滑坡转化泥石流起动机理试验研究

论文摘要

滑坡转化为泥石流起动机理,处于泥石流起动理论和滑坡动力学的交叉部,是当前泥石流学科的前沿性基础理论问题,开展此项研究不仅具有科学理论上的价值,更具有很大的应用价值,它对推进泥石流的预测预报理论与技术,具有特别重要的意义。 本文在掌握国内外研究动态的基础上,对滑坡转化泥石流起动基础理论进行了分析,开展滑坡转化泥石流起动机理的试验研究,选择泥石流形成的典型土体——宽级配砾石土为研究对象,以泥石流典型流域——云南蒋家沟为例,通过野外原型观测、人工降雨试验(包括野外泥石流源地与堆积地的人工降雨试验,和室内人工降雨模拟试验)和室内特体特征参数试验,监测了宽级配砾石土滑坡起动为泥石流过程中土体特征参数的实时变化及在对土体破坏过程的响应,初步探索了宽级配砾石土在暴雨作用下的滑坡转化泥石流起动机理。 在蒋家沟内的泥石流主要为暴雨泥石流,滑坡转化泥石流是泥石流形成的主要形式之一,而且宽级配砾石土是形成泥石流的典型的、主要的土体类别,本文主要针对形成暴雨泥石流的宽级配砾石土体进行。 通过分析,滑坡转化泥石流主要包括两个阶段,即形成准泥石流体的过程和准泥石流体起动过程,本文主要研究的过程是形成准泥石流的过程。准泥石流体的形成过程中,土体结构遭到破坏,也是滑坡土体破坏过程。 通过系列试验研究,取得的主要成果有: (1).在蒋家沟内的土力类泥石流起动可以分为3种类型,即强降雨下薄层土体破坏起动在坡面上形成泥石流、持续中等强度厚层土体破坏起动形成泥石流和中小强度降雨下大块土体滑动进入沟道逐渐转化成泥石流。针对这三种类型,提出土力类泥石流起动存在两种力学机理,即强降雨作用下的振动软化或液化机理、中小强度降雨作用下的局部软化或液化机理。通过分析,这两类机理的表达方程相似,差别在于产生孔隙水压力的方式不同。 (2).对于宽级配砾石土体,由于渗透的作用,不同深度的土体渗透性存在差别,降雨渗透导致土体中细颗粒沿渗流路径重新分布,即水进入部位出

论文目录

• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景、目的和意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 滑坡转化为泥石流的现象和过程研究
• 1.2.2 滑坡转化为泥石流条件和机制研究
• 1.2.3 关键科学问题
• 1.3 本论文的研究思路、研究内容及技术路线
• 1.3.1 研究思路
• 1.3.2 主要研究内容
• 1.3.3 研究方法与技术路线
• 第2章 研究区概况
• 2.1 地质
• 2.2 地貌
• 2.3 气候水文
• 2.4 植被和土壤
• 2.5 人类活动
• 2.6 蒋家沟泥石流概况
• 2.7 蒋家沟泥石流形成特征
• 2.8 滑坡转化泥石流源地起动观测
• 第3章 滑坡转化泥石流起动理论分析
• 3.1 滑坡转化泥石流形成的概念
• 3.2 理论基础分析
• 3.2.1 准泥石流体起动分析
• 3.2.2 形成准泥石流体过程分析
• 3.3 试验设计
• 第4章 人工降雨试验
• 4.1 泥石流源地试验
• 4.1.1 试验地土体颗粒级配
• 4.1.2 试验过程与现象
• 4.1.3 传感器监测数据
• 4.1.4 试验结果
• 4.2 泥石流堆积地试验
• 4.2.1 试验过程与现象
• 4.2.2 传感器监测数据
• 4.2.3 试验结果
• 4.3 泥石流起动中土体强度特征
• 4.3.1 系列人工降雨试验过程
• 4.3.2 试验分析
• 4.3.3 讨论
• 4.4 内部侵蚀试验
• 4.4.1 实验过程
• 4.4.2 实验分析
• 4.5 小结
• 第5章 土体特征参数试验
• 5.1 原位渗透试验
• 5.1.1 试验点的选取
• 5.1.2 试验方法
• 5.1.3 试验及分析
• 5.1.4 分析
• 5.1.5 讨论
• 5.2 土动三轴试验
• 5.2.1 试验设计
• 5.2.2 试验过程
• 5.2.3 测试结果
• 5.2.4 试验数据分析
• 5.4.5 小结与讨论
• 第6章 滑坡转化泥石流起动机理初步分析
• 6.1 滑坡转化泥石流起动分类
• 6.2 起动机理初步分析
• 6.2.1 高强度降雨下滑坡转化泥石流起动机理
• 6.2.2 中小强度降雨下滑坡转化泥石流起动机理
• 6.3 小结与讨论
• 第7章 基于起动原型试验的泥石流预报方法探索
• 7.1 暴雨型泥石流预报研究现状
• 7.1.1 泥石流预报分类
• 7.1.2 预报主要进展
• 7.1.3 目前泥石流预报存在的问题
• 7.2 泥石流起动野外原型试验
• 7.2.1 试验地背景
• 7.2.2 人工降雨试验装置
• 7.2.3 人工降雨试验及过程
• 7.2.4 试验主要监测数据
• 7.2.5 试验分析
• 7.3 基于泥石流形成机理的预测预报新技术
• 7.4 小结
• 第8章 结论与展望
• 8.1 主要结论
• 8.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读博士学位期间发表的论文
• 主持和参加的主要科研项目