颗粒组分对泥石流形成形态影响研究(2)

　　室内模型试验发现随着颗粒组分变化，泥石流有两种典型破坏形态：分层块体滑落和整体流滑型破坏.以下分别通过细砂30%和70%分析颗粒组分对泥石流典型破坏形态影响.

　　3.1试验过程土体典型破坏形态

　　图9细砂70%位移云图表明：土体破坏特征为整体瞬时滑动，后部土体位移大，推动前部土体滑动，与细砂30%位移场明显不同.开启降雨300s时，试样处于雨水入渗阶段，土体主要发生竖向位移，最大位移达到2.3mm，如图9（a）.降雨350s时雨水已经达到底部，并开始在水平方向的渗透如图9（b）.降雨365s时中部土体剪切变形不断扩大，最大9mm，如图9（c）.随着降雨继续，坡脚三角区域土体强度降低，后部矩形区域渗透力不断增大，土体产生大变形，呈流态状，推动前部土体快速向下滑动，从而发生流滑现象.整个位移场分析中，未见到明显的滑动面.

　　根据细砂含量60%～100%土体模型试验结果可知，整体流滑型破坏机理为土体渗透系数小，坡脚上部土体高度饱和、呈流态化，推动下部坡脚土体快速流动形成泥石流.对比两种破坏形态，雨水在土体中的入渗速度对土体破坏影响明显，而入渗速度取决于土体的渗透系数.渗透系数是泥石流形成的关键影响因素.

　　本次模型试验分析了颗粒组分对泥石流形成形态的影响.模型试验土层厚度薄，还不能完全反映现实情况下泥石流的形成，但是可以定性分析泥石流形成机理，在泥石流破坏形态和破坏机理研究中能够提供一些有意义的借鉴.

　　5结语

　　通过自主设计研发的小比例尺室内模型槽试验，借助相关测量设备，研究了人工降雨条件下颗粒组分对泥石流形成形态影响，得到以下结论：

　　1）降雨条件下，细颗粒含量小于30%时，雨水可以较好地从土体排除，从而形成稳定的排水通道，泥石流不再形成；30%～40%发生分级块体滑落；60%～100%土体发生整体流滑型破坏；40%～60%破坏形式复杂，为过渡形式.

　　2）发生分级块体滑落试验土体试验中有明显的裂缝的出现和发展，裂缝出现伴随着孔压的耗散和减小，雨水渗入裂缝导致孔压再次升高，孔压呈现出波浪起伏减小特点；整体流滑破坏土体试验中没有明显裂缝的发展，孔压变化呈一次性瞬时陡降.

　　3）流滑型破坏单位时间启动量大于分级块体滑动破坏，并且存在一个最优的颗粒组分，在降雨条件下渗透力相对较大同时基质吸力减小也相对较大，从而使得泥石流最容易发生，灾害规模最大.

　　4）随着颗粒组分变化，泥石流有两种典型破坏形态：分层块体滑落和整体流滑型破坏.分级块体滑落破坏形成机理是土体渗透系数较大，雨水快速渗透使坡脚发生破坏，上部土体失去坡脚支撑发生坍塌，发生分层块体滑落.整体流滑型破坏形成机理是土体渗透系数小，坡脚干燥而坡脚后部土体高度饱和呈流态化，后部土体推动前部坡脚土体快速流动而形成整体流滑破坏.

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