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泥石流的运动特征

发布时间:2014-05-28

自然泥石流的形成过程与一般事物的发生、发展、消亡过程类似,也分为启动、运动、堆积三阶段。不过,各阶段之间很难截然分开。如在运动阶段,既有侵蚀下切、水流与泥沙石块不断汇入的形成阶段内容,又有泥沙、 石块停息于边岸、凸岸的堆积阶段现象。停息下来的泥石流体又冇可能被以后更大规模、能量的泥石流侵蚀、卷入,搬运到运动阶段,就是以前很长时间形成的冲积扇土石体也不例外,称为次生泥石流。根据泥石流的不同运动特征,可以将泥石流发生区划分为形成区、流通区和堆积区。

  泥石流形成区一般在谷坡上游,地质构造复杂,褶皱断裂发育,地面崎岖,风化严重,岩层破碎,植被稀少,水土流失;山坡陡峭,沟谷坡度加大,崩塌、滑坡频繁,泥土石块不断向沟槽聚集,松散物质丰富;有较大汇水面积,夏季暴雨很多,形成无数细流小沟供给大量径流,使泥土石块饱和达到流塑状态。形成容重为每立方米1300〜2300kg,流速达每秒5〜11m,流量达每秒几百立方米,冲击力达每平方米几十吨的特殊洪流。龙头部分汇集高达数米至数十米的松散物质,将势能突然转换为动能,从相对静止变为快速运动。后续部分为主体,挟带直径很大的巨砾,长达几十米至几百米的相邻| 泥石随流而下。同时,冲蚀、淘空深达数米至数十米的沙床,拉动长达几十米至几百米的泥石快速跟进,或推动前面的泥石加速运动。

  泥石流流通区通常在谷坡中游,多为峡谷,谷壁陡峭,纵比降大,多陡坎,跌水或局部缓坡。小股黏滞性(固体物质含蛩约占总体积的50%〜60%,超过水能饱和的程度)泥石流塑性流动停息,存积部分物质,转为稀释性 (固体物质约占总体积的10%〜20%,没有达到水能饱和的程度)泥石流,或有选择性地分支散流。大股黏滞性泥石流以黏土颗粒为主体,密度大,能携带巨大石块,以比较狭窄的条带作直线状运动。前锋凝聚,有很大的动能,惯性力、冲击力很容易挟持沿途巨石,破坏流路上的障碍物,迅速通过峡谷直泻山口之外。

  泥石流堆积区一般在山脚谷口。泥石流在遇到巨大阻碍或到达山口开阔地,动能消耗以后便淤积起来,厚度达数米至数十米。小股稀释性泥石流冲下来的大小石块堆积成扇形或锥形,起伏不平,水流分散,改道频繁。大股黏滞性泥石流停止流动处仍保持黏滞结构,堆枳成波浪式垅丘地形。淤埋沿途农田、庄稼、房屋,损坏村庄、城镇,冲毁逍路、桥涵,堵塞江河、湖泊、 航道,使洪水泛滥成灾,破坏力极大。

  从运动形式上看,水平运动是基本的运动形式,垂直向和旋转运动则是派生的和不稳定的。根据运动形态可将泥石流划分为滑动流、层移流、层动流型和紊动流四种形式。滑动流的泥石流仅沿坡面滑动,流体内部不发生相对运动。通常泥石流启动过程中,泥石流体内摩擦角较大,若坡面或河床较光滑,流体与坡面间摩擦角较小,而坡面倾角大于流体与坡曲之间的摩擦角, 则泥石流体就会以滑动流的形式运动。层移流的泥石流体沿坡面滑动,流体内部上下层之间沿水平方向又产生相对滑动,在坡面或河床倾角与流体内摩擦角相差很小的情况下,以及泥石流体在开始运动的启动过程中或停止运动的淤积过程中有可能以层移流的形式发生运动,层动流的泥石流体沿坡面滑动,流体内部上下层之间沿水巧方向又发生相对滑动和转动,通常在河床倾角与流体内摩檫角相差较大的情况下,泥石流体会以较快的层动流形式运动。 紊动流的泥石流沿坡面滑动,流体内部上下层之间沿运动方向又发生相对滑动和转动,同时下层的流体会向上运动进入下层。一般在坡面倾角与流体内摩擦角相差很大的情况下,泥石流体会以紊动流的形式沿坡面高度运动,紊动流的丧面十分紊乱,可以看到泥浆飞溅、颗粒翻滚甚至腾跃的现象。

  另外,泥石流在运动过程中还会出现弯道超高和冲高现象,一般而言,泥石流沿弯曲沟道流动,其外侧就会产生超高现象。而当泥石流在运动方向上与具有垂直面的障碍物相遇,则会骤然产生冲高现象。

  总体而言,泥石流运动与江流、洪流、异重流等流体运动相比较,具有以下特点:

  1、历时短暂。突然暴发后,几分钟到几十小时结束。

  2、运动快速。以每小吋100km或近于由由落体速度前进,在极短的时间内将数万吨至数千万吨的泥沙、石块输送很长(有的达24/km)距离。

  3、冲击力大。每平方米可达数千至数万牛顿,可将数百吨甚至上千吨的巨石搬到山外,如1963年古乡泥石流带出一块体积为364 重量达940 吨的花岗石片麻岩巨石。

  4、破坏性强。泥石流常作直线惯性运动,遇弯道不改向,遇障碍物不 绕行,正面冲力、冲毁、切断、堵塞、淤埋沿途自然环境、人工建筑.如山坡、沟谷、草地、森林、河道、农田、公路、铁道、人员、牛羊等,造成重大损失。来源:《地质气象灾害》