坡面泥石流精细演化机制研究-东篱科研大数据发现系统（DRDS）

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坡面泥石流精细演化机制研究

项目名称：坡面泥石流精细演化机制研究
项目类别：面上项目
批准号：41071017
申请代码：D010101
项目来源：国家自然科学基金
研究期限：2011-01-01-2013-12-31

项目负责人：唐红梅
负责人职称：研究员
依托单位：重庆交通大学
批准年度：2010

中文摘要：

针对公路沿线、矿山及山区城镇的坡面泥石流，室内试验、理论分析和现场调研及观测相结合，采用高等土力学、断裂力学、流体力学、渗流力学等多学科理论，以"坡面泥石流形成过程地貌学描述"和"模型试验土体物理力学参数测试"研究为基础，通过"坡面泥石流模型试验"，系统实施坡面泥石流精细演化机制研究。通过解决"改造数控降雨装置"和"坡面泥石流精细量测方法"两个关键问题分析边坡表面土体座滑倾倒翻转搅拌机制以边坡表面微型滑坡出现时间和群发性特征为标度，揭示边坡表面泥石流出现部位及规模大小对降雨条件的响应关系建立坡面泥石流土体强度衰减、局部滑动、整体流动和沉积的力学模型定性分析与量化计算相结合，从泥石流形成、运动及沉积全过程揭示坡面泥石流精细演化机制。研究成果可显著推动泥石流学科发展，是有效甄别坡面泥石流产生部位、合理预测坡面泥石流致灾规模、实施坡面泥石流防灾减灾的科学依据。

中文主题词：坡面泥石流；精细演化机制；模型试验；研究成果；人才培养

英文摘要：

Slope-typed debris flow；fining evolution mechanism；model experiment；research achievement；talent cultivation

英文主题词： Slope-typed debris flow；fining evolution mechanism；model experiment；research achievement；talent cultivation

结论摘要：

本项目针对公路沿线、矿山及山区城镇的坡面泥石流，采用现场观测、模型试验和理论分析等研究手段，从地貌演化观点出发，将坡面泥石流演化模式概化为三类，即顶部刮铲演化模式、溯源挖掘演化模式和局部饱和孕滑演化模式，并提出了坡面泥石流每种模式的四阶段演化过程。为了全面实施坡面泥石流模型试验，进行了试验土体物理力学参数测试、土体入渗特性试验及土体断裂韧度测试等基础性研究工作；研制了精密数控降雨装置并获得国家专利技术，用以控制降雨量，通过更换不同孔径喷头来模拟不同降雨强度的情况，该装置有力支撑了坡面泥石流试验研究；拟定了不同边坡坡角、试验土体不同土石比、前期降雨与集中强降雨组合工况，据此进行不同工况条件下的模型试验；基于模型试验结果，得到如下主要结论 (1)分析了前期降雨和强降雨组合条件下土体内部质量含水量、体积含水量及孔隙水压力的变化规律。 (2)揭示了边坡表面泥石流出现部位及规模大小对降雨条件的响应关系，建立了坡面泥石流土体强度衰减、局部滑动、整体流动和沉积的力学模型，从泥石流形成、运动及沉积全过程揭示坡面泥石流精细演化机制。（3）分析了坡面泥石流发育到坡脚的动力特性，揭示了泥石流体随着浆体粘度、固相比及颗粒粒径增大，其泥石流冲击力呈非线性增大，浆体粘度对泥石流冲击力影响明显，揭示了级配固相颗粒在泥石流浆体内的沉降规律。 (4)分析了坡面泥石流沉积物流变固结特性。研究成果显著推动泥石流学科的发展，是有效甄别坡面泥石流产生部位，合理预测坡面泥石流致灾规模，实施坡面泥石流防灾减灾的科学依据。阶段性成果“西部山区公路泥石流与山洪灾害防治关键支撑技术”于2012年12月25日通过了重庆市科委组织的成果鉴定，成果总体达到国际先进水平，部分达到国际领先水平，获得2013年度、中国水土保持学会科学技术奖一等奖、重庆市科技进步二等奖；授权“采用承载伞实现泥石流淤埋路段交通应急通行的方法”和“一种自动控制降雨装置及其使用方法”两项国家发明专利；出版《公路泥石流防治工程技术指南》专著（科学出版社，2012年）；发表论文36篇，其中EI收录15篇，其余发表在中文核心期刊上；参加国内会议7次，国际会议3次；培养毕业博士研究生3名、硕士研究生5名，课题组有1人晋升教授、2人晋升副教授。总之，该项目严格按照计划任务书实施相关研究，全面完成了其相关研究指标，研究成果总体达国际先进水平。

成果综合统计