基于旋轉(zhuǎn)水槽試驗的泥石流阻力坡降速率效應研究*

鄧檢良 余 斌 沈水龍

DENG Jianliang①② YU Bin② SHEN Shuilong①

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基于旋轉(zhuǎn)水槽試驗的泥石流阻力坡降速率效應研究*

鄧檢良①②余 斌②沈水龍①

使用自主研發(fā)的旋轉(zhuǎn)水槽制作穩(wěn)定循環(huán)流動的泥石流，通過實測泥石流阻力坡降和流動速度，探索泥石流阻力坡降的速率效應。在旋轉(zhuǎn)水槽試驗中，通過控制線速度v，制作出穩(wěn)定循環(huán)運動的泥石流，其阻力坡降J等于槽底坡降tanθ，可以實測。試驗再現(xiàn)了野外的泥石流運動特性，觀察到“龍頭”、顆粒彈跳、低阻力坡降、固液相分離、剪切速率效應等現(xiàn)象。試驗結(jié)果表明，在一定的流動速度范圍內(nèi)(例如試驗中1.88m·s-1≥v>0.47m·s-1)，泥石流的流動速度越高，阻力坡降越大； 如果泥石流運動速率過低(例如試驗中v<0.47m·s-1)，泥石流會出現(xiàn)固液兩相分離現(xiàn)象，礫石(粒徑>2mm)運動明顯落后于液相運動。本項目的試驗研究成果為泥石流制作和阻力坡降測量提供新途徑，為泥石流阻力坡降的速率效應理論研究提供實驗支持。

泥石流 阻力坡降 流動速率 旋轉(zhuǎn)水槽試驗

DENG Jianliang①②YU Bin②SHEN Shuilong①

0 引 言

在泥石流運動問題中，運動阻力是泥石流災害防治中的關鍵參數(shù)之一，也是泥石流運動研究中最主要的問題之一(崔鵬等， 1993)，理論計算方法尚無定論。目前大多數(shù)的泥石流的阻力理論研究是通過對泥石流體內(nèi)部作用力的研究，計算不同條件下泥石流的阻力。由于泥石流由固液兩相以及少量的氣相組成，且固相包含粒徑差異巨大的顆粒，因此泥石流內(nèi)部作用力非常復雜(Bagnold， 1954； Johnson et al.，1970； Savage， 1979； Iverson， 1997； 費祥俊等， 2004； Pitman et al.，2005； 王沁等， 2005； Takahashi， 2007； Deng et al.，2011)。

在我國泥石流研究中，運動阻力計算方面取得了一系列研究成果(錢寧等， 1984)。費……