[发明专利]一种粘性泥石流最大淤积厚度计算方法

说明书

本发明公开了一种粘性泥石流最大淤积厚度计算方法，属于泥石流防治工程技术领域，其特征在于，包括以下步骤：a、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，计算等效粘土矿物百分含量P；c、计算得到泥石流体积浓度C₀值；d、计算得到不同频率下或相邻流域的泥石流屈服应力τ。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。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。

技术领域

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CN 104809345A，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。

发明内容