)查發(fā)現(xiàn)，在汶川強震區(qū)所選定的研究區(qū)內(nèi)多為硬質(zhì)巖，并且滑坡崩塌量較多。泥石流形成的方式主要是由兩種形式：一種是堵潰式，即地震形成的滑坡或崩塌物質(zhì)，阻塞溝道，形成堰塞湖，后在一定的降雨條件下，潰決形成泥石流；一種即是溝道啟動形式，溝道內(nèi)堆積了大量的固體物質(zhì)，但未形成堰塞湖，在一定的降雨激發(fā)下，形成大規(guī)模泥石流災(zāi)害，即“消防水管效應(yīng)"。本文研究的后

3、者即是溝道啟動形式。本論文通過對四川省都江堰虹口小溝泥石流溝流域進行了詳細的野外考察以及數(shù)據(jù)采集，研究后發(fā)型地震泥石流的形成區(qū)溝道內(nèi)的堆積區(qū)物源及溝道特征。通過室內(nèi)實驗從而深入研究震后強震區(qū)洪水啟動溝道內(nèi)堆積物形成泥石流的啟動機理。從而得到以下結(jié)論：(1)地震后強震區(qū)溝道特點如下：地形條件發(fā)生了很大的變化，泥石流溝道流域內(nèi)的條件也發(fā)生了，特別是物源條件，溝床條件及水源條件。地震的作用使流域內(nèi)產(chǎn)生了大量的崩塌滑坡崩塌體，大大的增加了流域內(nèi)的松散物質(zhì)儲量，此外，流域內(nèi)還存在大量潛在的滑坡體，在日后一定的作用條件下還容易再次活動，進入溝

4、道，阻塞溝道；溝床內(nèi)也堆積了大量的松散物質(zhì)，有些滑坡崩塌直接阻塞溝道，使溝床條件發(fā)生了大的變化；而由于物源和溝床條件的變化，震前相當(dāng)?shù)慕涤炅吭谡鸷蟾尤菀滓l(fā)大規(guī)模的泥石流災(zāi)害。震后這種泥石流溝泥石流的暴發(fā)具有一定隱蔽性，對人們的牛產(chǎn)生活造成的影響更大。成都理工大學(xué)碩士學(xué)位論文(2)通過野外調(diào)查分析發(fā)現(xiàn)，震后強震區(qū)泥石流溝道內(nèi)的松散堆積物量比較大，且具有一定的特點，粗化層顆粒都比較均勻，不均勻系數(shù)Cu值小于3，且磨圓度比較差，具有棱角，這種顆粒在力學(xué)上分析更加容易啟動。(3)從實驗中可以得出，在同一坡度下，在泥石流形成時所需要的平

5、均流速和單寬流量都是隨著中值粒徑d50的增加而增加的；而在同一級配下，即d50一致時，泥石流形成時所需要的平均流速和單寬流量都是隨著坡度的增加而減小的，這兩條結(jié)論在野外也是適用的。不均勻系數(shù)Cu值對臨界啟動條件也有影響，級配一(d50=15mm，Cu-26)與級配二(d50=25mm，Cu=4．11)粒徑差距較大，但是肩動公式的系數(shù)F一致，主要是因為不均勻系數(shù)的影響。(4)在與前人公式(何文社公式)驗證的過程中，實驗數(shù)據(jù)趨勢與何文社公式趨勢的一致性證明了實驗的正確定與可行性，其結(jié)果差距也顯示了何文社公式在泥石流形成臨界條件應(yīng)用中的

6、局限性；這主要是因為：①實驗中的顆粒粒徑(由中值粒徑表示)與何文社公式推導(dǎo)中所運用的中值粒徑有著很大的區(qū)別，實驗的中值粒徑要大得多。②不均勻系數(shù)也是一個限制條件，實驗中即有均勻沙又有不均勻沙，與何文社均勻沙和非均勻沙分別相比較，Cu值還是有著比較大的區(qū)別，何文社公式中所應(yīng)用的都是天然沙，而通過分析結(jié)果證明，天然均勻沙的均勻系數(shù)在3以下，天然非均勻沙的不均勻系數(shù)在6以上，不均勻系數(shù)對實驗結(jié)果的不能忽略，故應(yīng)該在公式中引入d50和m值得影響。(5)經(jīng)過分析得到如下形成泥石流的臨界啟動的流速公式，引入不均勻系數(shù)和中值粒徑的影響，實驗中所

7、用中值粒徑為15mm，25mm。公式如下：比=，(1+占)“2(／cos夕一sin∥)¨2(；)¨3JIl¨6庀110．01，個別啟動式中B<32．20。F={10．7，少量啟動’111．7，泥石流形成(6)通過野外回歸驗證，可以得到白果溝和死人溝的2009年7月17日泥石流的臨界啟動單寬流量q，白果溝的臨界啟動單寬流量為O．52m3／s·m，相當(dāng)于10年一遇的洪水既可以啟動形成泥石流；死人溝的臨界啟動單寬流量為0．58m3／s·m，也相當(dāng)于10年一遇的洪水可以肩動形成泥石流，但是白果溝的臨界啟動流量要比死人溝的小，這也說明了粒徑

8、在啟動臨界條件中的影響作用關(guān)鍵詞：地震泥石流單寬流量溝道堆積物AbstractAnStudyonDebrisFlowDisasterCausedbyFlood-triggeringChannelAccumulationinPost—earthqua