《富冰碎屑流啟動敏感因素及運移特性研究》是依託河海大學，由祁長青擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：富冰碎屑流啟動敏感因素及運移特性研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：祁長青
- 依託單位：河海大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
多年凍土對氣候升溫非常敏感，全球氣候變暖導致寒區碎屑流災害頻發。然而到目前為止，對於寒區碎屑流的啟動和運移特性仍然缺乏足夠的了解。本項目從青藏高原冰緣區碎屑流源堆積體入手，獲得堆積體的基本特徵參數，運用數值模型預測其在氣候升溫條件下的熱狀態變化；建立室內尺寸模型，模擬斜坡堆積體在氣候升溫和地表水入滲條件下的破壞過程，評價碎屑流對環境條件的敏感性；製備不同含冰量碎屑流試樣，模擬碎屑流的運移過程，建立碎屑流的摩擦係數與運移過程動態物理力學參數的關係；在實驗結果的基礎上，對現有碎屑流兩相耦合力學模型進行擴充，建立考慮地下冰相變和碎屑流強度隨過程弱化的富冰碎屑流兩相耦合力學模型。對典型富冰碎屑流源區堆積體失穩和運移過程進行預測和模轎您鴉擬，為多年凍土區碎屑流災害的預防和治理提供參考和建議。
結題摘要
以青懂諒備藏高原崑崙山口附近多年凍土區土石堆積體為研究對象，進行了詳細的現場調查，獲得了寒區堆積體的組成成分，結構特徵，溫度和含冰（水）量等相關參數。調查顯示寒區土石堆積體具有獨特的三層結構：塊碎石層，土石混合層和富冰層；建立了寒區堆積體邊坡物理試驗模型，模擬氣候變化條件下邊坡內部的含水（冰）量變化和凍融變形情況，通過數值模型試驗來預測邊坡的長期穩定性。結果顯示外界溫度變化引起邊坡內部水分重分布，水分在上限以上聚集，為碎屑流災害的發生提供了便利；通過室內試驗和數值模擬相結合的手段，對外部降雨入滲條件下，碎屑堆積體邊坡的含水量和變形情況進行旋滲鴉了研究，結果顯示隨著降雨次數的增加，表面細小顆粒隨雨水逐漸流失，形成表層鬆散碎石結構。降雨使得邊坡上限以上含水量劇增，邊坡凍融變形增大，在上限附近形成連續貫通的塑性區，極有可能引發碎屑流災害的發生；通過室內力學試驗，研究了土石混合體在不同含水量、不同溫度條件下的強度和力學參數變化情況。結果顯示，土石混合體在凍結狀態下強度較大，但在完全融化以後，強度大大下降。在負溫情況下，土石混合體的強度隨著溫度的降低迅速增加，但當溫度低於-5℃時，強度曲線趨於平緩。土石混合體的強度在負溫條件隨著含水量的增大先增加，當含水量超過臨界值時，其強度又會減少，本項目土石混合體的臨界含水量處於10%-12之間；通過物理模型試驗，研究了含冰碎屑流的運移特性，結果顯示隨著碎屑流的運移，其運移狀態逐漸由顆粒滾動狀態向整體的塑性流動狀態轉變，其粘滯性增大而摩擦係數減小；建立了富冰碎屑流運移數值模型，對研究區的碎屑流源區堆積體邊坡進行模擬，分析了氣候升溫條件下，富冰碎屑堆積體的失穩和碎屑流啟動、運移過程。結果顯示邊坡在凍結時由於具有較高強度而不會發生破壞。在氣候升溫條件下，融化的土石混合體在重力的作用下沿坡鍵重面向提樂設下運移，形成碎屑流府祖贈束災害。碎屑流經歷加速和減速穩定拔凳祝主兩個過程，最後在坡腳平緩處堆積。
