在西南山区,泥石流物源以破碎岩体及第四系松散堆积物为主,如四川省大凉山的美姑河流域,破碎岩体主要为雷口坡组岩层和白果湾组地层,雷口坡组岩层由灰~深灰色角砾状白云岩、灰岩、砂屑灰岩(白云岩)组成,单层厚0.1~0.5m;白果湾组地层由灰~深灰色含砾砂岩、长石石英砂岩、粉砂岩、粘土岩及煤线组成,属河湖沼泽相沉积。第四系松散堆积物包括洪积物、残坡积物及滑坡堆积物,洪积物一般位于泥石流沟沉积区,厚5~35m,结构松散,固相颗粒呈棱角状~次棱角状,65~90%的块碎石粒径在5~50cm,岩性主要为中~强风化的泥岩、白云岩和粉砂岩,粒间多充填泥土及砂粒,透水性较强;残坡积物一般厚0.5~10m,由强风化砂岩、粉砂岩、泥岩等未固结的块碎石土组成,粒径一般3~12cm,棱角状,粒间充填细小颗粒及粘土,透水性较好;滑坡堆积物厚度一般5~10m,个别可及17m,固体颗粒粒径一般15cm左右,局部可达3.6m,棱角状,透水性较好[25][37,38]。
基于现场调查并通过对泥石流沟进行3D数值模拟建立了泥石流物源稳定性分区方法,将泥石流沟内的物源分为稳定物源区、基本稳定物源区和不稳定物源区[25,35-38],据此可求出每个区的物源储量。
第二、轴线方向与区域新构造应力场主压应力方向一致的泥石流沟,是地表岩体比较破坏、抗御动力地貌过程能力薄弱的部位,沟谷地貌稳定性较差,容易演变为泥石流沟。如美姑河流域,区域新构造应力场主压应力方向σT方位43°、两个剪切带Max1和Max2方向分别为73°和347°,而美姑河流域内公路泥石流沟轴线存在两个优势分布方向,即方位角160.5°和78.2°,前者与新构造应力场Max2相近,相差6.5°;后者与新构造应力场Max1相近,相差5.2°[25]。
第三、具有焚风效应的气象条件。降雨条件是诱发泥石流的主要动力因子,高寒地区尚有因温度变化融化冰雪产生大量地表流水而诱发泥石流。如果泥石流沟位于局部大气环流下沉区,由于焚风效应的作用,地表植被覆盖度通常较差,物源在水的作用下自稳性能较差。如北天山高山深谷区,便处于向西敞开的伊犁盆地背风坡,属于干热气流控制区,地表植被覆盖度不及0.6%,是天山公路泥石流集中发育的区域[1][35]。四川省普格县的茨达泥石流、西昌至木里公路沿线的平川泥石流、小关沟泥石流等均具有类似特性。
2 泥石流动力学核心理论
公路泥石流防治中,泥石流冲击荷载是防治结构设计必需的基础资料,关系到防治结构选址、结构尺寸拟定、结构内力计算等,提高防治工程的针对性、有效性;而泥石流冲击力、磨蚀力则是分析泥石流沟内沿河公路路基毁损的重要力源,是进行防治结构耐久性设计、提高结构使用寿命的重要依据。因此,泥石流流速尤其是固-液分相流速计算方法、泥石流冲击力计算方法以及泥石流磨蚀力、磨蚀速度及磨蚀量计算方法等便构成泥石流动力学核心理论。
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