成都山地所研究生来站开展冰川泥石流沿程侵蚀实验
川藏铁路沿线共分布泥石流沟612条,对铁路修建与安全运营构成巨大的威胁。除了常见的暴雨型泥石流,川藏铁路沿线还分布大量的冰川型泥石流、冰湖溃决型泥石流,目前对该类泥石流的研究仍较少。特别是冰川型泥石流,其类型多样,多因冰崩或冰岩崩等形成泥石流,泥石流泥沙颗粒与所含冰体共同运动,其运动侵蚀特性函需开展进一步研究。
2023年6月29日至8月23日,在川藏铁路国家重点研发计划项目《川藏铁路高势能泥石流成灾机理、防控技术与试验示范》的支持下,成都山地所博士研究生李向宁来站开展冰川泥石流侵蚀特性实验,研究冰川泥石流的沿程侵蚀机理。
实验主要考虑泥石流密度、含冰量及底床含水量三种影响因素。水槽长2m,宽0.3m,高0.4m,其中从水槽1m至3.5m为动床段,深度为0.12m。实验观测项目包括正应力、剪应力、孔隙水压力和泥深,所用测量仪器分别为三轴传感器,孔隙水压力传感器,超声波泥位计实验的主要研究内容为:(1)不同含水量的底床物质条件下的冰川泥石流侵蚀特征。泥石流方量为0.05m3,固体体积分数分别为0.3,0.4和0.5,底床含水量分别为0,5%,8%,12%和14%。在水槽中底床物质的铺制过程中,放入侵蚀柱测量泥石流流经时对底床的侵蚀强度,侵蚀柱为动床中每个15cm为一个测量点,共分为9个测量点,探究泥石流对非饱和底床物质的侵蚀机理。(2)不同含冰量下的冰川泥石流侵蚀特征。保持泥石流的方量不变,改变泥石流物质与冰颗粒之间的比例关系,探究不同含冰量下,泥石流对不同含水量底床物质的侵蚀特征。实验中,设置含冰量分别为0,10%,25%,40%和60%,其它条件保持一致。
根据已经完成固体体积分数为0.3,含冰量为0,6个不同含水率的底床物质条件下的实验分析发现:距离动床与定床相接段0.75m为分界,0.75m以内,底床侵蚀深度表现为先逐渐增大后减小的趋势。其中,距定床0.3m处为侵蚀深度最大点;0.75m以后定床段,基本为平稳段,随着距离增加,侵蚀深度并无明显变化;当底床物质含水量不同时,含水量为0时侵蚀深度最大,且含水量越大,侵蚀深度越小。下一步将对不同含冰量下的冰川泥石流侵蚀特征进行分析。
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