人工降雨条件下冲沟型泥石流起动试验研究.pdfVIP

－ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｇｅｏｌｏｇｙ　　工程地质学报　　１００４ ９６６５／２０１５／２３（１）０１１１０８ ＤＯＩ：１０．１３５４４／ｊ．ｃｎｋｉ．ｊｅｇ．２０１５．０１．０１６ 人工降雨条件下冲沟型泥石流起动试验研究 倪化勇 （成都地质矿产研究所　成都　６１００８１） 摘　要　下垫面以位于贡嘎山东坡的熊家沟为模型，开展了不同降雨强度条件下冲沟型泥石流起动的模拟试验，初步研究了 冲沟型泥石流的形成机理和演化特征。试验研究表明：（１）在强降雨条件下，水体入渗速度、不同深度土体含水量变化与降雨 强度呈反比例关系，降雨强度越大，越不利于水体入渗，而有利于坡面汇流、冲沟径流和下切侵蚀；（２）在强降雨和径流条件 下，土体破坏方式、破坏程度以及泥石流形成机理表现出差异性。相对较小雨强降雨条件下，土体破坏方式以滑坡为主，泥石 流形成模式表现为滑坡液化与转化起动，雨强较大降雨条件下，土体破坏方式以侵蚀垮塌为主，泥石流形成模式为洪流席卷 垮塌体和沟床揭底；（３）起动试验中泥石流阵性特征明显。在强降雨条件下，雨强与泥石流的规模、黏度之间没有正相关性， 雨强越大，泥石流黏度越小，试验中多出现的是高含砂洪流，而相对较小雨强作用下由土体液化转化形成的泥石流黏度较大。 试验现象和结果与熊家沟泥石流起动、发生过程具有较高的一致性。 关键词　冲沟型泥石流　人工降雨　模拟试验　雨强　形成机理　熊家沟 中图分类号：Ｐ６４２２３　　文献标识码：Ａ ＦＩＥＬＤ ＥＸＰＥＲＩＭＥＮＴＳ ＦＯＲ ＧＲＯＯＶＥＴＹＰＥ ＤＥＢＲＩＳ ＦＬＯＷ ＩＮＩＴＩＡＴＩＯＮ ＷＩＴＨ ＡＲＴＩＦＩＣＩＡＬ ＲＡＩＮＦＡＬＬ ＮＩ Ｈｕａｙｏｎｇ （ＣｈｅｎｇｄｕＩｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆＧｅｏｌｏｇｙａｎｄＭｉｎｅｒａｌＲｅｓｏｕｒｃｅｓ，Ｃｈｉｎａ Ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ Ｓｕｒｖｅｙ，Ｃｈｅｎｇｄｕ　６１００８１） Ａｂｓｔｒａｃｔ　Ｄｅｂｒｉｓ ｆｌｏｗｓ ｃａｎ ｏｃｃｕｒ ａｂｒｕｐｔｌｙ ａｎｄ ｒａｐｉｄｌｙ ｉｎ ｍｏｕｎｔａｉｎｏｕｓ ａｒｅａｓ．Ｉｔ ｉｓ ｄｉｆｆｉｃｕｌｔ ｔｏ ｏｂｓｅｒｖｅ ｔｈｅｉｒ ｏｃｃｕｒｒｅｎｃｅ ｐｒｏｃｅｓｓ．Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，ｆｉｅｌｄ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ｂｅｃｏｍｅｓ ａｎ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｍｅｔｈｏｄ ｔｏ ｓｔｕｄｙ ｄｅｂｒｉｓ ｆｌｏｗ ｉｎｉｔｉａｔｉｏｎ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｉｎ ｒｅｃｅｎｔ ｙｅａｒｓ．Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｔａｋｅｓ Ｘｉｏｎｇｊｉａ ｇｕｌｌｙ ａｓ ａｎ ｅｘａｍｐｌｅ ａｎｄ ｕｓｅｓ ａｒｔｉｆｉｃｉａｌ ｒａｉｎｆａｌｌ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ｔｏ ｓｔｕｄｙ ｉｎｉｔｉａｔｉｏｎ ｏｆｇｒｏｏｖｅｔｙｐｅ ｄｅｂｒｉｓｆｌｏｗ．Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｒｅｓｕｌｔｓ ｉｎｄｉｃａｔｅ ｓｏｍｅ ｒｅｌａｔｉｏｎｓ ａｍｏｎｇ ｒａｉｎｆａｌｌ ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ ａｎｄ ｇｕｌｌｙ ｅｒｏｓｉｏｎ，ｓｌｏｐｅ ｓｔａｂｉｌｉｔｙａｎｄｆａｉｌｕｒｅ ｍｏｄｅ，ｄｅｂｒｉｓｆｌｏｗｉｎｉｔｉａｔｉｏｎｍｅｃｈａｎｉｓｍａｎｄｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ．Ｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎｓａｒｅ ｄｒａｗｎ ａｓ ｆｏｌｌｏｗｓ：（１）Ｕｎｄｅｒ ｓｔｒｏｎｇ ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ，ｉｎｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ ｒａｔｅ ａｎｄ ｓｏｉｌ ｗａｔｅｒ ｃｏｎｔｅｎｔ ａｔ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｄｅｐｔｈｓ ａｒｅ ｉｎｖｅｒｓｅｌｙ ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ ｗｉｔｈ ｒａｉｎｆａｌｌ ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ．Ｉｎｔｅｎｓｅ ｒａｉｎｆａｌｌ ｆａｖｏｒｓ ｏｖｅｒｌａｎｄ ｆｌｏｗ，ｇｕｌｌｙ ｒｕｎｏｆｆ ａｎｄ ｅｒｏｓｉｏｎ，ｂｕｔ ｉｓ ｎｏｔ ｃｏｎｄｕｃｉｖｅ ｔｏ ｗａｔｅｒ ｉｎｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ．（２）Ｓｌｏｐｅ ｆａｉｌｕｒｅ ｍｏｄｅｓ ａｎｄ ｄｅｂｒｉｓ ｆｌｏｗ ｉｎｉｔｉａｔｉｏｎ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ａｒｅ ｖａｒｉｏｕｓ ｕｎｄｅｒ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｒａｉｎｆａｌｌ ａｎｄ ｒｕｎｏｆｆｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ．Ｕｎｄｅｒ ｔｈｅ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ ｗｉｔｈ ｒａｉｎｆａｌｌ ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ ｏｆ５５ｍｍ·ｈ－１ ，ｔｈｅ ｓｌｏｐｅ ｆａｉｌｕｒｅ ｍｏｄｅ ｐｒｅｓｅｎｔｓ ｓｏｉｌ ｌｉｑｕｅｆａｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｌａｎｄｓｌｉｄｅ．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇｌｙ，ｄｅｂｒｉｓ ｆｌｏｗ ｉｎｉｔｉａｔｉｏｎ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｂｅｌｏｎ