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矿渣型泥石流起动机理试验研究

作　者: 曹琰波
导　师: 范文
学　校: 长安大学
专　业: 地质工程
关键词: 矿渣型泥石流起动机理模型试验临界条件预测预报方法
分类号: P642.23
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要

在一些生态环境脆弱、地形陡峭、岩层疏松的丘陵山区,由于大规模集中开采矿山资源,为泥石流的形成提供了大量的松散固体物质,采矿废石渣成为主要物源,同时加大了地面坡度,使非泥石流沟演化为泥石流沟,泥石流少发区转变为泥石流多发区,形成了新生的泥石流——矿渣型泥石流。它是在矿区建设过程中出现的一种特殊的泥石流类型,在它的形成、发展、消亡过程中,自始至终是在人类的干预下进行的,因此它具有一些与自然泥石流所不同的特点,比如在起动机理方面,所以本文以小秦岭金矿区的矿渣型泥石流作为研究对象,对矿渣型泥石流起动机理进行了探索性研究。地质条件、地貌条件、水源条件是影响泥石流形成的三个最基本条件,地质条件可以用泥石流物源的颗粒级配来表示,地貌条件用沟床坡度来表示。本文通过野外调查将小秦岭金矿区矿渣型泥石流分为沟道型水力类和坡面型土力类两种类型。利用小型模拟试验槽,以小秦岭金矿带小桐沟作为模拟原型,直接采取小桐沟起动段的准泥石流体用作试验的固体物源,进行75次试验组合,得出矿渣型泥石流起动的基本条件:物源级配、沟床坡度、水量之间的关系,并经回归分析得出它们之间的相关函数。并在试验的基础上,对两类矿渣型泥石流的起动条件进行了力学分析,初步得出矿渣型泥石流的起动机理。同时,利用试验结果以及野外实测资料,以小桐沟矿渣型泥石流沟作为研究场地,对矿渣型泥石流预测预报方法进行了探索,提出泥石流预测预报新思路。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第一章绪论  9-18
  1.1 问题的提出  9-10
  1.2 本文研究的目的、意义和研究内容  10-11
    1.2.1 研究目的  10
    1.2.2 研究意义  10-11
    1.2.3 研究内容  11
  1.3 研究现状  11-15
    1.3.1 国内泥石流研究现状  12-14
    1.3.2 国外泥石流研究现状  14-15
  1.4 矿渣型泥石流的危害性及特点  15-18
第二章矿渣型泥石流研究区概况  18-27
  2.1 工作区范围及矿产资源开发情况  18-19
  2.2 地质环境条件  19-20
    2.2.1 地形地貌  19-20
    2.2.2 地质构造  20
    2.2.3 岩土工程地质  20
  2.3 水文地质条件  20-21
  2.4 物源调查  21-22
    2.4.1 矿渣型泥石流物源分布及组成  21-22
    2.4.2 矿渣型泥石流物源特征  22
  2.5 小秦岭金矿区矿渣型泥石流灾害  22-25
    2.5.1 小秦岭金矿区矿渣型泥石流历史  22-24
    2.5.2 小秦岭金矿区矿渣型泥石流特点  24-25
  2.6 小结  25-27
第三章矿渣型泥石流理论基础分析和试验方法  27-44
  3.1 泥石流起动的概念与理论基础分析  27-33
    3.1.1 泥石流起动的概念  27-28
    3.1.2 理论基础分析  28-33
  3.2 试验方法与设计  33-42
    3.2.1 模型的定义  33
    3.2.2 相似原理  33-34
    3.2.3 相似比例的确定  34-36
    3.2.4 试验装置  36
    3.2.5 试料制备  36-40
    3.2.6 实验物源容重、孔隙度量测  40
    3.2.7 实验安排  40-42
  3.3 实验步骤  42-44
    3.3.1 散体实验步骤  42-43
    3.3.2 浆体实验步骤  43-44
第四章试验结果分析  44-65
  4.1 底床坡度对矿渣型泥石流起动的影响  44-47
    4.1.1 物源为散粒干渣，供水方式为径流供水  44-45
    4.1.2 物源含水量为5%，供水方式为径流供水  45-46
    4.1.3 物源为散粒干渣，供水方式为径流+降雨  46-47
  4.2 水分条件对矿渣型泥石流的影响  47-51
    4.2.1 准泥石流饱和度（物源容重）的影响  48-49
    4.2.2 径流流速对矿渣型泥石流起动的影响  49-51
  4.3 颗粒级配对矿渣型泥石流起动的影响  51-54
    4.3.1 散体状态细粒含量对临界起动水量的影响  51-53
    4.3.2 浆体状态细粒含量对临界起动坡度的影响  53-54
  4.4 其它影响因素  54-59
    4.4.1 物源重量的影响  55
    4.4.2 物源堆积高度的影响  55-56
    4.4.3 物源堆积断面形式影响  56-58
    4.4.4 底床特征的影响  58-59
  4.5 矿渣型泥石流起动机理分析  59-63
    4.5.1 坡面矿渣型泥石流起动机理分析  59-62
    4.5.2 沟道矿渣型泥石流起动机理分析  62-63
  4.6 小结  63-65
第五章基于起动试验的矿渣型泥石流预报方法  65-72
  5.1 泥石流预测预报现状  65
  5.2 小桐沟现状分析  65-68
    5.2.1 地质环境  65-66
    5.2.2 矿渣总量及分布  66-67
    5.2.3 洪峰流量的确定  67-68
  5.3 基于起动试验的矿渣型泥石流预测预报方法探索  68-72
    5.3.1 曲线预测方法  68-69
    5.3.2 综合预测法（曲面S_C 法）  69-72
结论与建议  72-74
  主要结论  72-73
  建议  73-74
参考文献  74-78
攻读学位期间取得的研究成果  78-79
致谢  79

矿渣型泥石流起动机理试验研究

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