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泥石流的物质特征

发布时间:2014-05-25

 泥石流体是由土石体、水体和气体组成的混合体。

  从土体的机械组成角度来看,泥石流中的土体是由各种大小不同的固体颗粒所组成。这些土体通常是由石块、沙粒、粉粒和黏土所构成,最大的石块可超过22m,最小的胶粒不足0.001mm。这是一般的水流或高含沙水流所不具有的特征。泥石流体中,除了有河床相和河湖相砾石层提供的物质外,大部分是由坡积、残积和冰碛物所提供,因此石块 的磨圆度很差,多为棱角状和次棱角状。一般而言,泥石流,尤其是黏性泥| 石流,其土体的机械组成与泥石流形成物的机械组成基本一致。但对于运移路程较长的稀性泥石流,则有可能因为沿途携带物质复杂而变得和形成物的机械组成有所差异。

  根据泥石流体机械组成可以把泥石流分成四类:泥流、土沙流、土石流和砂石流。泥流的土体主要由沙粒、粉粒和黏粒构成,二者可占总土体量的98%以上,石块不足2%,黏粒含量约占12%〜30%,泥流在黄土高原地区分布较广;土沙流中的土体主要是由沙粒和粉粒组成,二者的含量占总土体的70%〜95%,其中沙粒含量达45%左右,它与泥流的主要区别是黏粒含量少,一般在3%以下;土石流即通常所说的泥石流,主要由石块、沙粒、粉粒和黏粒所构成,粒径的变化幅度很大,各级土粒含量变幅也很大,黏粒的含量不少于2.5%,一般在5%〜10%,石块的含量多在30%〜70%,变化于15%〜80%之间;砂石流一般也称为水石流,主要由石块和沙粒组成,黏土含量很少,一般少于1%,粉粒的含量也比较少,通常不足5%,石块含量往往超过沙粒。

  泥石流中的水体组成比较单纯,但赋存形式较为复杂,不同性质的泥石流体,其中的水的赋存形式及含量有很大差别。

  1、吸着水和薄膜水。泥石流中的黏性颗粒,在具有可溶盐的水体中, 由于黏粒的吸附作用或其分子表面的离解作用,使黏粒表面带有某种离子, 形成所谓的双电层,双电层由紧靠颗粒表面的致密吸附层以及与吸附层相连并逐渐向水体延伸的扩散层构成。薄膜水又可分为强结合水和弱结合水两部分,强结合水受黏粒的吸引力相当大,但它既可以从一个黏粒表面转移到另 一點粒表面,也可以从一个黏粒表面水膜厚的部位移向薄的部分。弱结合水位于薄膜水的外缘部分,受黏粒的引力较弱,可以与自由水发生转换,薄膜水比普通水的黏性大得多;

  2、自由水。即不受黏性颗粒束缚,可以自由移动的水体。自由水又可区分为禁闭自由水和重力自由水两种。禁闭自由水往往被束缚在—粒或多粒之间的孔隙中,即被“冻结”在黏性颗粒构成的网格结构中,一般的重力作用下不易发生运动;重力自由水则可不受任何束缚,在重力作用下自由运动。 不同性质的泥石流体中,水的赋存形式有所差别。稀性泥石流中,各种形式的水都有,并以重力自由水为主。黏性泥石流中,重力自由水很少,以禁闭自由水为主,当然还有薄膜水和吸着水。塑性泥石流中重力自由水基本消失,以禁闭自由水和薄膜水为主。

  总体来看,泥石流的物质组成比较复杂,而在相关研究中,往往采取化繁为简的方法,忽略其中所占比重极小的物质成分。来源:《地质气象灾害》