交错齿槛型泥石流排导槽排导特征试验研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 黄凯 |
| 学位类别 | 硕士 |
| 答辩日期 | 2012-05 |
| 授予单位 | 中国科学院研究生院 |
| 授予地点 | 北京 |
| 导师 | 陈晓清 |
| 关键词 | 排导槽 交错齿槛 试验 排导特征 优化设计 |
| 其他题名 | Experimental Study on Drainage Characteristics of Drainage Canal with Indented-sill for Debris Flow |
| 学位专业 | 岩土工程 |
| 中文摘要 | 泥石流排导槽是一类应用于流域中下游堆积区的灾害防治工程，目前效果较好的有全衬砌“V”型槽和具备软基消能特性的“东川”槽。交错齿槛槽在“东川”槽肋槛的基础上，结合水利工程中丁坝的导流护坡功能，在槽底基础上布置交错型齿槛，达到软基消能、调节泥石流在槽内的流速和流态，同时有较高的排泄效能的目的。野外调查已建东川槽防治效果，在此基础上通过室内水槽试验，探讨交错齿槛槽的排导特征。齿槛的基本参数较多，本次试验重点关注齿槛的间距L、夹角α两个参数，同时考虑齿槛长度B的影响。试验物料取蒋家沟内泥石流堆积物，配制物料容重γ为16kN/m3和20kN/m3模拟稀性泥石流和粘性泥石流，18kN/m3模拟过渡性泥石流作对比；根据泥石流性质，稀性泥石流安排试验纵比降I=0.05、I=0.08和I=0.10，粘性泥石流试验安排I=0.10、I=0.12和I=0.15。分析试验中泥石流流速、泥深和排导指数的变化，以及泥石流残留层的淤积形态和沉积物颗粒特征，得到齿槛参数对排导特征的影响规律。并在此基础上，进行交错齿槛型泥石流排导槽的优化设计。试验中泥石流运动和沉积均受到齿槛的影响和约束，流体分为2股，中泓区绕齿槛做空间螺旋运动，两侧漫槛而过做跌落-起动运动。稀性泥石流在排导槽中龙头翻卷，流体冲击齿槛产生水跃；槽内残留层形态受齿槛约束，两齿槛之间比降缓，在齿槛位置形成跌坎。粘性泥石流粘度大，运动迹线稳定整体性好；沉积物淤埋齿槛呈丘状起伏，槛后形成泥坑。泥石流在交错槽内流速V与纵比较I成正相关，这与天然沟道和其他类型排导槽内情况一致；齿槛参数中，齿槛间距L对流速V调节效果好，规律明显。泥深变化规律与泥石流性质相关；稀性泥石流泥深h与纵比降I呈正相关，且受齿槛参数影响大；粘性泥石流泥深h与纵比降I成反比例关系，流速快泥深下降，流量变化幅度小。排导指数κ反映排导槽对泥石流的排泄效率，受齿槛调节。稀性泥石流排导指数κ与纵比降I成先增大后减小，分析稀性泥石流颗粒组成，I=0.08纵比降下粗颗粒含量小；粘性泥石流排导指数κ与纵比降I成正比例关系。齿槛间距L对排导指数κ的调节显著，稀性泥石流成良好的正比例关系，粘性泥石流是随间距L先增大后减小；齿槛角度α对粘性泥石流调节作用较明显，成反比例关系，稀性泥石流调节作用不显著；和齿槛长度B调节规律明显，成反比例关系。 根据试验现象和结果分析，对交错槽齿纵断面、横断面和设计流速进行优化。纵断面优化包括纵比降I和齿槛间距L调整；纵比降受地形限制只能在小范围内调整，选择较大的比降，针对纵比降I=0.10以下稀性泥石流为主的工况时选择接近I=0.08比降；齿槛间距L以1倍槽底宽度D为宜，根据不同比降适当调整。横断面优化包括齿槛角度α和齿槛长度B；齿槛长度B的选择遵循比降大长度长的原则；齿坎角度α对泥石流的排导特征的调节效果一般，规律不明显，可能是夹角对泥石流冲刷调节效果好，对淤积调节效果不佳。西南地区常用泥石流流速计算公式多为类曼宁公式，交错槽改变了沟道糙率n，其中齿槛间距L对流速V调节效果很好，规律明显，贡献最大，因此增加糙率修正系数m,,建立泥石流在交错槽内的流速模型。 本文通过水槽试验研究交错槽的排导特征，得到泥石流在交错槽内运动和淤积的基本特征，并由此对交错槽进行优化设计，提出优化方案，取得初步成果。 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2012-07-26 |
| 源URL | [http://192.168.143.20:8080/handle/131551/4162]  |
| 专题 | 成都山地灾害与环境研究所_山地灾害与地表过程重点实验室 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 黄凯. 交错齿槛型泥石流排导槽排导特征试验研究[D]. 北京. 中国科学院研究生院. 2012. |
入库方式： OAI收割
来源：成都山地灾害与环境研究所
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