攀枝花徐家沟矿渣型泥石流起动机理及防治对策研究

发布时间：2020-03-18 15:56

【摘要】：矿渣型泥石流是山地矿区一种主要的自然地质灾害,它是以矿山开采过程中的松散固体矿渣为主要物源的泥石流,属于一种典型的人为泥石流。矿渣型泥石流与一般自然泥石流相比具有人为性、高易发性、高频发性、高危害性等特点。矿山的持续开发造成了诸如泥石流等严重地质环境问题,这些地质环境问题日益严重,并阻碍采矿业可持续发展,危害人民财产安全。本文以徐家沟矿渣型泥石流为研究对象,在野外调查和资料收集的基础上,探明了徐家沟泥石流矿渣物源的储量和分布情况、泥石流的活动历史、沟道主要发育特征,并进行了运动特征分析,计算了泥石流特征参数,通过室内模拟试验研究得出了矿渣型泥石流的两种主要起动方式,并分析了两种起动方式的力学过程,同时,从颗粒级配、初始含水率、物源堆积方式三个影响泥石流起动的因素出发,控制其他变量相同,研究三种因素对泥石流起动机理的影响,并通过回归方程探究各变量与泥石流起动临界水量的相关函数。根据徐家沟泥石流动力学特征参数及试验结果,提出针对徐家沟矿渣型泥石流的防治模式及防治对策。本文主要研究工作和成果如下:(1)通过野外实地调查研究,徐家沟矿渣型泥石流流域面积12.415 km~2,主沟长6.89km,主沟平均纵比降212.6‰,矿渣物源量76.04×10~4m3,占总物源量40%,多年平均降水量900mm,年最大降雨量为1113.7mm。(2)通过野外实地调查研究形成泥石流的地形条件、物源条件、水源条件,结合泥石流活动历史,总结出徐家沟泥石流“侵蚀-滑塌-阻塞-溃决-形成泥石流-冲刷揭底-阻塞-尾矿库溃坝-形成二次泥石流”的形成过程及降雨量大、物源丰富、多堵溃点、威胁巨大等主要发育特征。(3)结合徐家沟矿渣型泥石流的形成机理及发育特征,分析计算泥石流容重为1.80t/m~3和代表断面II-II′流速为2.97 m/s、泥石流峰值流量为327.89 m~3/s、泥石流整体冲击力为36.23KN等动力学特征参数。(4)通过室内模拟试验从颗粒级配、初始含水率、物源堆积方式三个影响泥石流起动的因素出发,控制其他变量相同,研究得出细颗粒含量越多,泥石流起动的临界水量越小,不均匀系数Cu越大,泥石流越不容易起动;初始含水率(P)为3%~13%,初始含水率越大,泥石流起动临界水量值越大,起动物源量越大;初始含水率(P)为16%~19%,初始含水率越大,泥石流起动临界水量值越小,起动物源量越大;初始含水率(P)为15%时,在较小径流流速下泥石流很难起动,存在最不利于泥石流起动的临界初始含水率为15%;临界起动水量S_(矩形断面)S_(梯形断面)S_(三角形断面),起动物源比例S_(矩形断面)S_(梯形断面)S_(三角形断面)。根据三种因素对泥石流起动机理的影响,经回归方程探究各变量与泥石流起动临界水量的相关函数,初步得出矿渣型泥石流的起动机理。(5)根据矿渣型泥石流起动机理试验的研究现象及结果,总结出矿渣型泥石流起动的两种主要方式:侵蚀-滑塌-堵塞-溃决型和沟床揭底起动型,并分别分析两种起动方式过程的力学变化。(6)根据徐家沟矿渣型泥石流的发育特征及动力学参数研究,结合已有工程提出徐家沟矿渣泥石流“岩土工程+生物工程+监测预警”的防治模式及“沟道清理+放坡+单边防护堤+拦挡坝”的防治对策。
【图文】：

2016 年 9 月 18～20 日，攀枝花市普降暴雨，2016 年 9 月 19 日生了大规模泥石流，泥石流造成东区银江镇攀枝花村村民 2 人死亡，14 处房屋被冲毁，徐家沟下游排导槽被冲毁，多处排水涵洞被堵塞，泥于距离主沟沟口约 0.8km 的“徐家沟铁矿开采”处。由于流域内存在 2 处堆加之流域内崩塌、滑坡较发育，以及攀西地区常见的集中降雨、点暴点，其暴发泥石流造成主河河水雍高，徐家沟铁矿开采区被淤埋，道路阻，严重威胁村民的财产生命安全。本文重点探讨沟道中矿渣参与的泥石流的起动机理与防治措施，探讨基理减少矿山开采后不合理排土及堆渣引发的泥石流造成的损失，对保护和人民生命财产安全均具有重要意义。

图 1-2 徐家沟泥石流沟口全景国内外研究现状1 矿渣泥石流特征矿渣泥石流是山地矿区一种主要的自然地质灾害（张文轩，2017），主生态环境脆弱的山地矿区。其主要物源为采矿弃土废石、煤矸石、选冶炼渣等形成的松散固体，在原本具备泥石流形成条件的矿山地区，矿动中人为的改变了区域地形地貌、破坏植被、矿渣物堆置不当挤占沟床、增加了沟床的纵坡降比，这些都极大的加剧了矿区泥石流的发生与泥石流是矿山开采区主要的地质灾害类型之一，在攀西地区矿渣型泥发和严重（柳素清 等，，1987；唐邦兴，1986）。根据有关调查报告统2015），攀西地区共分布约1800多处泥石流灾害，据不完全统计,194西地区暴发泥石流110次,发生频率为62.73%。其中矿渣型泥石流约为
【学位授予单位】：成都理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：P642.23;TD771

【参考文献】

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6 刘s

本文编号：2588904