基于旋轉水槽試驗的水下泥石流底部水壓研究*

鄧檢良 張向霞

(①上海交通大學船舶海洋與建筑工程學院，上海 200240，中國)(②上海城建設計研究院，上海 200125，中國)

0 引 言

水下泥石流中影響最大的是海底泥石流。海底滑坡-泥石流的研究隨著海洋油氣資源的開發逐漸成為熱點。從2003年開始關于海底滑坡-泥石流的國際會議“Submarine Mass Movements and Their Consequences”已經在歐美日本等發達國家連續舉辦八屆，會議交流的主要成果是海洋工程地質現場勘察方面的成果(Duinen et al.，2014)。大量的調查結果(Blasio et al.，2006)表明，海底滑坡-泥石流的等價摩擦系數(滑坡頂部最大高度Hmax和最大水平距離Lmax之比)(張倬元等，2009)介于0.001和0.2之間，對應的視摩擦角β(Hsü，1975)在0.05°到11°之間，而且輸送顆粒物的規模越大，其運動阻力越小。我國海底滑坡-泥石流的研究對象集中在黃河口、東海和南海北部，取得了大量研究成果(賈永剛等，2000；劉保華等，2005；胡光海，2010；吳時國等，2011)。

實驗研究方面，針對海底泥石流的低阻力運動現象有大量的野外調查和實驗研究(Blasio et al.，2006；Elverhoi et al.，2010；Deng et al.，2017；范寧等，2018；魯曉兵等，2019)。然而，在穩定運動狀態下，在非常緩的斜坡上實驗再現水下泥石流或海底泥石流非常困難：盡管進行了大量的水槽試驗，也沒有成功地實驗再現(Elverhoi et al.，2010)。水槽試驗沒有再現低阻力運動現象的原因可能與泥石流形成近似穩定運動狀態的條件有關：在斜坡上運動的泥石流很難達到近似穩定狀態；并且，如果斜坡角度緩和，那么達到近似穩定狀態所需的斜坡長度可能非常大。近年，Deng et al.(2017)采用了旋轉水槽的方法，該方法的特點是通過水槽的旋轉模擬出無限長的斜面。……