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原文传递泥石流沉积物流变固结研究

论文题名：	泥石流沉积物流变固结研究
关键词：	泥石流;沉积物;流变固结机理;固结力;公路病害
摘要：	泥石流是中国西部主要公路病害之一，体现在公路路基、路面、桥涵及防护结构被泥石流冲击破坏和淤埋损毁两方面，出现频率级为6：4。近10年来，中国西部有20余座桥梁、涵洞在被泥石流淤埋后逐渐毁损破坏，然而迄今，泥石流对工程结构的淤埋毁损机理尚不清楚，本文对此进行了系统研究，得到的主要结论及创新点如下： 1.以西昌平川泥石流为原型，进行泥石流沉积形态模型试验，发现随着泥石流体容重的增加，泥石流沉积物的堆积长度变短，堆积的宽度变小，而厚度逐渐增加；泥石流流量越大，堆积长度、堆积宽度以及堆积厚度都相应变大；随着泥石流运动初速度的增加，泥石流堆积物的堆积长度增加很快，而堆积宽度和堆积厚度却有所减少。 2.将泥石流的沉积物划分为表泥层、细砾泥石流层、粗砾泥石流层、底泥层、冲刷层。泥夹层作为各次泥石流沉积的界面，它的数量越多，表明泥石流爆发的频率越高。泥石流堆积体颗粒特征参数可以用来反推沉积发生时的地理环境、沉积物来源和能量环境。平均粒径粗大，反映泥石流形成的高能环境；分选性系数大，反映泥石流沉积物物质来源丰富；偏度为正偏，反映出泥石流含粗粒成分多，能量大。 3.把泥石流体等效为固相和液相两相体，从单个沉积物固相颗粒来分析，固相颗粒在主导力重力的作用下，在沉积物内部浆体中运动，随着浆体的粘度的增大而停止；从整个固相来看，固相颗粒会随着浆体的运动而相互挤密，形成一定的结构。泥石流沉积物液相浆体的转变取决于成分的因素以及环境的因素，沉积物浆体体积变化实质是粘土粒间排斥力和吸引力平衡状态变化的结果。 4.实施了泥石流沉积物流变固结室内试验，发现在泥石流沉积物流变固结过程中，确实存在着显著的内部附加应力，随着沉积物流变固结的发展，这个力也是不断增大，为工程结构淤埋损毁找到了理论依据。 5.基于泥石流两相流理论，首次分析了泥石流流变固结过程。泥石流沉积物固结初期，沉积物的浆体是饱和的，随着固结过程的发展，沉积物表层由饱和状态变为非饱和状态，而内部仍处于饱和状态，它们之间存在一个锋面。随着固结时间的继续，锋面缓慢降低，当锋面到达底部，固结过程结束。基于流体力学、流变力学和非饱和土力学理论建立了固结力公式，据此可见，随着固结时间的发展，泥石流沉积体的含水量变化率越来越小，基质吸力逐渐增大，固结力随着固结的发展逐渐增大，这与模型试验的趋势基本相吻合。
作者：	关明芳
专业：	港口、海岸及近海工程
导师：	陈洪凯;唐红梅
授予学位：	硕士
授予学位单位：	重庆交通大学
学位年度：	2006
正文语种：	中文