泥石流對建筑物和工程設(shè)施的淤埋是泥石流災(zāi)害的主要危害方式之一,淤埋不但嚴(yán)重威脅了人類的生命財(cái)產(chǎn)安全,而且制約了社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。泥石流淤積厚度是泥石流最重要的參數(shù)之一,也是對泥石流災(zāi)害評(píng)估和防治的重要參數(shù),因此研究泥石流淤積厚度,不僅有利于我們更好地掌握泥石流運(yùn)動(dòng)特性,還有助于我們進(jìn)行有效的泥石流災(zāi)害治理。淤積厚度的獲取主要是通過野外調(diào)查和參數(shù)計(jì)算兩種方式,在參數(shù)計(jì)算中,泥石流屈服應(yīng)力與泥石流最大淤積厚度有著密切關(guān)系。目前,對泥石流屈服應(yīng)力的影響因素研究多分為三類:一是只涉及泥石流固體體積濃度因素;二是同時(shí)考慮粘土和泥石流固體體積濃度因素;三是兼顧容重和粗顆粒級(jí)配、粒徑、形狀的影響�，F(xiàn)行的影響因素研究各有利弊,但都存在一定的不足之處,即未考慮到中顆粒(粒徑介于0.005mm~0.25mm之間的顆粒)的特性對泥石流屈服應(yīng)力的影響。本文針對現(xiàn)有研究的不足,在粗顆粒對泥石流屈服應(yīng)力作用機(jī)理研究的基礎(chǔ)上,引入中顆粒粒徑與中顆粒級(jí)配,通過室內(nèi)水槽實(shí)驗(yàn),探究中顆粒粒徑、級(jí)配與泥石流屈服應(yīng)力的作用關(guān)系,并定性分析中顆粒形狀對泥石流屈服應(yīng)力的影響,得到了修正完善后的數(shù)值模型,再結(jié)合野外實(shí)地調(diào)查數(shù)據(jù)和前人實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證,本文得到結(jié)論如下:(1)作為泥石流體的重要組成部分,中顆粒對泥石流屈服應(yīng)力具有較大影響,這種影響主要體現(xiàn)在中顆粒級(jí)配、粒徑、形狀等特性上,本文通過配制不同中顆粒特性的泥石流漿體,進(jìn)行控制變量室內(nèi)水槽實(shí)驗(yàn),對中顆粒級(jí)配、粒徑與屈服應(yīng)力的作用關(guān)系展開定量研究。(2)控制中顆粒粒徑(d_(50))與形狀(球度Ψ)相同,通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析可得,當(dāng)中顆粒級(jí)配參數(shù)—曲率系數(shù)Cc越遠(yuǎn)離1時(shí),級(jí)配越好,即中顆粒大小越不均勻,泥石流屈服應(yīng)力也就越小;當(dāng)中顆粒級(jí)配參數(shù)—曲率系數(shù)Cc越接近1時(shí),級(jí)配越差,即中顆粒大小越均勻,顆粒組成單一,泥石流屈服應(yīng)力也就越大。(3)同時(shí)也發(fā)現(xiàn),當(dāng)中顆粒組合越不均勻、級(jí)配越好時(shí),中顆粒實(shí)驗(yàn)的屈服應(yīng)力測量值與粗顆粒的屈服應(yīng)力研究曲線差異越大;當(dāng)中顆粒組合越均勻、級(jí)配越差時(shí),中顆粒實(shí)驗(yàn)的屈服應(yīng)力測量值與粗顆粒的屈服應(yīng)力研究曲線越接近。(4)控制中顆粒級(jí)配(曲率系數(shù)Cc)與形狀(球度Ψ)相同,通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析可得,當(dāng)泥石流固體體積濃度小于0.47時(shí),中顆粒粒徑對泥石流屈服應(yīng)力幾乎無影響;當(dāng)泥石流固體體積濃度大于等于0.47時(shí),中顆粒粒徑與泥石流屈服應(yīng)力呈負(fù)相關(guān),即中顆粒粒徑越小,屈服應(yīng)力越大,中顆粒粒徑越大,屈服應(yīng)力越小。(5)對位于花崗巖、板巖、砂巖三種不同巖性地區(qū)的泥石流溝堆積物進(jìn)行取樣,且進(jìn)一步將樣品中的中顆粒細(xì)分為三種粒徑范圍(0.25mm~0.10mm、0.10mm~0.05mm、0.05mm~0.005mm),置于不同倍數(shù)顯微鏡下觀測分析后得出:在同種巖性地區(qū),中顆粒粒徑大小的不同并不會(huì)引起形狀上的差異,花崗巖和板巖地區(qū)的中顆粒主要呈多角形,砂巖地區(qū)的中顆粒主要呈類球形;而在三種不同巖性地區(qū)的泥石流樣品中,中顆粒形狀參數(shù)—球度值Ψ大致呈Ψ_(砂巖)Ψ_(板巖)Ψ_(花崗巖)的規(guī)律。(6)在粗顆粒研究基礎(chǔ)上對中顆粒級(jí)配與中顆粒粒徑進(jìn)行修正后,得到了新的體積濃度修正系數(shù)á,其具體表達(dá)式為:á=1.14n(8.....,式中:n為材料常數(shù);Cc為中顆粒的曲率系數(shù);S為中顆粒的平均表面積,mm~2;Ψ為中顆粒的球度值;該體積濃度修正系數(shù)已將中顆粒級(jí)配與粒徑對泥石流屈服應(yīng)力的影響納入考慮之中。(7)得到關(guān)于中顆粒的體積濃度修正系數(shù)á后,再結(jié)合關(guān)于粗顆粒與泥石流屈服應(yīng)力的關(guān)系研究得到的體積濃度修正系數(shù)a,對原屈服應(yīng)力計(jì)算模型中等效體積濃度的計(jì)算公式進(jìn)行完善,具體表達(dá)式為:C=((3(6+(4á),式中:C為等效體積濃度;C_0為初始體積濃度;X是粗顆粒占泥石流中除細(xì)顆粒外固體部分的百分含量比;Y是中顆粒占泥石流中除細(xì)顆粒外固體部分的百分含量比;a是關(guān)于粗顆粒與屈服應(yīng)力關(guān)系研究得到的體積濃度修正系數(shù);á是關(guān)于中顆粒與屈服應(yīng)力關(guān)系研究得到的體積濃度修正系數(shù);本文通過前人Marr JG,Coussot的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和火燒溝的實(shí)測數(shù)據(jù)以及實(shí)地考察獲取的泥石流溝野外測量數(shù)據(jù)對模型進(jìn)行了驗(yàn)證,驗(yàn)證結(jié)果也證實(shí)了新模型在考慮中顆粒特性的影響后比粗顆粒模型具有更好的科學(xué)性和可靠性。
【學(xué)位單位】：成都理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：P642.23
【部分圖文】：

分析其作用機(jī)理，并對中顆粒形狀與屈服應(yīng)力的作用關(guān)系進(jìn)行定性研究，以進(jìn)一步完善原有的屈服應(yīng)力計(jì)算模型。技術(shù)路線嚴(yán)格遵循“研究現(xiàn)狀分析—相關(guān)資料收集—室內(nèi)試驗(yàn)—室內(nèi)外數(shù)據(jù)驗(yàn)證”的思路，根據(jù)控制變量法改變泥石流固體體積濃度和中顆粒特性（級(jí)配、粒徑），并調(diào)節(jié)升降桿來改變流通槽坡度，以測得相對應(yīng)的泥石流最大淤積厚度，最后通過對相關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析和中顆粒形狀參數(shù)的定性分析，尋求泥石流體在不同流通槽坡度下的最大淤積厚度與中顆粒特性的關(guān)系。技術(shù)路線如圖 1-1.

以間接獲得不同目數(shù)中顆粒的球度值。對于為了滿足控制變量而調(diào)配出來的中顆�；旌辖M合，本實(shí)驗(yàn)選取平均球度值（加權(quán)平均）作為其形狀參數(shù)，計(jì)算公式為Ψ = ∑Ψ ，其中Ψ 為單一目數(shù)中顆粒的球度， 為該單一目數(shù)中顆粒在中顆�；旌辖M合中所占的百分含量比。a.80 目中顆粒，40× b.200 目中顆粒，100×

與80目中顆粒形狀相似的粗顆粒排水法測算圖

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