精心整理

3.3.2泥石流的力學(xué)特征

⑴容重

泥石流靜力學(xué)特征主要指泥石流體或漿體的容重、含水量、物質(zhì)組成、流變特征、化學(xué)性質(zhì)及其靜

力特征等。在一般地區(qū)出于泥石流的突發(fā)性、沖擊力大等條件所限，難以直接測得天然泥石流容重。

一般采用現(xiàn)場調(diào)查試驗(yàn)法進(jìn)行泥石流容重的測定，即在現(xiàn)場請當(dāng)?shù)赜H眼看見泥石流暴發(fā)的居民多

人，在需要測試的溝段，選取有代表性的堆積物攪拌成暴發(fā)時(shí)泥石流流體狀態(tài)，進(jìn)行樣品鑒定，然

后分別測出樣品的總質(zhì)量和總體積，求出泥石流流體容重。在無法取得代表性樣品時(shí)，根據(jù)《規(guī)范》

中泥石流溝易發(fā)程度數(shù)量化評分標(biāo)準(zhǔn)，對某泥石流溝進(jìn)行泥石流溝易發(fā)程度數(shù)量化評分（詳見表

4-3）,按照《規(guī)范》中附表“數(shù)量化評分（N）與重度、（1+0）關(guān)系”，可以得到泥石流的容

重。本報(bào)告采用后一種方法，查表得到泥石流的容重為1.68t/m3。

（2）泥石流流速

泥石流的流量是泥石流重要的特征值之一。它不僅反映了泥石流的強(qiáng)度，規(guī)模和流體性質(zhì)，而且決

定著防治泥石流工程建筑物的類型、結(jié)構(gòu)和尺寸。因此，泥石流的洪峰流量是泥石流研究和防治工

程中不可缺少的參數(shù)。

流速VC按照鐵道部推薦的稀性泥石流的計(jì)算公式進(jìn)行計(jì)算：

11=L_

式中：一一泥石流中含沙量變化引起的流速修正系數(shù)，°（加①+1）”；

R-----水力半徑（m）,2.5m；

IC——泥石流水力坡度（％。），用溝床縱坡代替；

￡

〃一一清水河床糙率系數(shù)；

小二,九一“

①一一泥石流泥沙修正系數(shù)，VH-YC）.

九---泥石流容重（t/m3）,為1.68t/m3；

清水容重清m3）,

九——泥石流中固體物質(zhì)重度。

根據(jù)以上計(jì)算公式，泥石流的平均流速為8.28m/s。

（3）泥石流流量

泥石流流量計(jì)算，目前主要有兩種方法，一是雨洪法；二是形態(tài)調(diào)查法。

①雨洪法

假設(shè)泥石流與暴雨同頻率、且同步發(fā)生，先按水文方法計(jì)算出斷面不同頻率下的小流域暴雨洪峰流

量（計(jì)算方法查閱四川省水文手冊），然后選用堵塞系數(shù)，按下式計(jì)算泥石流流量：

式中：°——頻率為P的泥石流洪峰值流量（m3/s）；

一一頻率為P的暴雨洪水設(shè)計(jì)流量（m3/s）；

①一一泥石流泥沙修正系數(shù)，查《規(guī)范》附表，值為0.71；

九---泥石流容重(t/m3),為1.68t/m3；

兒——清水的重度(t/m3),為1.0；

加一一泥石流中固體物質(zhì)重度；

DC一一泥石流堵塞系數(shù)(見表3-8),可查經(jīng)驗(yàn)表為1.5。

表3-8泥石流陣流堵塞系數(shù)DC值表

堵塞程度嚴(yán)重堵塞中等嚴(yán)重堵塞輕微堵塞無堵塞

De值>2.52.5?1.51.5?1.11.0

按照雨洪法，利用泥石流流量公式計(jì)算所得的泥石流最大流量如卜.表(表3-9)所示:

表3-9雨洪法計(jì)算最大流量

某泥石流溝

項(xiàng)目J-j

流域面積F(km2)35

溝長L(km)11.25

平均坡降J(%o)222

泥沙修正系數(shù)60.71

設(shè)計(jì)頻率p(%)25

暴雨洪峰流量QP(m3/s)87.4972.54

泥石流峰值流量Qc(m3/s)224.43186.06

②形態(tài)調(diào)查法

在泥石流溝道中選擇2-3個(gè)測流斷面，仔細(xì)查找泥石流過境后留下的痕跡，然后測量這些斷面上的

泥石流流面比降(若不能由泥痕確定，則用溝床比降代替)、泥位高度He(或水力半徑)和泥石

流過流斷面面積等參數(shù)。用相應(yīng)的泥石流流速計(jì)算公式，求出平均流速Vc后，即用下式求泥石流

斷面峰值流量Qc：

式中：Qc一一泥石流斷面峰值流量(m3/s)；

We一一泥石流過流斷面面積(m2),取流通區(qū)平均溝道寬8m,水力半徑為2.5m,過流斷血面積

為20m2；

Vc一一泥石流斷面平均流速(m/s),為8.28m/s。

用上式計(jì)算的泥石流斷面峰值流量Qc為165.66m3/so

(4)一次泥石流過程總量計(jì)算

一次泥石流總量Q可通過計(jì)算法和實(shí)測法確定。實(shí)測法精度高，但因往往不具備測且條件，只是

一個(gè)粗略的概算。計(jì)算法根據(jù)泥石流歷時(shí)T(s)和最大流量Qc(m3/s),按泥石流暴漲暴落的特

點(diǎn)，將其過程線概化成五角形，按下式計(jì)算Q(m3),泥石流歷時(shí)T取1200s：

Q=0.264TQc=KTQc

一次泥石流沖出的固體物質(zhì)總量QH(m3)：

根據(jù)該公式，在計(jì)算頻率為20年一遇的情況下，某泥石流溝一次泥石流沖出的最大固體物質(zhì)總量

為41850m3；在計(jì)算頻率為50年一遇的情況下，一次泥石流沖出的最大固體物質(zhì)總量為50480m3。

(5)泥石流整體沖壓力

泥石流沖擊力是泥石流防治工程設(shè)計(jì)的重要參數(shù)。

采用規(guī)范推薦的泥石流體整體沖壓力計(jì)算公式：

式中：3一一泥石流整體沖壓力；

九---泥石流容重，1.68t/m3；

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匕一一泥石流流速，8.28m/s；

〃一一建筑物受力面與泥石流沖擊壓力方向的夾角，取90o；

G-—重力加速度；

X——建筑物形狀系數(shù)，圓形建筑物取1.0,矩形建筑物取1.33,方形建筑物取1.47。本次建筑物

主要以矩形為主，人取1.33。

通過該公式的計(jì)算，泥石流的整體沖壓力約15.64xl04Pao

(6)泥石流體中大石塊的最大流速

按照規(guī)范，用以下經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算：

式中：Vs——泥石流中大石塊的移動(dòng)速度(m/s)；

a一一全面考慮摩擦系數(shù)、泥石流容重、石塊比重、石塊形狀系數(shù)、溝床比降等因素的參數(shù)。3.5

WaW4.5,平均Q=4.0；

dmax----泥石流堆積物中最大石塊粒徑(m),為2.5m。

通過計(jì)算，泥石流大石塊的最大速度為6.32nVs。

(7)泥石流中石塊沖擊力

泥石流中石塊沖擊力的計(jì)算參照以下公式(吳積善，《泥石流及其綜合治理》1993)：

式中：Pd——為泥石流中石塊的沖擊力(Pa)；

Y---動(dòng)能折減系數(shù)，對于圓端正面撞擊，采用丫=0.3；

Vc---泥石流平均流速(m/s),為8.28m/s；

Q---石塊質(zhì)量(kg),按最大粒徑2.5m來算：

。一一受力面與泥石流沖擊力方向的夾角，取90。；

Cl、C2——巨石及攔擋后工的彈性變形系數(shù)，Cl+C2=0.()05o

根據(jù)該公式，泥石流中石塊的沖擊力為14.35Kpa0

(8)泥石流最大沖起高度與爬高

泥石流最大沖起高度她根據(jù)規(guī)范推薦公式為：

由于泥石流在爬高過程中受到溝床阻力的影響其爬高附為：

式中：〃一一為迎面坡的函數(shù)。

通過計(jì)算，泥石流的最大沖起高度為3.5m,爬高為2.8m。

根據(jù)以上的計(jì)算，將泥石流各動(dòng)力參數(shù)的計(jì)算結(jié)果匯總于表3-11。

表3-11泥石流動(dòng)力學(xué)參數(shù)計(jì)算結(jié)果

參數(shù)結(jié)果參數(shù)結(jié)果

泥石流平均流泥石流斷面設(shè)計(jì)流量(形態(tài)調(diào)查

速8.28法)229.46

(m/s)(m3/s)

大石塊運(yùn)動(dòng)速

2()年?遇清水洪峰流量(雨洪法)

度6.3272.54

(m3/s)

(m/s)

20年一遇泥石流洪峰流量(雨洪

容重

1.68法)186.06

(Um3)

(m3/s)

泥石流中石塊14.3520年一遇一次泥石流可能最大沖41850

沖擊力(Kpa)出量(雨洪法)(m3)

泥石流整體沖50年一遇清水洪峰流量(雨洪法)

15.64x10487.49

壓力(Pa)(m3/s)

50年一遇泥石流洪峰流量(雨洪

爬高(m)2.8法)224.43

(m3/s)

最大沖起高度50年一遇一次泥石流可能最大沖

3.550480

(m)出量(雨洪法)(m3)

(3)、泥石流動(dòng)力學(xué)參數(shù)計(jì)算

A、流速計(jì)算：據(jù)勘查所得泥石流流體水力半徑、縱坡、溝床糙率及重度等參數(shù)計(jì)算；也可按泥石

流的性質(zhì)和所在地域，選擇適合的地區(qū)性經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算。

泥石流流速是決定泥石流動(dòng)力學(xué)性質(zhì)的最重要參數(shù)之一。目前泥石流流速計(jì)算公式為半經(jīng)驗(yàn)或經(jīng)驗(yàn)

公式，概括起來一般分為稀性泥石流流速計(jì)算公式、粘性泥石流計(jì)算公式和根據(jù)泥石流中大石塊運(yùn)

動(dòng)速度推算泥石流流速等三種辦法。

a、稀性泥石流流速計(jì)算公式

12

VC=l/a?-IC”......................................................(2—2—1)

式中：

VC——泥石流斷面平均流速(m/s)；

i/a=l/(yH-①+1)1/2---泥石流中由含沙量變化而引起的流速修正系數(shù)，

查表2—3--1...

R一一水力半徑(m),一般可用平均水深H(m)代替；

IC——泥石流水力坡度(％。)，一般可用溝床縱坡代替。

,一一清水河床糙率系數(shù)，查當(dāng)?shù)厮氖謨曰虿殍F路橋渡勘測設(shè)計(jì)規(guī)范(TBJ17-86)。

表2-2-1；泥石流河道河床清水糙率表

河段特征河床物質(zhì)組成及形態(tài)溝岸狀況1/n

河段較順砂、土質(zhì)河床，河底平平順的土岸或人工堤防，溝岸255(50?75)

直，河寬順，溝床縱坡＜30山坡坡度＜15()。

逐漸擴(kuò)砂、土質(zhì)河床，河底不平順的土岸，略有坍塌，溝岸50(40?55)

展，斷面很平順，溝床縱坡山坡坡度15?250。

較規(guī)則，30?60。

水流通卵、礫石河床，河底較有坍塌的土岸或巖質(zhì)溝岸，溝45(35?50)

暢，沒有平順,溝床縱坡30?岸山坡坡度15?250。

堵塞。60o

卵、礫石河床，河底不有坍塌的土岸或巖質(zhì)溝岸，坍40(30?45)

平順,溝床縱坡60?塌較發(fā)育，溝岸山坡坡度25-

120。320o

卵、碎、塊石河床，河崩、坡積物或巖質(zhì)溝岸，溝岸35(25?40)

底不平順，溝床縱坡。山坡坡度25?32()。坍塌發(fā)育，

60?120。有堵塞痕跡。

卵、碎、塊石河床,河崩、坡積物或巖質(zhì)溝岸，溝岸W25(15?35)

底松散堆積，很不平山坡坡度＞320。，坍塌很發(fā)育,

順,溝床縱坡＞120.有明顯堵塞痕跡。

山區(qū)峽谷砂、園礫石河床，邊灘人工堤防強(qiáng)制彎曲者35(30?40)

河段、彎沙州犬牙交錯(cuò)有磯石或丁壩挑流者30(25?35)

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曲河段、卵石、園石河床,河底參差不齊的卵石、園石河岸，25(20?30)

阻塞的復(fù)起不平，或長有水生植或長中密灌叢的河岸

式斷面河物的溝床。參差不齊的巖岸，或長灌木從20(15?25)

段生的河岸

卵石、塊石、大漂石河參差不齊的巖岸，或長灌木叢15(12?20)

床，石梁、跌水、孤石生的河岸

交錯(cuò)、或水生植物稠

兩岸時(shí)有巖咀突出，很不平順，12(10?15)

密，阻水嚴(yán)重的溝末形成強(qiáng)烈斜流、回水、死水的

Oo河岸

b、粘性泥石流流速計(jì)算公式

9一一粘性泥石流的河床糙率，用內(nèi)插法由表2—2—2查得。

表2—2—2粘性泥石流河床糙率〃

糙率值

序

泥石流體特征溝床狀況

號

流體呈整體運(yùn)動(dòng)；石塊粒徑大河床極粗糙，溝內(nèi)有巨石

小懸殊,一般在30~50cm,2~和挾帶的樹木堆積，多彎

平均值0.270

5m粒徑的石塊約占20%；龍道和大跌水，溝內(nèi)不能通

3.57

1頭由大石塊組成，在彎道或河行，人跡罕見，溝床流通”y2m時(shí),

2.25

床展寬處易停積，后續(xù)流可超段縱坡在1OO%o~15O%o,

0.445

越而過，龍頭流速小于龍身流阻力特征屬高阻型

速、堆積呈壟崗狀

流體呈整體運(yùn)動(dòng)，石塊較大，河床比較粗糙，凹凸不平，

%VI.5m時(shí)，

一般石塊粒徑20?30cm,含石塊較多，有彎道、跌水；

20?30

少量粒徑2?3m的大石塊；流溝床流通段縱坡70%。?平均0.040

25

2體攪拌較為均勻；龍頭紊動(dòng)強(qiáng)10()%。，阻力特征屬高阻型

10?20

烈，有黑色煙霧及火花；龍頭》1.5m時(shí)，

15

和龍身流速基本一致；停積后0.050-0.100

呈壟崗狀堆積平均0.067

流體攪拌十分均勻；石塊粒徑溝床較穩(wěn)定，河床物質(zhì)較

一般在10cm左右，挾有個(gè)別均勻，粒徑10cm左右；受

2?3m的大石塊；龍頭和龍身洪水沖刷溝底不平而且粗0.5m

物質(zhì)組成差別不大；在運(yùn)動(dòng)過糙，流水溝兩側(cè)較平順，0.043

程中龍頭紊動(dòng)十分強(qiáng)烈，浪花但干而粗糙；流通段溝底

0.5mV“cV23

飛濺；停積后漿體與石塊不分縱坡55%。?70%。，阻力特

313

離，向四周擴(kuò)散呈葉片狀征屬中阻型或高阻型2.0m

10

0.077

2.0m<Hy

4.0m

0.100

泥石流鋪床后原河床粘附

流體攪拌十分均勻：石塊粒徑一層泥漿體，使干而粗糙0.1VO.5m

一般在10cm左右，挾有個(gè)別的河床變得光滑平順，利0.022

2?3m的大石塊；龍頭和龍身于泥石流體運(yùn)動(dòng)，阻力特46

4物質(zhì)組成差別不大；在運(yùn)動(dòng)過征屬低阻型26

程中龍頭紊動(dòng)十分強(qiáng)烈，浪花0.03320

飛濺；停積后漿體與石塊不分

2.0<乩<4.0m

離，向四周擴(kuò)散呈葉片狀

0.050

C、泥石流中石塊運(yùn)動(dòng)速度推算泥石流流速計(jì)算公式

在缺乏大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和實(shí)測數(shù)據(jù)階情況下，為便于以堆積后的泥石流沖出物最大粒徑大體推求石塊

運(yùn)動(dòng)速度推算泥石流流速的經(jīng)驗(yàn)公式：

Vs=k-Vdmax.....................................................................（2—2—2）

式中：

匕一一泥石流中大石塊的移動(dòng)速度推算泥石流流速（m/s）；

4-一一泥石流堆積物中最大石塊的粒徑（m）；

k——全面考慮的摩擦系數(shù)（泥石流重度、石塊密度、石塊形狀系數(shù)、溝床比降等因素）。變化范

國3.5—5.5,

B、流量計(jì)算：泥石流流量可采用形態(tài)調(diào)查法（據(jù)泥痕勘測所得的過流斷面面積乘以流速）或雨洪

法（按暴雨洪水流量乘以泥石流修正系數(shù)）確定。暴雨小徑流的地區(qū)性經(jīng)驗(yàn)公式較多，暴雨洪水流

量應(yīng)采用適合當(dāng)?shù)氐慕?jīng)驗(yàn)公式計(jì)算。

a、形態(tài)調(diào)查法

在泥石流溝道中選擇2—3個(gè)有代表性的過流斷面。查找泥石流過境后留下的痕跡，然后確定泥位。

最后測量這些斷面上的泥石流流面比降（若不能由痕跡確定，則用溝床比降代替）、泥位高度HC

（或水力半徑）和泥石流過流斷面面積等參數(shù)。用相應(yīng)的泥石流流速計(jì)算公式，求出斷面平均流速

VC后，即可用下式求泥石流斷面峰值流量QC。

QC=WC?VC...................................................................................（2—2—3）

式中；

WC——泥石流過流斷面面積（m2）；

VC一一泥石流斷面平均流速（m/s）。

雨洪法

假03石流與暴雨同頻率、且同步發(fā)生，計(jì)算斷面的暴雨洪水設(shè)計(jì)流量全部轉(zhuǎn)變成泥石流流量的前

題下建立的計(jì)算方法。其計(jì)算步驟是先按水文方法計(jì)算出斷面不同頻率下的小流域暴雨洪峰流量

（計(jì)算方法查閱水文手冊），然后選用泥石流重度和堵塞系數(shù)，按式1-2計(jì)算泥石流流量。

QC=（I十①）QP?DC........................................................................（2—2—4）

式中：

QC一一頻率為P的泥石流洪峰值流量（m3/s）；

QP——頻率為P的暴雨洪水設(shè)計(jì)流量（m3/s）；

根據(jù)各省水文手冊中給出的計(jì)算公式計(jì)算，

或用下式QB=0.278rXiXF計(jì)算

式中：r—按小時(shí)平均雨強(qiáng)（毫米/小時(shí)）設(shè)計(jì)，用實(shí)測最大小時(shí)雨強(qiáng)校核

iB——產(chǎn)水系數(shù)。植被具有保水功能，降雨后入滲少，產(chǎn)水系數(shù)與雨強(qiáng)的大小和植被的多少呈

正變.與松散土層的厚度呈反變，一般產(chǎn)水系數(shù)i=0.3―0.8；泥百流地區(qū)多在0.6以下為宜。產(chǎn)

沙系數(shù)則相反，它與植被的多少呈反變，與雨強(qiáng)的大小和松散土層的厚度呈正變，一般產(chǎn)沙系數(shù)

is=0.3------0.8；

F-----流域面積（平方公里）

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(1十CD)——泥石流中由含沙量變化而引起的流量修正系數(shù)，查表2—3?」。

式中：(yC-YW)/(yH-yc).....................................................(2—2—5)

YC一一泥石流重度(t/m3)；

YW——清水的重度(t/m3)：

YH——泥石流中固體物質(zhì)比重(t/m3)；

DC——泥石流堵塞系數(shù)，可查經(jīng)驗(yàn)表2—2—3；

表2—2—3泥石流堵塞系數(shù)De值

堵塞程

特征堵塞系數(shù)De

度

河槽彎曲，河段寬窄不均，k口、陡坎多。大部分支溝

嚴(yán)重父匯角度大，形成區(qū)集中。物質(zhì)組成粘性大，稠度高，>2.5

溝槽堵塞嚴(yán)重，陣流間隔時(shí)間長

中等溝槽較順直，溝段寬窄較均勻，陡坎、卡口不多，主支

溝交角多小于60°,形成區(qū)不太集中。河床堵塞情況一1.5?2.5

般，流體多呈稠漿一稀粥狀

溝槽順直均勻，主支溝交匯角小，基本無卡口、駐坎，

輕微1.K1.5

形成區(qū)分散。物質(zhì)組成粘度小，陣流的間隔時(shí)間短而少

無1.0

一次泥石流過程總量計(jì)算

?次泥石流總量Q可通過計(jì)算法和實(shí)測法確定。實(shí)測法精度高，但因往往不具備測量條件，只是

一個(gè)粗略的概算。計(jì)算法根據(jù)泥石流歷時(shí)T(s)和最大流量Qc(m3/s),按泥石流暴漲暴落的特

點(diǎn)，將其過程線概化成五角形，按式1.6計(jì)

Q=0.264TQc=KTQc.................................................(2—2—6)

式中K值的變化隨流域面積(F)的大小而變化：

當(dāng)F<5(km2)時(shí):K=0.202；

F=5?10(km2)時(shí):K=0.113；

F=10?100(km2)時(shí):K=0.0378；

泥石流體中的固體物質(zhì)流量QH(m3)：

QH=Q(yC-yW)/(yH-yW).....................................................(2—2—7)

C、沖擊力計(jì)算：可用附錄I中公式計(jì)算泥石流整體沖擊力、泥石流中大石塊沖擊力。泥石流中大

石塊沖擊力的計(jì)算方法較多，計(jì)算結(jié)果可信度較低。

a)泥石流體整體沖擊壓力計(jì)算公式

F=(T-yc/g-Vc2-sina).X...........(2—2—8)

式中：

F一—泥石流體整體沖擊壓力(Pa)；

g——重力加速度(m/s2),取g=9.8m/s2：

a一—建筑物受力面與泥石流沖擊力方向的夾角(°);

X——建筑物形狀系數(shù)：圓形建筑物入=1.0,矩形建筑物入=1.33,

方形建筑物：入=1.47。

D、彎道超高與沖高計(jì)算：泥石流流動(dòng)在彎曲溝道外側(cè)產(chǎn)生的超高值和泥石流正面遇阻的沖起高度。

a)、泥石流的彎道超高

由于泥石流流速快，慣性大，故在彎道凹岸處有比水流更加顯著的彎道超高現(xiàn)象。

根據(jù)彎道泥面橫比降動(dòng)力平衡條件，推導(dǎo)出計(jì)算彎道超高的公式：

V2R

△〃=2.3=-lg=

g叫.......................（2—2—9）

式中：

Ah——彎道超高（m）；

R2——凹岸曲率半徑（m）；

R1一一凸岸曲率半徑（m）；

b）、泥石流最大沖起高度

V2

2g...............................（2—2—10）

c）泥石流在爬高過程中由于受到溝床阻力的影響，其爬高AH：

2gg...........................（2—2—11）

（4）泥石流的形成區(qū)、流通區(qū)和堆積區(qū)測繪。

a）工程治理區(qū)實(shí)測剖面至少按一縱三橫控制；

b）重點(diǎn)區(qū)應(yīng)有1-3個(gè)探槽或探坑（井）控制；

5）、對各類防治工程提供以下主要設(shè)計(jì)參數(shù)。

（1）各類攔擋壩:覆蓋層和基巖的重度、承載力標(biāo)準(zhǔn)值、抗剪強(qiáng)度，基面摩擦系數(shù)，泥石流的性質(zhì)

與類型，發(fā)生頻次，泥石流體的重度和物質(zhì)組成，泥石流體的流速、流量和設(shè)計(jì)暴雨洪水頻率，泥

石流回淤坡度和固體物質(zhì)顆粒成分，溝床清水沖刷線。

（2）其它工程：樁林著重于其錨固段基巖深度、風(fēng)化程度和力學(xué)性質(zhì)；排導(dǎo)槽、渡槽著重于泥石

流運(yùn)動(dòng)的最小坡度、沖擊力、彎道超高和沖高；導(dǎo)流堤、護(hù)岸堤和防沖墩著重于基巖的埋藏深度和

性質(zhì)、泥石流沖擊力和彎道超高、墻背摩擦角；停淤場著重于淤積總量、淤積總高度和分期淤積高

度。

2泥石流流體重度（），c）的確定

泥石流流體重度（Yc）的確定，目前測試手段還不能解決，因此暫時(shí)的替代辦法有：

1）、根據(jù)數(shù)星化評分法確定重度：

根據(jù)數(shù)量化評分（N）建立與重度（yc）的線性關(guān)系，制成備查表直接查找，參見表2—3-1

2）、現(xiàn)場仿制：可靠性很難保證。

現(xiàn)場清當(dāng)?shù)卦H眼看見過該溝泥石流暴發(fā)的老居民多人次，在需要測試的溝段，選取有代表性的堆

積物攪拌成暴發(fā)時(shí)的泥石流流體狀態(tài)，進(jìn)行樣品仿制，然后分別測出樣品的總質(zhì)量和總體積，按下

式求出泥石流流體重度。

_Gc

ycV.......................................（2-3-1）

式中：

Yc——泥石流流體重度，t/m3；

G，一一樣品的總質(zhì)量，t；

丫一一樣品的總體積，m3。

3）、現(xiàn)場評估

在泥石流溝現(xiàn)場，請多人次當(dāng)?shù)赜H自目睹過該溝泥石流暴發(fā)或受過災(zāi)害的村民，描述泥石流流體特

征和流體運(yùn)動(dòng)狀況。然后按表2—3--2的特征確定泥石流流體重度。

表2-3—2泥石流流體稠度特征表

利度特征稀漿狀稠漿狀稀粥狀稠粥狀

精心整理

重度Yc(t/m3)1.20?1.401.40-1.601.60-1.801.80?2.30

表2—3—1數(shù)量化評分(N)與重度、(1+?)關(guān)系對照表(?h=2.65/2.70)

重度1/a重度1/a重度1/a

評

評

評?c?c?c

分

1+?分1+?1+?

分(t/m(t/m(t/m

3)3)3)

1.301.223/0.794/1.501.459/0.672/1.701.765/0.575/

4473102

01.2140.79621.4190.68531.7050.587

1.301.231/0.7881.501.467/0.6691.711.778/0.569

4574103

71.2200.79291.4270.68101.7170.584

1.311.239/0.7821.511.475/0.6651.711.791/0.567

4675104

41.2260.78861.4360.67871.7290.580

1.321.247/0.7771.521.483/0.6621.721.804/0.565

4776105

11.2330.78431.4440.67441.7420.577

1.321.256/0.7711.531.492/0.6591.731.817/0.562

4877106

81.2390.77901.4530.67111.7540.576

1.331.264/0.7671.531.500/0.6561.731.830/0.559

4978107

51.2450.77671.4620.66781.7670.571

1.341.272/0.7621.541.508/0.6531.741.842/0.556

5079108

21.2520.77241.4710.66451.7800.568

1.341.280/0.7581.551.516/0.6501.751.855/0.553

5180109

91.2580.76711.4800.66021.7930.564

1.351.288/0.7531.551.524/0.6471.751.868/0.550

5281110

61.2650.76381.4890.65791.8070.561

1.361.296/0.7491.561.532/0.6441.761.881/0.548

5382111

31.2720.75951.4980.65361.8200.558

1.371.3(M/0.7441.571.540/0.6411.771.894/0.545

5483112

01.2780.75621.5070.65021.832().555

1.371.313/0.7391.571.549/0.6381.771.907/0.542

5584113

71.2850.75291.5170.64691.8460.552

1.381.321/0.7351.581.557/0.6361.781.919/0.539

5685114

41.2920.74861.5140.64761.8600.549

1.391.329/0.7311.591.565/0.6331.791.932/0.537

5786115

11.2990.74431.5360.63931.8740.546

1.391.337/0.7271.601.577/0.6291.801.945/0.534

5887116

81.3060.74001.5450.63601.8890.542

1.401.345/0.7231.601.586/0.6261.842.208/().488

5988117

51.3120.73771.5550.63331.9840.523

1.411.353/0.7191.611.599/0.6221.882.471/0.452

6089118

21.3200.73341.5650.62962.0880.504

1.411.361/0.7151.621.611/0.6181.922.735/0.423

6190119

91.3270.72911.5760.62692.2040.485

1.421.370/0.7111.621.624/0.6141.972.998/0.399

6291120

61.3340.72581.5860.62212.3320.466

1.431.378/0.7071.631.637/0.6102.013.216/0.381

6392121

31.3420.72141.5950.62042.4780.448

1.441.386/0.7041.641.650/0.6062.053.524/0.361

6493122

01.3490.71711.6050.61672.6440.429

1.441.394/0.6991.641.663/0.6022.103.788/0.345

6594123

71.3570.71481.6160.61302.8330.410

1.451.402/0.6961.651.676/0.5992.144.051/0.332

66124

31.3630.71151.6270.60933.0520.391

1.461.410/0.6921.661.688/0.5952.184.314/0.320

6796125

01.3710.70721.6380.60663.3070.372

1.461.418/0.6891.661.701/0.5922.224.577/0.309

68y/126

71.3790.70391.6490.60393.609()353

1.471.426/0.6851.671.714/0.5882.274.840/0.299

6998127

41.3870.69961.6600.59913.9630.333

1.481.435/0.6821.681.727/().5862.315.104/0.290

7099128

11.3950.69531.6720.59644.4040.313

1.481.443/0.678101.691.740/0.5812.355.367/0.282

71129

81.4030.692001.6830.59374.9560.293

1.491.451/0.675101.691.753/0.5782.405.630/0.275

72BO

51.4110.688171.6950.59005.6670.271

注：p--為泥石流中含沙量的修正好系數(shù)。

3、泥沙級配取樣分析

1）、體積法

在需要試驗(yàn)的溝段，選擇有代表性的試驗(yàn)點(diǎn)，，取樣坑的邊長取2?3倍最大粒徑、深取1?2個(gè)最

大粒徑，清除表層雜質(zhì)，取出其全部土、砂、石，從中挑出粒徑大于200mm以上的石塊單個(gè)分別

稱重，其余按粒徑分別按200?150mm,150?100mm,100?50mm,50?20mm,20mm以下分成

若干級，每級分組稱重，計(jì)算分組粒徑，并繪制顆粒級配曲線。按粒徑與重量關(guān)系的理論公式：

D（cm）=8.91?3VG（kg）（2—3—2）

求算泥砂粒徑（也可以直接查表），然后求得所需特征值。

2）、方格網(wǎng)法

在取樣地段，選出代表性溝段畫出100個(gè)ImX1m的小方格，取每個(gè)小方格交點(diǎn)上的一石塊（剔

除個(gè)別大孤石）來作統(tǒng)計(jì)。量取每個(gè)石塊的三軸向尺寸（長、寬、高），計(jì)算三邊尺寸的幾何均值

40二.或算術(shù)平均值作為該石塊的平均直徑。然后按粒徑大小分成若干個(gè)

粒徑組，稱出各粒徑組的質(zhì)量與總質(zhì)量之比，繪制顆粒級配曲線，求算顆粒級配曲線并求得所需特

征值。

取泥石流漿體，使用標(biāo)準(zhǔn)粘度計(jì)或旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)和泥漿靜切力計(jì)測試。

1.形態(tài)調(diào)查法

形態(tài)調(diào)查法指根據(jù)溝床內(nèi)以往發(fā)生過的泥石流痕跡，測量泥位高和過流斷面面積，計(jì)算平均流速和

流量，再根據(jù)其發(fā)生的日期，確定其經(jīng)驗(yàn)頻率，推算設(shè)計(jì)流量的方法。這種方法在無或少資料區(qū)經(jīng)

常采用，在有資料區(qū)也是作為相互效核驗(yàn)證的主要方法。其流量計(jì)算式和經(jīng)驗(yàn)頻率計(jì)算式如下：

Qc=Uc3

式中:Qc為調(diào)查斷面的泥石流流量（米3/秒）;Uc為通過查斷面的泥石流平均流速

（米/秒）;。3為調(diào)查斷面的過程面積（米2）。

P=ni/（n+l）*100%（這個(gè)式子在這里起什么作用？）

式中:P為本次泥石流出現(xiàn)的經(jīng)驗(yàn)頻率（％加為調(diào)查期的總年數(shù);ni為n年中按泥石流流量大小排列所

得到的本次泥石流的序號。

在有比較清晰泥痕和比較好斷面的情況下，這種方法的計(jì)算結(jié)果是最可靠的。

精心整理

2.配方法

配方法9在清水流量中配上土體含量，使其成為泥石流流量的方法。但需假定土體是在水體產(chǎn)

流和匯流過程中通過沖刷同步加入，泥石流的頻率和洪水的頻率一致，洪水全部變成泥石流。這種

方法的計(jì)算步驟是，先按水文方法計(jì)算出斷面的不同頻率的小流域暴雨洪峰流量，再根據(jù)不同情況

計(jì)算泥石流流量。

(1)不考慮泥石流土體的天然含水量，其計(jì)算公式如下：

QC=(l+(pc)Qw

4>c=(yc-wy)(ys-Yc)

式中:Qw為某一頻率的暴雨洪峰設(shè)計(jì)流量(米3/秒)。Qc為Qw同頻率的泥石流流量(米3/秒)；

<1>為泥石流流量增加系數(shù);rc為泥石流體容重(克/厘米3;噸/米3);Yw為清水容重(克/厘米3;噸/米

3);Ys為土體實(shí)體容重(克/厘米3;噸/米3

(2)考慮泥石流土體的天然含水量，其計(jì)算公式為：

QC=(l+(pc')Qw

6c'=(yc-1)/[ys(1+Pw)-yc(l+ysPw)]

式中:<bc'為考慮泥石流土體的天然含水量的流量增加系數(shù)，Pw為泥石流土體的天然含水量

(%)洪它符號同前。

(3)考慮堵塞，其計(jì)算公式為：

QC=(1+(pc)QwDw

QC=(1+(pc')QwDw

式中:D,為泥石流堵塞系數(shù)，其它符號同前。3,地區(qū)性經(jīng)驗(yàn)公式

前人根據(jù)對某一地區(qū)泥石流流量觀測資料的統(tǒng)計(jì)分析?，建立了一些地區(qū)經(jīng)驗(yàn)性公式，這些公式

大多也是在配方法的基礎(chǔ)上建立起來的，適合于該地區(qū)同類型泥石流溝的泥石流流量計(jì)算，也可作

為類似地區(qū)的參考。

4.實(shí)測法

在經(jīng)常暴發(fā)泥石流的溝谷，對泥石流流量進(jìn)行實(shí)地觀測，同時(shí)進(jìn)行雨量觀測，利用流量與降雨

的關(guān)系，并以降雨的頻率作為這次泥石流出現(xiàn)的頻率進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，來求算設(shè)計(jì)泥石流流量。

但是，這些間接計(jì)算方法都不能算是可靠的，也不能推廣到各種類型的泥石流和各個(gè)泥石流形

成流域中，因此，在選用這些公式時(shí)，應(yīng)當(dāng)考慮不同地區(qū)、不同類型、不同性質(zhì)的泥石流特點(diǎn)，其

計(jì)算結(jié)果與現(xiàn)場調(diào)查和歷史資料進(jìn)行比較，然后確定應(yīng)選用的數(shù)據(jù)。

泥石流及其綜合治理

1.流量

泥石流峰值流量是泥石流重要的特征值之一.它不僅反映了泥石流的強(qiáng)度、規(guī)程和流體的性質(zhì)，

而且;夬定著防治泥石流工程建筑物的類型、結(jié)構(gòu)和尺寸.因此，泥石流峰值流量是泥石流研究和防

治工程中不可缺少的參數(shù)，故引起國內(nèi)外泥石流專家所關(guān)注.本世紀(jì)5()年代我國大量采用蘇聯(lián)學(xué)

者的計(jì)算方法以適應(yīng)公路和鐵路建設(shè)的迫切需要.當(dāng)時(shí)一般采用配方法和形態(tài)調(diào)查法進(jìn)行峰值流量

的估算.但這些方法之間誤差很大，通過修改參比改進(jìn)了一些，但其計(jì)算結(jié)果偏差仍顧大.

確定泥石流最大流量Qc最可靠的方法是直接測量自然界里奔流著的泥石流或泥石流遺留的痕

跡.可是這樣確定泥石流最大流量時(shí)，首先，要確定泥石流最高泥位時(shí)的斷面面積和相應(yīng)的平均流

速.斷面與流速的測定乂受泥石流頻率的影響，要取得其參數(shù)比較困難.

配方法：

此法根據(jù)泥石流體中水和固體物質(zhì)的比例，用在一定設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)下可能出現(xiàn)的洪水流量加上按比

例所需的團(tuán)體物質(zhì)體積配合而成的泥石流流量.此法的基木表達(dá)式為：

Qc=Qb(1+4))....1

Qc為泥石流流量

Qb為清水設(shè)計(jì)流量

力為泥石流修正系數(shù)，小二(YC-YB)/(YH-YC)

yc為泥石流容重

yB為水的容重

YH泥石流中泥沙比重

配方法是目前泥石流流量計(jì)算的基本方法.采用配方法進(jìn)行泥石流流量計(jì)算，對于稀性泥石流

來說，與實(shí)際結(jié)果差別不大，對于粘性泥石流來說，特別是塑性泥石流，推求值遠(yuǎn)小于實(shí)測值.因

此國內(nèi)外許多學(xué)者都在配方法的基礎(chǔ)上，再乘上一個(gè)系數(shù)，來表示某種原因而引起的站性泥石流流

量的常值.

(1)考慮補(bǔ)給沙石體含水量的配方法，

Qc=Qb(l十P)…2

式中，P為考慮補(bǔ)給固體物質(zhì)含水量的泥石流流量修正系致

P=(1-CVB)/[CVB-￡(1-CVB)]

CVB=(YH-YC)/(YH-1)

￡為泥石流補(bǔ)給區(qū)中固體物質(zhì)的體積比原始水量或天然含水量，可以實(shí)測也可以采用當(dāng)?shù)厮?/p>

氣象站資料。

該法是假定在給定的設(shè)計(jì)容重下，水在形成泥石流的過程中起決定性的作用.因此，其缺點(diǎn)未

能考慮到固體物質(zhì)的補(bǔ)給規(guī)律以及