[发明专利]窗口坝调控粘性泥石流颗粒粒径评价方法

说明书

本发明提供了一种窗口坝调控粘性泥石流颗粒粒径评价方法，包括：获取泥石流原始物料中以及经窗口坝调控后泥石流的颗粒级配曲线，并分别确定原始物料及调控后泥石流的特征粒径；根据粒度分析方法对泥石流颗粒级配曲线进行分析，并将其转化成φ制条件下的泥石流颗粒级配曲线，分别读取原始物料及调控后泥石流的特征粒径：计算泥石流综合平均粒径比：根据计算出的泥石流综合平均粒径比评价窗口坝是否对粘性泥石流起到调节作用。本发明综合考虑了泥石流容重、颗粒级配、窗口坝开口宽度、窗口坝开口高度、窗口坝开口率等主要因素对泥石流颗粒粒径比值变化情况的影响，使得设计开口参数更接近实际工程中的应用情况，针对性更强，其适用性也更强。

技术领域

本发明涉及泥石流灾害防治工程技术领域，具体地说是窗口坝针对粘性泥石流颗粒粒径调控性能的评价方法。

背景技术

泥石流是山区常见的一种饱含大量泥沙、石块和巨砾的多相混合体在重力作用下沿坡面流动的突发性自然灾害现象，由于其在运动过程中具有高容重、高流速、大流量、冲击力大、突发性强等特点，因而具有很强的破坏力。粘性泥石流粗颗粒含量多，细颗粒含量高，是泥石流类型中最常见也是危害最大的类型，在我国青藏高原、川滇横断山及云贵高原、秦巴山区、东南沿海和华中低山丘陵地区都有广泛分布，加之近年来基础设施的建设不断大力向西部山区扩展，在降雨的作用下更易形成大量有危害性的粘性泥石流沟，为此进行粘性泥石流沟灾害的治理工作是未来工作的重点内容之一。

目前，我国泥石流灾害的防治主要是通过在泥石流沟中修建拦砂坝，通过拦砂坝对泥石流的拦挡来达到防灾减灾的效果，但由于实体坝透过性差，很容易被泥石流淤积填满，从而失去其对泥石流的拦挡消峰功能，为此开始发展各种透过型拦砂坝。粘性泥石流粘度大，水砂难以分离，一般的透过型拦砂坝对其进行调控时容易引发各种问题，如拦砂坝因坝体结构强度不足发生坝体结构破坏、或因泥石流水砂难以分离而发生泥石流在拦砂坝库内过渡淤积问题等。窗口坝是透过型拦砂坝的一种，它是在实体坝上设置一些大开口，是一种兼具有排导和拦挡作用的综合型拦砂坝型，已在我国泥石流防治工程中得到大量使用。

对泥石流颗粒粒径的调节作用是透过型拦砂坝的主要功能之一。透过型拦砂坝通过其坝体开口限制泥石流中粗颗粒的过流，而允许小于某一粒径的固体物质通过，从而达到调节泥石流固体颗粒粒径，改变泥石流性质，降低泥石流危害等作用。

关于透过型拦砂坝调节泥石流颗粒粒径效果的研究，目前主要对泥石流的颗粒级配、各颗粒百分含量进行定性分析，其定量分析也主要是结合d₅₀进行分析，而对于粘性泥石流而言，其颗粒级配曲线一般呈现多峰值，采用d₅₀无法准确反映泥石流颗粒级配的整体情况，故适用效果不佳。且有关窗口坝对粘性泥石流颗粒粒径调节效果的定量化分析更是几乎处于空白阶段。因此，本发明提出窗口坝对粘性泥石流颗粒粒径调控效果的评价方法，可以为窗口坝调控粘性泥石流的颗粒情况和窗口坝开口参数的设计提供依据，以适应工程需要。

本发明基于沉积环境研究中的粒度分析理论，结合室内水槽模型试验数据，通过泥石流颗粒粒径进行两次转化，给出了窗口坝对粘性泥石流颗粒粒径调控能力的定量计算方法的经验公式，以期能为后期实际工程的设计提供参考。

发明内容

针对现有技术的不足，提出了一种充分考虑泥石流容重、泥石流颗粒级配，窗口坝开口宽度，开口高度、开口率等因素及其相关关系的窗口坝调控粘性泥石流颗粒粒径效果的评价方法。

为解决上述问题，作为本发明的一个方面，提供了一种窗口坝调控粘性颗粒粒径评价方法，包括：

步骤1，获取泥石流原始物料中以及经窗口坝调控后泥石流的颗粒级配曲线，并分别确定原始物料及调控后泥石流的特征粒径d_max、d₁₆、d₅₀、d₈₄，泥石流容重γc，窗口坝开口宽度b、窗口坝开口高度h、窗口坝开口率λ；