恒定渗流作用下泥石流起动过程冲刷试验分析

›› 2014, Vol. 35 ›› Issue (12): 3489-3495.

恒定渗流作用下泥石流起动过程冲刷试验分析

杨顺^1,2，欧国强¹，王钧^1,2，陆桂红^1,2，宇岩^1,2，潘华利¹

1. 中国科学院水利部成都山地灾害与环境研究所山地灾害与地表过程重点实验室，成都 610041；2. 中国科学院大学，北京 100049

收稿日期:2013-09-16 出版日期:2014-12-11 发布日期:2014-12-15
通讯作者: 欧国强，男，1958年生，博士，研究员，主要从事山地灾害动力学方面的教学与研究工作。E-mail: ougq@imde.ac.cn E-mail:yangshun09@126.com
作者简介:杨顺，男，1986年生，博士研究生，主要从事山地灾害动力学方面的研究工作。
基金资助:
水利部公益性行业科研专项经费项目资助（No. 201301058）；中国科学院山地灾害与地表过程重点实验室自主项目资助；国家自然科学基金项目：恒定非均匀泥石流坝后冲刷动力过程与机理研究（No. 41372331）。

Experimental analysis of scouring of debris flow initiation process under steady seepage condition

YANG Shun^1,2，OU Guo-qiang¹，WANG Jun^1,2，LU Gui-hong^1,2，YU Yan^1,2，PAN Hua-li¹

1. Key Laboratory of Mountain Surface Process and Hazards, Institute of Mountain Hazards and Environment, Chinese Academy of Sciences, Chengdu 610041, China; 2. University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China

Received:2013-09-16 Online:2014-12-11 Published:2014-12-15

摘要/Abstract

摘要： 渗流是泥石流水动力条件主要来源之一，不同渗流流量具有不同的渗流力和冲刷力，从而可引起不同规模泥石流。通过开展室内水槽试验，利用测压管量测渗流过程中的孔隙水压力，并结合高清摄像技术从微观角度记录堆积土体内部细颗粒的运移、骨架颗粒的坍塌现象，以此分析研究土体渗透破坏、起动形成泥石流过程中的渗流和冲刷作用。在此基础上设定水槽坡度为7°，调节恒定渗流流量分别为120、170、265、320 ml/s，分析不同恒定渗流流量对固体堆积物失稳、泥石流起动过程中流态变化的影响。分析结果表明，在恒定渗流流量作用下，堆积土体内部细颗粒迁移、骨架颗粒坍塌造成土体颗粒重排列、孔隙水压力上升进而导致土体抗力降低是泥石流土体颗粒失稳、起动、冲刷的重要原因；随着渗流流量增加，流速迅速上升，土体内孔隙水压力逐步增大，骨架颗粒的失稳、移动主要受渗流及水流冲刷两方面共同作用，堆积土体颗粒的移动分别表现出缓慢小幅滑动后稳定、过渡型滑动和快速流滑现象。

关键词: 恒定渗流, 泥石流起动, 孔隙水压力, 冲刷, 水槽试验

Abstract: Seepage flow is one of the mainly hydraulic conditions for debris flow, different seepage discharges possess various seepage forces and scouring abilities which can induce different scales of debris flow. Through flume experiment, this study measures the pore water pressure by piezometer tube at three cross-sections, records the movement of fine particles and collapse process of coarse particles by high definition camera technology in micro respect, which is used to analyze the soil seepage fail and scouring effect in the process of debris flow formation. On this basis, conducting the experiment on fixing the slope angle of flume device is 7 degree and regulates the constant seepage flow discharge of 120, 170, 265 and 320 ml/s respectively, it analyzes the effect of the flow state on soil particles failure and debris flow initiation under different seepage flow discharges. The results indicate that the migration of fine sand particles and collapse of coarse particles which lead to the rearrangement of the soil structures and enlargement of the pore water pressure, are the important reasons for soil particles failure, initiation and scouring by low soil resistant; with increasing of seepage flow discharge, the flow velocity and pore water pressure increasing rapidly, it attained that the coarse particles fail to move are mainly affected by seepage force and flow scouring. Meanwhile, the movement of the soil particles and water flow shows three different flow states, i. c. presented slightly slide, transitional slide and rapid slide.

Key words: steady seepage flow, debris flow initiation, pore water pressure, scour, flume experiment

中图分类号:

P 642.23

杨顺，欧国强，王钧，陆桂红，宇岩，潘华利，. 恒定渗流作用下泥石流起动过程冲刷试验分析[J]. , 2014, 35(12): 3489-3495.

YANG Shun ，OU Guo-qiang ，WANG Jun ，LU Gui-hong ，YU Yan ，PAN Hua-li,. Experimental analysis of scouring of debris flow initiation process under steady seepage condition[J]. , 2014, 35(12): 3489-3495.

参考文献

相关文章 15

[1]	吴琪, 丁选明, 陈志雄, 陈育民, 彭宇, . 不同地震动强度下珊瑚礁砂地基中桩-土-结构地震响应试验研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(2): 571-580.
[2]	刘忠玉, 夏洋洋, 张家超, 朱新牧. 考虑Hansbo渗流的饱和黏土一维弹黏塑性固结分析[J]. 岩土力学, 2020, 41(1): 11-22.
[3]	于丽, 吕城, 段儒禹, 王明年, . 考虑孔隙水压力及非线性Mohr-Coulomb破坏准则下浅埋土质隧道三维塌落机制的上限分析[J]. 岩土力学, 2020, 41(1): 194-204.
[4]	张治国, 黄茂松, 杨轩, . 基于衬砌长期渗漏水影响的隧道施工扰动诱发超孔隙水压消散及地层固结沉降解[J]. 岩土力学, 2019, 40(8): 3135-3144.
[5]	贺桂成, 廖家海, 李丰雄, 王昭, 章求才, 张志军. 水饱和边坡夹层热-孔隙水-力耦合作用模型及应用[J]. 岩土力学, 2019, 40(5): 1663-1672.
[6]	汪华斌, 李建梅, 金怡轩, 周博, 周宇, . 降雨诱发边坡破坏数值模拟两个关键问题的解决方法[J]. 岩土力学, 2019, 40(2): 777-784.
[7]	黄朝煊. 塑料排水板处理地基非线性固结计算研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(12): 4819-4827.
[8]	周翠英, 赵珊珊, 杨旭, 刘镇, . 生态酯类材料砂土改良及工程护坡应用[J]. 岩土力学, 2019, 40(12): 4828-4837.
[9]	尹晓萌, 晏鄂川, 刘旭耀, 李兴明, . 土体稳定性计算中地下水作用力探讨[J]. 岩土力学, 2019, 40(1): 156-164.
[10]	赵建军，余建乐，解明礼，柴贺军，李涛，步凡，蔺冰，. 降雨诱发填方路堤边坡变形机制物理模拟研究[J]. , 2018, 39(8): 2933-2940.
[11]	张修照，巫尚蔚，张超，杨春和，. 不同固结条件下尾矿动孔压演化规律[J]. , 2018, 39(3): 815-822.
[12]	王永洪，张明义，刘俊伟，白晓宇, . 超孔隙水压力对低塑性黏性土桩土界面抗剪强度的影响[J]. , 2018, 39(3): 831-838.
[13]	陈卫忠，马永尚，于洪丹，龚哲，李香玲，. 泥岩核废料处置库温度-渗流-应力耦合参数敏感性分析[J]. , 2018, 39(2): 407-416.
[14]	刘红军，杨奇，. 局部冲刷对风机支撑系统承载性能的影响[J]. , 2018, 39(2): 722-727.
[15]	刘忠玉, 张家超, 郑占垒, 关聪. 考虑Hansbo渗流的二维Biot固结有限元分析[J]. 岩土力学, 2018, 39(12): 4617-4626.

Metrics

Viewed

Full text

Abstract

Cited

Shared

Discussed