泥石流形成机制的必要条件

Question

如题所述

Answer 1

5.3.1.1 地形条件

在泥石流形成区，必须有一定高度和较大的河谷梯度，才能形成其必须的动力能量。其动能为:

反应力应变岩石力学在工程中应用

式中:m为泥石流的质量;v_N为泥石流流体的运动速度。

根据动能等式

v_N=v{γ/［γ_N+a(γ_r-γ)］}

式中:v为水体的流速;γ_N为泥石流流体容重;γ_r为岩石块体容重;γ为水的容重;a为系数。为岩石块体所占那部分水体体积的比值。

由上式可以判别v_N<v，v与水力梯度H/L=i成正比。表示与水体的有效势能转化为动能的能量大小成正比。由能量转换公式mgh=(1/2)mv²则v=(2gh)^1/2式中的h应为等效h，与i值成正比关系。故i值愈大，坡度越陡，则流速愈大。所以v_N也与i值成正比关系。

水流的冲击力由式(2.29)F_r=cπR²v²可判别，其与流速成正比关系。由室内水槽试验获得水流搬运物体颗粒的直径(d)与水流流速的平方成正比，或搬运物体的W与水流流速4次方成正比，即d≈v²，W≈v⁴。当水流流速增加1倍时，被搬运块体重量增加16倍。块体为球形则增加为64倍。由此说明，要爆发泥石流，必须有一定的边坡高度与河谷坡度，需一定坡度比降值。形成一定流速的动能，才能使相应物体形成泥石流。

5.3.1.2 物质条件

在泥石流发源区，必须一定量或巨大数量的松散物质与不同情况的组织结构特性。其组成物质为各类粘土、碎石与碎屑、块石等。在堆积物的边坡坡脚部分，由于坡区地下水的风化淋滤而使粘土物质富集，由于粘土含量高了，一般呈泥包石的特点，其透水性亦逐渐呈现大的差异。但其粗颗粒含量可达70%多。其上部主要为块石与碎屑。这种物质，是大量边坡堆积物，是陡高边坡在长期物理风化作用下的崩垮或崩坍堆积而成。或为冰川区冰舌融化所停积的冰A物。由黄龙滩水库樊家山泥石流说明，大的构造断裂带，由于岩石受构造挤压而破碎与糜棱化。岩体松散，加上后期的剧烈风化和地下水的淋滤，成了较软的粘土碎石带，有较强的透水性，又有一定的滞水条件，易达饱和状态形成泥石流，成为应加重视的泥石流源。如小江断裂带，发生过上千万方的泥石流注入金沙江，元谋-金沙江大断裂，安宁河大断裂等，都可能发生强烈的泥石流。

5.3.1.3 水与储水构造

泥石流与雨或雪水的关系较密切。在连绵阴雨、暴雨或积雪急剧融化之后，松散岩体被浸水饱和、并达失稳状态。下渗水流，也蓄集在节理张裂隙及孔洞中，形成较丰的水系。失稳的饱和松散岩体，在有较丰水体的补充和掺和下，可骤变为轰鸣的泥石流。因而在泥石流形成区，必然存在有与泥石流物体有直接联系的储水构造，这些储水构造有:

(1)构造性的，如由压扭性结构面所派生的雁行张裂隙。

(2)重力性的，由于边坡卸荷与无侧限回弹而产生的张性裂隙、或滑坡体向下滑移所形成的后缘张裂隙。

(3)拉张性的，由边坡拉平势场力所形成的拉张缝。

(4)塘坝型的，沟谷中的滑坡，在滑移后，将溪流堵塞，形成临时性的塘坝或堰塞湖，聚集大量水源。若滑坡组成物中，粘土含量大，则滑坡即可转化而成泥石流，所以滑坡往往伴生泥石流。

具有透水性又有滞水性能的土石混合体，在一定的坡高坡陡条件下，受水饱和失稳变形、并获得储水构造丰富水体的掺和补充，即可骤发而成泥石流。这三者是形成泥石流的必要条件，缺一都不能称之为真正的泥石流。