[发明专利]一种基于泥石流物源粒径参数的震区泥石流容重计算方法

说明书

本发明公开了一种基于泥石流物源粒径参数的震区泥石流容重计算方法,该方法通过汶川震区泥石流物源的调查、取样、筛分以及颗粒级配曲线的绘制、统计等手段，通过相关性系数、成功率曲线、样本检验等方法,确定震区泥石流的物源固体容重γ_s（KN/m³），水的容重γ_W（KN/m³），有效粒径d₁₀（mm），有效粒径d₃₀（mm），中值粒径d₆₀（mm），不均系数C_U，曲率系数C_C；将所获得的参数带入计算公式，可以获得泥石流暴发时的泥石流预测容重值。该方法适用于汶川震区泥石流物源中粗颗粒含量高、黏粒含量低的泥石流沟的容重预测,与现有技术相比，本发明结合汶川震区大量的泥石流沟的野外调查和统计分析，将计算泥石流容重所需的参数最终量化为泥石流物源所显示的级配数据，能更准确的得到汶川震区泥石流容重值，为震区泥石流防治工程的设计提供依据。

技术领域

本发明属于泥石流防治工程设计应用技术领域，特别涉及一种基于泥石流物源粒径参数的震区泥石流容重计算方法。

背景技术

“5.12”汶川地震以后，强震区内诱发了大量的地震次生灾害，强震区内每年都有不同规模的泥石流事件暴发，其中在2008年的“9.26”、2010年的“8.13”、2011年的“7.03”、2013年的“7.10”以及2016年的“7.05”强降雨过程中，强震区暴发了大规模的群发性泥石流灾害，给强震区带来了严重的人员伤害和巨大的经济损失，也给震后重建项目带来了巨大的破坏，而在震后的10年至15年内也将是泥石流灾害的高发期。为了保证汶川震区经济的可持续发展，泥石流防治工程的有效防治就显得十分必要。

泥石流容重特征是泥石流动力学参数的主要参数之一，也是泥石流防治工程设计的主要参数之一。例如，2013年“7.10”特大暴雨期间，羊店1组后山坡面泥石流3条沟道均发生泥石流，泥石流物源以碎石、块石和砂粒堆积为主，粒径范围为10～30cm，通过现场配方法和查表法分别得到泥石流的容重为19.6KN/m³和17.2KN/m³，通过黏粒百分含量和粗颗粒百分含量得到的容重约为16.8KN/m³。2008年“9·26”洪灾和2010年“8·14”洪灾期间牛圈沟发生大规模泥石流，其中侵蚀的物源量分别为17.15×10⁴m³和14.87×10⁴m³，牛圈沟泥石流松散固体物源中以碎块石为主，通过现场配方法得到泥石流的容重为17.8KN/m³，通过黏粒百分含量和粗颗粒百分含量得到的容重约为16.4KN/m³。

泥石流的容重反映了泥石流的流体的固体颗粒含量和水分含量之间的相互关系，不同的泥石流容重反映了泥石流的内部受力条件、搬运条件和泥石流暴发的降雨条件等，现行的泥石流容重主要根据泥石流固体颗粒(＞2mm)的累积百分含量和黏粒(＜0.05mm)的累积百分含量。震区泥石流沟物源主要为松散的岩土体颗粒，黏粒含量极低，基于泥石流粗颗粒和黏粒累积百分含量的泥石流容重计算方法导致泥石流的容重相对于其实际容重值偏小，使得泥石流的防治工程设计过程中的动力学参数过低，不能满足震区泥石流防治工程设计的需要。

发明内容

本发明的目的在于：针对上述存在的问题，提供一种基于泥石流物源粒径参数的震区泥石流容重计算方法，解决强震区泥石流暴发过程中固体颗粒与泥石流容重的关系，构建基于泥石流物源级配特征的泥石流容重预测模型，并进行实例运用，为泥石流预警预报和防治提供新方法，适用于泥石流防治实际工程的需要。

本发明技术的技术方案实现方式：一种基于泥石流物源粒径参数的震区泥石流容重计算方法,其特征在于：将汶川震区泥石流物源颗粒性质应用于震区泥石流的容重预测，通过泥石流物源颗粒级配参数得到泥石流暴发时的容重，其具体计算方法如下：