一种粘性泥石流最大淤积厚度计算方法与流程

文档序号:18668265发布日期:2019-09-13 20:29阅读:392来源:国知局

本发明涉及到泥石流防治工程技术领域,尤其涉及一种粘性泥石流最大淤积厚度计算方法。



背景技术:

位于高山河谷区的城镇和村庄等居民点大多都修建在泥石流或山洪堆积扇上,山区公路和铁路大都经过泥石流堆积扇。泥石流经过泥石流流通区,流出山口进入堆积区时,由于坡度变缓、沟道展宽,泥石流运动速度逐渐减慢并在堆积区形成淤积,造成破坏。如在汶川大地震后,2008年9月24日北川老县城附近的西山坡沟暴发大规模泥石流,泥石流进入北川老县城后堆积,最大厚度达12m;2010年8月13日,四川绵竹市清平乡文家沟暴发特大泥石流灾害,泥石流在绵远河道内最大淤积厚度超过15m,农田被毁300余亩。可见,淤埋是泥石流致灾的主要形式之一,泥石流淤积厚度是泥石流的最重要参数之一,也是泥石流灾害评估和防治的最重要的参数之一。

泥石流的淤积厚度由泥石流性质、淤积地坡度决定。特定的泥石流在特定坡度下有一个确定的最大淤积厚度。除了淤积地的特定因素外,决定泥石流的最大淤积厚度的关键因素就是泥石流性质:泥石流容重和泥石流的屈服应力。目前国内外对泥石流的屈服应力的计算研究,主要有2种方法:1)以细颗粒为主的研究,考虑了不同的粘土矿物特性,给出了泥石流的计算式,但这种方法还没有考虑粗颗粒的作用,对于含有粗颗粒的泥石流屈服应力计算存在误差,且有一个待定系数;2)考虑了粗颗粒的作用,但没有考虑细颗粒的粘土矿物的作用,且待定系数有3个;3)考虑了细颗粒与粗颗粒的作用,但是介于粗颗粒与细颗粒之间的中间颗粒的作用没有考虑,中间颗粒的粒径在0.005mm-0.20mm之间。

泥石流的屈服应力由泥石流本身的性质决定,泥石流体中的泥沙体积浓度、粘土矿物成分及含量、粗颗粒的大小、级配分布等都会影响泥石流的屈服应力大小。而泥石流体中的等效粘土矿物百分含量p与泥石流体重所含的蒙脱土、伊利土、高岭土、绿泥土、班托土等粘土矿物分别含量有关,自然界中绝大多数是含有2种或更多的粘土矿物成分,也与这些粘土矿物的产地、风化程度、地质背景等有关。但现有技术还不能确定各种粘土矿物的准确含量,更不能区分不同地区相同种类的粘土矿物的差别,因此无法确定泥石流体中的等效粘土矿物百分含量p。因此也就无法较为准确地计算不同频率下的泥石流的屈服应力,进而计算泥石流的最大淤积厚度。

公开号为cn104809345a,公开日为2015年07月29日的中国专利文献公开了一种泥石流屈服应力和最大淤积厚度的计算方法,其特征在于,包括以下步骤:根据已有的泥石流调查确定泥石流体中的等效粘土矿物百分含量p,设定该流域的泥石流等效粘土矿物百分含量p不变;根据该次泥石流在不同频率下的泥石流容重值,或相邻流域的泥石流容重值,计算得到泥石流体积浓度c0值;再根据颗粒级配的cc值,dv值,由前面计算的等效粘土矿物百分含量p,计算得到不同频率下或相邻流域的泥石流屈服应力τ和最大淤积厚度h。

该专利文献公开的泥石流屈服应力和最大淤积厚度的计算方法,考虑了粗颗粒的影响,但未考虑到介于粗颗粒与细颗粒之间的中间颗粒在泥石流屈服应力中的作用,计算出来的屈服应力偏小,最大淤积厚度也偏小,不能为泥石流防治工程设计提供准确依据。



技术实现要素:

本发明为了克服上述现有技术的缺陷,提供一种粘性泥石流最大淤积厚度计算方法,本发明针对现有计算方法中未考虑中间颗粒的泥石流屈服应力以及由此计算的泥石流最大淤积厚度的问题,研究了细颗粒的粘土矿物、粗颗粒及中间颗粒的影响,能够准确计算出屈服应力,最大淤积厚度,从而为泥石流防治工程设计提供准确依据。

本发明通过下述技术方案实现:

一种粘性泥石流最大淤积厚度计算方法,其特征在于,包括以下步骤:

a、调查已有泥石流的最大淤积厚度h,泥石流淤积底坡坡θ,泥石流容重ρ,根据式1计算出该次泥石流屈服应力τ,

τ=ρghsinθ式1

h——泥石流最大淤积厚度,m;

τ——泥石流屈服应力,pa;

ρ——泥石流容重,kg/m3

g——重力加速度,g=9.81m/s2

θ——泥石流淤积底坡坡度,度;

b、分析该次泥石流的颗粒组成,分别得到细颗粒以外的颗粒中,中间颗粒的百分数x、粗颗粒的百分数y,cd值、s值、cc值和dv值,粗颗粒与中间颗粒相对应的d30,d10,d50和d60值,以及体积浓度c0值,通过式8计算得到,由式3、式4和式6计算得c值,由式2计算等效粘土矿物百分含量p;

τ=τ0c2e22cp式2

c=c0(xa+yb)式3

b=1.14cd0.14(s/6.61)-0.012式6

s=πd502/ψ式7

其中:

τ——泥石流屈服应力,pa;

τ0——经验系数,pa;

c——等效泥沙体积浓度,由式3计算得到;

p——等效粘土矿物百分含量;

a——修正系数一,由式4计算得到;

b——修正系数二,由式6计算得到;

c0——泥沙体积浓度;

cc——粗颗粒泥沙曲率系数,由式5计算得到,其中的d30,d10和d60分别为粗颗粒的值;

cc’——粗颗粒有效泥沙曲率系数;

ce——中间颗粒泥沙曲率系数,由式5计算得到,其中的d30,d10和d60分别为中间颗粒的值;

cd——中间颗粒有效泥沙曲率系数;

dv——粗颗粒泥沙颗粒体积平均粒径,mm;

cc0——常数一,cc0=0.523;

dv0——常数二,dv0=1.23mm;

d30——粗颗粒泥沙中小于30%的泥沙颗粒粒径,mm;

d10——粗颗粒泥沙中小于10%的泥沙颗粒粒径,mm;

d50——粗颗粒泥沙中小于50%的泥沙颗粒粒径,mm;

d60——粗颗粒泥沙中小于60%的泥沙颗粒粒径,mm;

s——中间颗粒平均表面积,mm2;由式7计算得到;

π——圆周率,取值为3.1416;

ψ——中间颗粒球度值,ψ=0.72;

c1——常数三,c1=0.18;

c2——常数四,c2=-0.01;

x——中间颗粒占黏粒以外的颗粒百分数;

y——粗颗粒占黏粒以外的颗粒百分数;

c、根据该次泥石流在不同频率下的泥石流容重值或相邻流域的泥石流容重值,由式8计算得到泥石流体积浓度c0值;

其中:

ρ0——水的容重,ρ0=1000kg/m3

ρs——泥石流中固体颗粒的容重,ρs=2700kg/m3

d、再根据中间颗粒和粗颗粒级配的x值、y值,cd值、s值、cc值和dv值及粗颗粒与中间颗粒相对应的d30、d10、d50、d60值,由计算得到的等效粘土矿物百分含量p,通过式2计算得到不同频率下或相邻流域的泥石流屈服应力τ。,再由式1和泥石流屈服应力τ、所在位置的泥石流淤积底坡坡θ、不同频率下或相邻流域的泥石流容重ρ,计算得到不同频率下或相邻流域的泥石流最大淤积厚度h。

所述步骤b中,当0.59≥c>0.47时,τ0为30e5(c-0.47)pa;当c>0.59时,τ0为30e5(c-0.47)e8(c-0.59)pa。

所述步骤b中,当cc≤1时,cc’=cc;当cc>1时,cc’=1/cc。

所述步骤b中,当ce≤1时,cd=ce;当ce>1时,cd=1/ce。

所述步骤c中,相邻流域具体是指有相同的地质背景并设定泥石流体中的等效粘土矿物百分含量p是相同的。

所述细颗粒是指粒径小于0.005mm的颗粒,中间颗粒是指粒径在0.005mm-0.2mm之间的颗粒,粗颗粒是指粒径大于0.2mm的颗粒。

本发明的基本原理如下:

泥石流体中的等效粘土矿物百分含量p需要先根据已有的泥石流调查确定,设定该流域的泥石流等效粘土矿物百分含量p不变,再根据泥石流的容重变化计算出新的屈服应力和最大淤积厚度或计算相邻的流域的泥石流屈服应力和最大淤积厚度。

本发明的有益效果主要表现在以下方面:

1、本发明,“a、调查已有泥石流的最大淤积厚度h,泥石流淤积底坡坡θ,泥石流容重ρ,根据式1计算出该次泥石流屈服应力τ,b、分析该次泥石流的颗粒组成,分别得到细颗粒以外的颗粒中,中间颗粒的百分数x、粗颗粒的百分数y,cd值、s值、cc值和dv值,粗颗粒与中间颗粒相对应的d30,d10,d50和d60值,以及体积浓度c0值,通过式8计算得到,由式3、式4和式6计算得c值,由式2计算等效粘土矿物百分含量p;c、根据该次泥石流在不同频率下的泥石流容重值或相邻流域的泥石流容重值,由式8计算得到泥石流体积浓度c0值;d、再根据中间颗粒和粗颗粒级配的x值、y值,cd值、s值、cc值和dv值及粗颗粒与中间颗粒相对应的d30、d10、d50、d60值,由计算得到的等效粘土矿物百分含量p,通过式2计算得到不同频率下或相邻流域的泥石流屈服应力τ。,再由式1和泥石流屈服应力τ、所在位置的泥石流淤积底坡坡θ、不同频率下或相邻流域的泥石流容重ρ,计算得到不同频率下或相邻流域的泥石流最大淤积厚度h”,较现有技术而言,通过大量的创新研究,获得了中间颗粒泥沙曲率系数ce和粗颗粒泥沙颗粒中值粒径d50与泥石流屈服应力的关系;泥石流浆体主要以粘土为主,粘滞力也是由其提供的;粗颗粒的粒径对屈服应力也有重要影响;泥石流体结构性越好,抗剪强度越大,其屈服应力就越大;如果粗颗粒粒径较大,会因为受到的粘滞力小于自身的重力而导致粗颗粒之间难以形成网络结构;另外,粒径越大,比表面积就越小,粗颗粒所受到的粘着力也就越小。这些因素都会对屈服应力造成一定影响,因此,粗颗粒粒径越大,泥石流的屈服应力就越小;针对现有计算方法中未考虑中间颗粒的泥石流屈服应力以及由此计算的泥石流最大淤积厚度的问题,研究了细颗粒的粘土矿物、粗颗粒及中间颗粒的影响,能够准确计算出屈服应力,最大淤积厚度,从而为泥石流防治工程设计提供准确依据。

2、本发明,泥石流中的中间颗粒与粗颗粒有相似的作用,但是因为中间颗粒比粗颗粒小很多,仅仅用粗颗粒的特征代表全部细颗粒以外的颗粒特征,就低估了中间颗粒的作用,也低估了泥石流的屈服应力和最大淤积厚度,通过引入中间颗粒的作用,体现了中间颗粒在泥石流体结构性、网络结构等方面的重要作用,使泥石流的最大淤积厚度计算更加准确,式6和式7的表现形式就是这种关系的体现。

3、本发明,进一步解决了现有泥石流屈服应力以及最大淤积厚度计算式和方法的缺陷,同时考虑了泥石流中的细颗粒和粗颗粒的影响,特别是中间颗粒的重要影响,能够更加准确地计算不同频率下或相邻流域再发生泥石流的最大淤积厚度,为泥石流灾害的评估与防范提供有效的技术支撑。

具体实施方式

实施例1

一种粘性泥石流最大淤积厚度计算方法,包括以下步骤:

a、调查已有泥石流的最大淤积厚度h,泥石流淤积底坡坡θ,泥石流容重ρ,根据式1计算出该次泥石流屈服应力τ,

τ=ρghsinθ式1

h——泥石流最大淤积厚度,m;

τ——泥石流屈服应力,pa;

ρ——泥石流容重,kg/m3

g——重力加速度,g=9.81m/s2

θ——泥石流淤积底坡坡度,度;

b、分析该次泥石流的颗粒组成,分别得到细颗粒以外的颗粒中,中间颗粒的百分数x、粗颗粒的百分数y,cd值、s值、cc值和dv值,粗颗粒与中间颗粒相对应的d30,d10,d50和d60值,以及体积浓度c0值,通过式8计算得到,由式3、式4和式6计算得c值,由式2计算等效粘土矿物百分含量p;

τ=τ0c2e22cp式2

c=c0(xa+yb)式3

b=1.14cd0.14(s/6.61)-0.012式6

s=πd502/ψ式7

其中:

τ——泥石流屈服应力,pa;

τ0——经验系数,pa;

c——等效泥沙体积浓度,由式3计算得到;

p——等效粘土矿物百分含量;

a——修正系数一,由式4计算得到;

b——修正系数二,由式6计算得到;

c0——泥沙体积浓度;

cc——粗颗粒泥沙曲率系数,由式5计算得到,其中的d30,d10和d60分别为粗颗粒的值;

cc’——粗颗粒有效泥沙曲率系数;

ce——中间颗粒泥沙曲率系数,由式5计算得到,其中的d30,d10和d60分别为中间颗粒的值;

cd——中间颗粒有效泥沙曲率系数;

dv——粗颗粒泥沙颗粒体积平均粒径,mm;

cc0——常数一,cc0=0.523;

dv0——常数二,dv0=1.23mm;

d30——粗颗粒泥沙中小于30%的泥沙颗粒粒径,mm;

d10——粗颗粒泥沙中小于10%的泥沙颗粒粒径,mm;

d50——粗颗粒泥沙中小于50%的泥沙颗粒粒径,mm;

d60——粗颗粒泥沙中小于60%的泥沙颗粒粒径,mm;

s——中间颗粒平均表面积,mm2;由式7计算得到;

π——圆周率,取值为3.1416;

ψ——中间颗粒球度值,ψ=0.72;

c1——常数三,c1=0.18;

c2——常数四,c2=-0.01;

x——中间颗粒占黏粒以外的颗粒百分数;

y——粗颗粒占黏粒以外的颗粒百分数;

c、根据该次泥石流在不同频率下的泥石流容重值或相邻流域的泥石流容重值,由式8计算得到泥石流体积浓度c0值;

其中:

ρ0——水的容重,ρ0=1000kg/m3

ρs——泥石流中固体颗粒的容重,ρs=2700kg/m3

d、再根据中间颗粒和粗颗粒级配的x值、y值,cd值、s值、cc值和dv值及粗颗粒与中间颗粒相对应的d30、d10、d50、d60值,由计算得到的等效粘土矿物百分含量p,通过式2计算得到不同频率下或相邻流域的泥石流屈服应力τ。,再由式1和泥石流屈服应力τ、所在位置的泥石流淤积底坡坡θ、不同频率下或相邻流域的泥石流容重ρ,计算得到不同频率下或相邻流域的泥石流最大淤积厚度h。

“a、调查已有泥石流的最大淤积厚度h,泥石流淤积底坡坡θ,泥石流容重ρ,根据式1计算出该次泥石流屈服应力τ,b、分析该次泥石流的颗粒组成,分别得到细颗粒以外的颗粒中,中间颗粒的百分数x、粗颗粒的百分数y,cd值、s值、cc值和dv值,粗颗粒与中间颗粒相对应的d30,d10,d50和d60值,以及体积浓度c0值,通过式8计算得到,由式3、式4和式6计算得c值,由式2计算等效粘土矿物百分含量p;c、根据该次泥石流在不同频率下的泥石流容重值或相邻流域的泥石流容重值,由式8计算得到泥石流体积浓度c0值;d、再根据中间颗粒和粗颗粒级配的x值、y值,cd值、s值、cc值和dv值及粗颗粒与中间颗粒相对应的d30、d10、d50、d60值,由计算得到的等效粘土矿物百分含量p,通过式2计算得到不同频率下或相邻流域的泥石流屈服应力τ。,再由式1和泥石流屈服应力τ、所在位置的泥石流淤积底坡坡θ、不同频率下或相邻流域的泥石流容重ρ,计算得到不同频率下或相邻流域的泥石流最大淤积厚度h”,较现有技术而言,通过大量的创新研究,获得了中间颗粒泥沙曲率系数ce和粗颗粒泥沙颗粒中值粒径d50与泥石流屈服应力的关系;泥石流浆体主要以粘土为主,粘滞力也是由其提供的;粗颗粒的粒径对屈服应力也有重要影响;泥石流体结构性越好,抗剪强度越大,其屈服应力就越大;如果粗颗粒粒径较大,会因为受到的粘滞力小于自身的重力而导致粗颗粒之间难以形成网络结构;另外,粒径越大,比表面积就越小,粗颗粒所受到的粘着力也就越小。这些因素都会对屈服应力造成一定影响,因此,粗颗粒粒径越大,泥石流的屈服应力就越小;针对现有计算方法中未考虑中间颗粒的泥石流屈服应力以及由此计算的泥石流最大淤积厚度的问题,研究了细颗粒的粘土矿物、粗颗粒及中间颗粒的影响,能够准确计算出屈服应力,最大淤积厚度,从而为泥石流防治工程设计提供准确依据。

实施例2

一种粘性泥石流最大淤积厚度计算方法,包括以下步骤:

a、调查已有泥石流的最大淤积厚度h,泥石流淤积底坡坡θ,泥石流容重ρ,根据式1计算出该次泥石流屈服应力τ,

τ=ρghsinθ式1

h——泥石流最大淤积厚度,m;

τ——泥石流屈服应力,pa;

ρ——泥石流容重,kg/m3

g——重力加速度,g=9.81m/s2

θ——泥石流淤积底坡坡度,度;

b、分析该次泥石流的颗粒组成,分别得到细颗粒以外的颗粒中,中间颗粒的百分数x、粗颗粒的百分数y,cd值、s值、cc值和dv值,粗颗粒与中间颗粒相对应的d30,d10,d50和d60值,以及体积浓度c0值,通过式8计算得到,由式3、式4和式6计算得c值,由式2计算等效粘土矿物百分含量p;

τ=τ0c2e22cp式2

c=c0(xa+yb)式3

b=1.14cd0.14(s/6.61)-0.012式6

s=πd502/ψ式7

其中:

τ——泥石流屈服应力,pa;

τ0——经验系数,pa;

c——等效泥沙体积浓度,由式3计算得到;

p——等效粘土矿物百分含量;

a——修正系数一,由式4计算得到;

b——修正系数二,由式6计算得到;

c0——泥沙体积浓度;

cc——粗颗粒泥沙曲率系数,由式5计算得到,其中的d30,d10和d60分别为粗颗粒的值;

cc’——粗颗粒有效泥沙曲率系数;

ce——中间颗粒泥沙曲率系数,由式5计算得到,其中的d30,d10和d60分别为中间颗粒的值;

cd——中间颗粒有效泥沙曲率系数;

dv——粗颗粒泥沙颗粒体积平均粒径,mm;

cc0——常数一,cc0=0.523;

dv0——常数二,dv0=1.23mm;

d30——粗颗粒泥沙中小于30%的泥沙颗粒粒径,mm;

d10——粗颗粒泥沙中小于10%的泥沙颗粒粒径,mm;

d50——粗颗粒泥沙中小于50%的泥沙颗粒粒径,mm;

d60——粗颗粒泥沙中小于60%的泥沙颗粒粒径,mm;

s——中间颗粒平均表面积,mm2;由式7计算得到;

π——圆周率,取值为3.1416;

ψ——中间颗粒球度值,ψ=0.72;

c1——常数三,c1=0.18;

c2——常数四,c2=-0.01;

x——中间颗粒占黏粒以外的颗粒百分数;

y——粗颗粒占黏粒以外的颗粒百分数;

c、根据该次泥石流在不同频率下的泥石流容重值或相邻流域的泥石流容重值,由式8计算得到泥石流体积浓度c0值;

其中:

ρ0——水的容重,ρ0=1000kg/m3

ρs——泥石流中固体颗粒的容重,ρs=2700kg/m3

d、再根据中间颗粒和粗颗粒级配的x值、y值,cd值、s值、cc值和dv值及粗颗粒与中间颗粒相对应的d30、d10、d50、d60值,由计算得到的等效粘土矿物百分含量p,通过式2计算得到不同频率下或相邻流域的泥石流屈服应力τ。,再由式1和泥石流屈服应力τ、所在位置的泥石流淤积底坡坡θ、不同频率下或相邻流域的泥石流容重ρ,计算得到不同频率下或相邻流域的泥石流最大淤积厚度h。

所述步骤b中,当0.59≥c>0.47时,τ0为30e5(c-0.47)pa;当c>0.59时,τ0为30e5(c-0.47)e8(c-0.59)pa。

所述步骤b中,当cc≤1时,cc’=cc;当cc>1时,cc’=1/cc。

所述步骤b中,当ce≤1时,cd=ce;当ce>1时,cd=1/ce。

泥石流中的中间颗粒与粗颗粒有相似的作用,但是因为中间颗粒比粗颗粒小很多,仅仅用粗颗粒的特征代表全部细颗粒以外的颗粒特征,就低估了中间颗粒的作用,也低估了泥石流的屈服应力和最大淤积厚度,通过引入中间颗粒的作用,体现了中间颗粒在泥石流体结构性、网络结构等方面的重要作用,使泥石流的最大淤积厚度计算更加准确,式6和式7的表现形式就是这种关系的体现。

实施例3

一种粘性泥石流最大淤积厚度计算方法,包括以下步骤:

a、调查已有泥石流的最大淤积厚度h,泥石流淤积底坡坡θ,泥石流容重ρ,根据式1计算出该次泥石流屈服应力τ,

τ=ρghsinθ式1

h——泥石流最大淤积厚度,m;

τ——泥石流屈服应力,pa;

ρ——泥石流容重,kg/m3

g——重力加速度,g=9.81m/s2

θ——泥石流淤积底坡坡度,度;

b、分析该次泥石流的颗粒组成,分别得到细颗粒以外的颗粒中,中间颗粒的百分数x、粗颗粒的百分数y,cd值、s值、cc值和dv值,粗颗粒与中间颗粒相对应的d30,d10,d50和d60值,以及体积浓度c0值,通过式8计算得到,由式3、式4和式6计算得c值,由式2计算等效粘土矿物百分含量p;

τ=τ0c2e22cp式2

c=c0(xa+yb)式3

b=1.14cd0.14(s/6.61)-0.012式6

s=πd502/ψ式7

其中:

τ——泥石流屈服应力,pa;

τ0——经验系数,pa;

c——等效泥沙体积浓度,由式3计算得到;

p——等效粘土矿物百分含量;

a——修正系数一,由式4计算得到;

b——修正系数二,由式6计算得到;

c0——泥沙体积浓度;

cc——粗颗粒泥沙曲率系数,由式5计算得到,其中的d30,d10和d60分别为粗颗粒的值;

cc’——粗颗粒有效泥沙曲率系数;

ce——中间颗粒泥沙曲率系数,由式5计算得到,其中的d30,d10和d60分别为中间颗粒的值;

cd——中间颗粒有效泥沙曲率系数;

dv——粗颗粒泥沙颗粒体积平均粒径,mm;

cc0——常数一,cc0=0.523;

dv0——常数二,dv0=1.23mm;

d30——粗颗粒泥沙中小于30%的泥沙颗粒粒径,mm;

d10——粗颗粒泥沙中小于10%的泥沙颗粒粒径,mm;

d50——粗颗粒泥沙中小于50%的泥沙颗粒粒径,mm;

d60——粗颗粒泥沙中小于60%的泥沙颗粒粒径,mm;

s——中间颗粒平均表面积,mm2;由式7计算得到;

π——圆周率,取值为3.1416;

ψ——中间颗粒球度值,ψ=0.72;

c1——常数三,c1=0.18;

c2——常数四,c2=-0.01;

x——中间颗粒占黏粒以外的颗粒百分数;

y——粗颗粒占黏粒以外的颗粒百分数;

c、根据该次泥石流在不同频率下的泥石流容重值或相邻流域的泥石流容重值,由式8计算得到泥石流体积浓度c0值;

其中:

ρ0——水的容重,ρ0=1000kg/m3

ρs——泥石流中固体颗粒的容重,ρs=2700kg/m3

d、再根据中间颗粒和粗颗粒级配的x值、y值,cd值、s值、cc值和dv值及粗颗粒与中间颗粒相对应的d30、d10、d50、d60值,由计算得到的等效粘土矿物百分含量p,通过式2计算得到不同频率下或相邻流域的泥石流屈服应力τ。,再由式1和泥石流屈服应力τ、所在位置的泥石流淤积底坡坡θ、不同频率下或相邻流域的泥石流容重ρ,计算得到不同频率下或相邻流域的泥石流最大淤积厚度h。

所述步骤b中,当0.59≥c>0.47时,τ0为30e5(c-0.47)pa;当c>0.59时,τ0为30e5(c-0.47)e8(c-0.59)pa。

所述步骤b中,当cc≤1时,cc’=cc;当cc>1时,cc’=1/cc。

所述步骤b中,当ce≤1时,cd=ce;当ce>1时,cd=1/ce。

所述步骤c中,相邻流域具体是指有相同的地质背景并设定泥石流体中的等效粘土矿物百分含量p是相同的。

所述细颗粒是指粒径小于0.005mm的颗粒,中间颗粒是指粒径在0.005mm-0.2mm之间的颗粒,粗颗粒是指粒径大于0.2mm的颗粒。

解决了现有泥石流屈服应力以及最大淤积厚度计算式和方法的缺陷,同时考虑了泥石流中的细颗粒和粗颗粒的影响,特别是中间颗粒的重要影响,能够更加准确地计算不同频率下或相邻流域再发生泥石流的最大淤积厚度,为泥石流灾害的评估与防范提供有效的技术支撑。

下面结合具体实例对本发明的实施方式进行详细说明:

在2015年6月-2018年12月对四川理县、汶川县以及西藏林芝地区的泥石流沟进行实地调查,获取了一些泥石流流域的基本参数及淤积厚度数据,见表1。

在西藏林芝调查了19条泥石流沟,其中八宿县的天摩沟野外调查测量泥石流淤积厚度为2.7m,淤积坡度为4.5°,容重计算结果为2.12g/cm3,计算屈服应力为4380pa,等效粘粒含量值p为0.125;在四川理县薛城镇调查了15条泥石流沟,其中孙家沟野外调查测量泥石流淤积厚度为2.6m,淤积坡度为5.6°,容重计算结果为2.16g/cm3,计算屈服应力为5371pa,等效粘粒含量p0为0.132;在四川汶川县调查了5条泥石流沟,其中映秀镇的磨子沟野外调查测量泥石流淤积厚度为2.5m,淤积坡度为6°,容重计算结果为2.15g/cm3,计算屈服应力为5506pa,等效粘粒含量p为0.127。根据各区域获得的p值,可以分别计算各区域内的其他泥石流最大淤积厚度值,其中西藏林芝18条沟,四川理县薛城镇14条沟,四川汶川县4条沟。表1为泥石流主要参数与最大淤积厚度计算及野外调查对比。

表1

表1中:τc(pa)为式2计算泥石流屈服应力;τm(pa)为实测计算泥石流屈服应力;hc(m)为式1计算泥石流最大淤积厚度;hm(m)为实测泥石流最大淤积厚度。

表1的计算结果表明:36条泥石流沟的计算泥石流最大淤积厚度与实测值误差在10%以内有16条,占44.4%;误差在10%-20%之间的有18条,占50%;误差大于20%仅有2条,占5.6%。总体上误差较小,与实际情况相符,说明本发明用于粘性泥石流的最大淤积厚度计算较为准确。

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