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题名	桩林坝调控泥石流的性能实验研究
作者	杨开成
答辩日期	2020
授予单位	中国科学院大学
授予地点	北京
导师	游勇
关键词	泥石流 桩林坝 闭塞表现 水槽实验 拦沙性能
学位名称	硕士
其他题名	Experimental study on control performance of debris flow with pile-group dam
学位专业	岩土工程
英文摘要	桩林坝拦截桩林坝属于一种立体透过型拦沙坝，我国运用桩林坝的历史最早可以追溯到1937年，因为其对泥石流有较好的防治效果，多年来桩林坝在我国泥石流多发区域，特别是四川和西藏等地均有较好的运用。虽然自20世纪50年代开始我国泥石流防治研究进入了高速发展阶段，然而桩林坝的研究却仍然较少，特别是对泥石流的拦截及调控机理不明确，桩林坝处于理论研究落后于工程建设的阶段，目前工程人员一般依靠经验设计建造桩林坝。因此，开展桩林坝拦截调控泥石流性能研究，可以为桩林坝的建设提供一定的理论依据，并进一步完善泥石流防治体系。为研究桩林坝拦截调控泥石流性能，在结合其他透过型拦沙坝研究成果及先期开展的预实验基础上，选取了泥石流重度、桩林坝横向开口净间距、桩林排数、桩林排净间距和桩体截面形状为实验参数，开展了桩林坝拦截调控泥石流室内水槽模型实验。通过分析桩林坝开口闭塞程度和拦截调控性能，探讨泥石流过流现象及库内淤积特征，得到了以下结论：（1）桩林坝拦截泥石流过流过程从泥石流接触桩林坝开始到过流完全结束，可分为过流爬高、越坝飞溅、泄流三个阶段；基于实验数据，通过多元回归分析，建立了桩林坝开口闭塞度与泥石流体积浓度Cv、排数n、相对开口宽度b/d95、排数相对排间距l/d95、截面形状系数α之间的关系式。（2）按桩林坝拦截调控泥石流能力大小可将桩林坝开口闭塞表现分为三种类型：全闭塞类型、部分闭塞类型、不闭塞类型。为便于对桩林坝开口闭塞类型做出判别，提出了一种考虑泥石流体积浓度Cv、排数n、相对开口宽度b/d95、截面形状系数α无量纲参数的闭塞类型综合判别式F：F=(α(b/d95)2)/(Cvn0.5)当F≤2.31时，桩林坝表现为全闭塞类型，2.31＜F＜6.01时泥石流开口表现为全闭塞时，，桩林坝表现为部分闭塞类型，F≥6.01时，桩林坝表现为不闭塞类型。（3）库内泥石流纵向淤积形态包括“凸”型、直线型和“凹”型三种，横向淤积形态为直线型；当桩林坝表现为部分闭塞时，库内泥石流纵向淤积形态包括“凸”型及“凹”型两种，接触段横向淤积形态复杂且随机性较强，受泥石流溃口位置的影响；当桩林坝表现为不闭塞类型时，库内仅留少量泥石流残留，纵向淤积形态成“凸”型，横向淤积形态为直线型。（4）回淤纵坡及淤沙长度受泥石流重度、桩林坝开口宽度、桩林排数的控制，受桩林排间距的影响较小。基于实验数据，通过多元回归分析建立了桩林坝库内泥石流回淤纵坡的数学表达式。（5）桩林坝拦截调控泥石流的性能受多因素的影响，除重度因素外，各实验参数对桩林坝拦截泥石流拦砂率、重度削减率、峰值流量削减率的影响特征相同。在分析实验结果的基础上，通过多元回归分析建立了多排（n=2、3）和单排桩林坝拦砂率P、峰值流量削减率T与泥石流泥砂体积浓度Cv、排数n、相对开口宽度b/d95、相对排间距l/d95、截面形状系数α之间的关系式。桩林坝拦沙率 ：Pn=αp157.2521Cv1.7383(b/d95)-1.1193n0.4895(l/d95)-0.0594P1=αp173.6281Cv1.4631(b/d95)-1.4911峰值流量削减率 ：Tn=αt225.231Cv1.6031(b/d95)-0.3723n0.1328(l/d95)-0.2891T1=αt224.9501Cv1.9536(b/d95)-0.6959（6）按曲线形态，可将桩林坝拦截泥石流流量过程线划分为单波峰型曲线和双波峰型曲线两种类型。在桩林坝开口表现为全闭塞类型时，泥石流流量过程线为单波峰型曲线；当开口表现为部分闭塞类型时，泥石流流量过程曲线为双波峰型曲线；当开口表现为不闭塞类型时，泥石流流量过程线包括单波峰型及双波峰型曲线两种。
语种	中文
页码	110
内容类型	学位论文
源URL	[http://ir.imde.ac.cn/handle/131551/54986]
专题	成都山地灾害与环境研究所_山地灾害与地表过程重点实验室
作者单位	中国科学院成都山地灾害与环境研究所
推荐引用方式 GB/T 7714	杨开成. 桩林坝调控泥石流的性能实验研究[D]. 北京. 中国科学院大学. 2020.

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