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沟道松散堆积体冲刷启动机理与泥石流-拦挡坝相互作用研究

Scour initiation mechanism of gully loose deposits and the interaction between debris flow and dam

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汶川地震后我国西部山区大量崩滑体堵塞泥石流沟道,形成堰塞坝,暴雨条件下极易溃决形成溃决洪水,剧烈冲刷侵蚀下游松散堆积体,形成或加剧泥石流灾害规模,对下游拦挡工程的破坏性极强.通过室内水槽试验,监测堆积体内和拦挡坝后相关土水、动力参数响应规律,分析松散堆积体冲刷侵蚀启动力学机制及其与拦挡坝相互作用机理,并推导出考虑孔隙水压力的泥石流冲击力计算公式.结果表明:(1)冲刷启动过程中堆积体以溯源侵蚀、侧蚀为主,体积含水率和孔隙水压力先增后减,基质吸力呈波动减小.(2)在泥石流冲击拦挡坝过程中,坝后出现两次冲击峰值,第一次拦挡坝泄水通畅,振动加速度为 1.29 m/s2;第二次排水受阻,振动加速度为 1.22 m/s2,同时泥位达到峰值 95 mm.(3)泥石流对拦挡坝的整体冲击力由动、静两部分组成,静冲击力与坝后孔隙水压力呈正比,而动冲击力与流速的平方呈正比.研究成果可为震后泥石流沟道松散堆积体冲刷启动机理研究与防治工程优化提供理论与技术支持.

outburst floodloose depositsinitiation mechanismdebris flow damimpact force

张座雄、刘兴荣、王喜红、王磊、时岩

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甘肃省科学院 地质自然灾害防治研究所,甘肃 兰州 730000

兰州理工大学能源与动力工程学院,甘肃 兰州 730050

甘肃农业大学水利水电工程学院,甘肃 兰州 730070

溃决洪水 松散堆积体 启动机理 泥石流拦挡坝 冲击力

国家自然科学基金甘肃省2021年度重点人才项目甘肃科学院应用研究与开发项目甘肃省科学院重点科技研发项目

420670662021RCXM0662021JK-072023ZDYF-03

2023

10.20000/j.1000-0844.20230207005

地震工程学报
中国地震局兰州地震研究所,中国地震学会，清华大学，中国土木工程学会

地震工程学报

CSTPCDCSCD北大核心
影响因子：1.191
ISSN：1000-0844
年,卷(期)：2023.45(5)
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