CN110263415B - 一种高容重粘性泥石流容重计算修正方法及应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高容重粘性泥石流容重计算修正方法，属于泥石流防治工程技术领域，其特征在于，包括以下步骤：a、判断泥石流性质，确定泥石流容重范围；b、初步计算泥石流容重；c、修正泥石流容重；对泥石流的堆积扇进行粗颗粒测量，测量的堆积扇范围长和宽均在10m以上，测量堆积扇范围内所有表面的粗颗粒粒径在200mm以上的粗颗粒的长径、中径和短径，计算修正的泥石流容重值。本发明通过粗颗粒在测量范围的面积比例，计算修正泥石流容重，使得泥石流容重计算更准确，相应的泥石流的泥沙放大系数计算也更准确，泥石流的洪峰流量与冲出总量计算更加准确，为泥石流的评估与防治提供更准确的参数，利于提高泥石流防治效果。

Description

一种高容重粘性泥石流容重计算修正方法及应用
技术领域
本发明涉及到泥石流防治工程技术领域，尤其涉及一种高容重粘性泥石流容重计算修正方法及应用。
背景技术
泥石流也是山地灾害最常见的类型之一。泥石流暴发突然，破坏力强。泥石流的危害可造成区域的生态环境失衡，加剧区域的水土流失和荒漠化进程。
评估和防治泥石流中最重要的两个参数是泥石流的洪峰流量和冲出总量，而在不同频率条件下的这两个参数的计算中，都需要用清水洪峰流量乘以泥沙放大系数以及堵塞系数来计算泥石流洪峰流量，进而计算冲出总量。因此泥沙放大系数的正确计算对泥石流的正确评估和防治影响很大。泥沙放大系数的正确计算依赖于泥石流容重的正确确定。
泥石流容重有一定的范围，一般的泥石流容重范围与泥石流的性质有关，如：稀性泥石流容重范围：1.3g/cm3-1.8g/cm3；粘性泥石流容重范围：1.8g/cm3以上，其中低容重粘性泥石流容重范围：1.8g/cm3-2.0g/cm3；高容重粘性泥石流容重范围：2.0g/cm3以上，一般最大不超过2.5g/cm3；铁矿石等高密度泥沙地区除外。尽管高容重粘性泥石流的容重范围并不是很大，但是对应的泥沙放大系数变化范围很大，特别是容重在2.3g/cm3以上时，很小的容重变化会造成很大的泥沙放大系数的变化。因此准确地计算泥石流的容重对泥石流的评估和防治至关重要。
目前对高容重粘性泥石流容重的计算方法中，主要以泥石流沉积物颗粒粒径为依据，计算泥石流容重(杜榕桓，康志成，陈循谦等：云南小江泥石流综合考察与防治规划研究，重庆：科学技术文献出版社重庆分社，1987,pp100；余斌：根据泥石流沉积物计算泥石流容重的方法研究，沉积学报，2008,789-796)。但是这些方法所采用的泥石流沉积物颗粒粒径一般小于100mm，取小样；即使取大样，最大颗粒粒径也不会超过200mm，大样体积一般为1m3，而粗大颗粒的存在，最大在1000mm，甚至5000-10000mm量级，使得泥石流的容重更大，因此这些计算方法可能使得计算的容重偏小，泥沙放大系数更小。泥石流防治规范(2006年版)推荐的配方法计算泥石流容重，需加入沉积的泥沙在水桶中，颗粒粒径也不可能超过200mm，甚至于100mm就很困难。泥石流防治规范(2006年版)推荐的查表法计算泥石流容重，其结果是绝大多数容重都小于1.8g/cm3，完全不符合实际情况，与实际的泥沙放大系数偏差特别大。因此，为了更加准确地评估泥石流和更加有效地防治泥石流灾害，还需要一种更为准确的方法计算泥石流容重，进而给出准确的泥石流泥沙放大系数的计算结果。
公开号为CN 107391924A，公开日为2017年11月24日的中国专利文献公开了一种基于泥石流物源粒径参数的震区泥石流容重计算方法，其特征在于：将汶川震区泥石流物源颗粒性质应用于震区泥石流的容重预测，通过泥石流物源颗粒级配参数得到泥石流暴发时的容重，其具体计算方法如下：A、通过获取震区泥石流沟物源的参数，确定泥石流物源的有效粒径d10(mm)，有效粒径d30(mm)，中值粒径d60(mm)，不均系数CU，曲率系数CC，根据泥石流物源岩性所确定的泥石流物源固体容重γs(KN/m3)；B、通过公式确定震区泥石流的容重γ。
该专利文献公开的基于泥石流物源粒径参数的震区泥石流容重计算方法，适用于汶川震区泥石流物源中粗颗粒含量高、黏粒含量低的泥石流沟的容重预测，但不适用于高容重粘性泥石流的容重计算，不能准确计算泥石流的泥沙放大系数，因而无法为泥石流的评估与防治提供更准确的参数。
发明内容
本发明为了克服上述现有技术的缺陷，提供一种高容重粘性泥石流容重计算修正方法及应用，本发明通过初步计算高容重粘性泥石流的容重，再测量堆积扇上粗颗粒的粒径，并通过粗颗粒在测量范围的面积比例，计算修正泥石流容重，使得泥石流容重计算更准确，相应的泥石流的泥沙放大系数计算也更准确，泥石流的洪峰流量与冲出总量计算更加准确，为泥石流的评估与防治提供更准确的参数，利于提高泥石流防治效果。
本发明通过下述技术方案实现：
一种高容重粘性泥石流容重计算修正方法，其特征在于，包括以下步骤：
a、判断泥石流性质，确定泥石流容重范围
泥石流沉积物因泥石流的性质不同显现不同的沉积特征；若沉积物混杂堆积，杂基支撑，粗颗粒之间充填有细颗粒且存在粗颗粒在上，细颗粒在下的反粒径分布，则判断为高容重粘性泥石流，容重在2.0g/cm3以上；
b、初步计算泥石流容重
对泥石流沉积物取小样，进行颗粒分析，选取泥石流中颗粒粒径小于0.05mm的颗粒重量百分含量P05和泥石流中颗粒粒径大于2mm的颗粒重量百分含量P2，根据式1计算初步的泥石流容重：
D0＝r0+rvP2P05 0.35 式1
式中：
D0——初步计算的泥石流容重，g/cm3；
r0——初始容重系数，r0为1.5g/cm3；
P2——泥石流中颗粒粒径大于2mm的颗粒重量百分含量；
P05——泥石流中颗粒粒径小于0.05mm的颗粒重量百分含量；
rV——容重系数，rV为2.0g/cm3；
c、修正泥石流容重
对泥石流的堆积扇进行粗颗粒测量，测量的堆积扇范围长和宽均在10m以上，测量堆积扇范围内所有表面的粗颗粒粒径在200mm以上的粗颗粒的长径、中径和短径，并通过式2、式3和式4计算修正的泥石流容重值；
D＝D0+DD 式2
DD＝C(A/A0)0.2 式3
Figure BDA0002094977940000031
式中：
D——修正后高容重粘性泥石流容重，g/cm3；
D0——初步计算的泥石流容重，g/cm3；
DD——修正泥石流容重，g/cm3；
C——修正系数，C为0.2g/cm3；
A——泥石流堆积扇各粗颗粒面积之和，m2；
A0——测量的泥石流堆积扇范围面积，m2；
DC——测量的粗颗粒长径，m；
DZ——测量的粗颗粒中径，m；
n——测量的粗颗粒个数；
式2的计算结果，若D大于2.5g/cm3，则需修正为D＝2.5g/cm3。
所述步骤b中，泥石流沉积物取小样有随机性，若初步计算的泥石流容重D0小于2.0g/cm3，则将初步计算的泥石流容重D0改为2.0g/cm3。
本发明适用于泥石流容重范围在2.0g/cm3-2.5g/cm3内的泥石流容重计算。
进一步，本发明适用于粗颗粒测量位置在泥石流坡度为3°-10°范围内的堆积扇上。
本发明的基本原理如下：
泥石流由水与泥沙共同组成，因此其容重由水与泥沙的密度组合而成：泥石流中的泥沙越多，泥沙颗粒粒径越大，泥石流容重越大。
目前的泥石流容重计算方法仅仅考虑了泥沙的含量，对于粗颗粒在泥石流容重中所起的作用没有考虑，其主要原因是泥石流中可能有很多粗大块石，取样分析还不能考虑这部分粗大块石，如200mm以上，使得现有的泥石流容重计算方法不能考虑到泥石流中的粗大块石的作用，在计算泥石流容重时可能出现偏小的问题。本发明充分考虑到泥石流中有粗大块石的存在，在一般的泥石流容中计算的基础上，首先初步计算高容重粘性泥石流的容重，在此基础上再测量堆积扇上粗颗粒的粒径，并通过粗颗粒在测量范围的面积比例，计算修正泥石流容重，使得泥石流容重计算更准确，相应的泥石流的泥沙放大系数计算也更准确，泥石流的洪峰流量与冲出总量计算更加准确，为泥石流的评估与防治提供更准确的参数。
本发明的有益效果主要表现在以下方面：
1、本发明，“a、判断泥石流性质，确定泥石流容重范围；泥石流沉积物因泥石流的性质不同显现不同的沉积特征；若沉积物混杂堆积，杂基支撑，粗颗粒之间充填有细颗粒且存在粗颗粒在上，细颗粒在下的反粒径分布，则判断为高容重粘性泥石流，容重在2.0g/cm3以上；b、初步计算泥石流容重；对泥石流沉积物取小样，进行颗粒分析，选取泥石流中颗粒粒径小于0.05mm的颗粒重量百分含量P05和泥石流中颗粒粒径大于2mm的颗粒重量百分含量P2，根据式1计算初步的泥石流容重；c、修正泥石流容重；对泥石流的堆积扇进行粗颗粒测量，测量的堆积扇范围长和宽均在10m以上，测量堆积扇范围内所有表面的粗颗粒粒径在200mm以上的粗颗粒的长径、中径和短径，并通过式2、式3和式4计算修正的泥石流容重值；式2的计算结果，若D大于2.5g/cm3，则需修正为D＝2.5g/cm3”，作为一个完整的技术方案，较现有技术而言，首先初步计算高容重粘性泥石流的容重，在此基础上再测量堆积扇上粗颗粒的粒径，并通过粗颗粒在测量范围的面积比例，计算修正泥石流容重，使得泥石流容重计算更准确，相应的泥石流的泥沙放大系数计算也更准确，泥石流的洪峰流量与冲出总量计算更加准确，为泥石流的评估与防治提供更准确的参数，利于提高泥石流防治效果。
2、本发明，泥石流取样存在体积限制，不超过1m3，而泥石流的粗颗粒可以达到数十甚至于数百m3，仅仅取样分析泥石流容重尺度太小而不准确；在堆积扇上长宽都在10m以上的测量粗颗粒面积，使得粗颗粒测量面积可达数百甚至于数千m2，这样就弥补了取样尺度小的不足，使得计算结果更加准确。
3、本发明，考虑了粗颗粒中径在200mm以上的颗粒，弥补了取样中不可能取到200mm以上粗颗粒的缺陷，利于提高计算结果的准确性。
4、本发明，考虑到泥石流的堆积过程就是速度为0的运动过程，因此总体上长径与运动方向一致而阻力最小，短径与垂向一致而更加稳定；由此粗颗粒在堆积扇的平面上以长径与中径表现出来，长径与中径之积就是粗颗粒在堆积扇上的占地面积，这样可以很好地表达粗颗粒在泥石流中所占比例。
5、本发明，测量粗颗粒的堆积扇面积存在一个最小值100m2，可以确保计算的可靠性，但没有最大值的限制，使得在有巨大粗颗粒存在时可以测量更大的范围，进而使得测量和计算的精度更高，适用性更强。
具体实施方式
实施例1
一种高容重粘性泥石流容重计算修正方法，包括以下步骤：
a、判断泥石流性质，确定泥石流容重范围
泥石流沉积物因泥石流的性质不同显现不同的沉积特征；若沉积物混杂堆积，杂基支撑，粗颗粒之间充填有细颗粒且存在粗颗粒在上，细颗粒在下的反粒径分布，则判断为高容重粘性泥石流，容重为2.1g/cm3；
b、初步计算泥石流容重
对泥石流沉积物取小样，进行颗粒分析，选取泥石流中颗粒粒径小于0.05mm的颗粒重量百分含量P05和泥石流中颗粒粒径大于2mm的颗粒重量百分含量P2，根据式1计算初步的泥石流容重：
D0＝r0+rvP2P05 0.35 式1
式中：
D0——初步计算的泥石流容重，g/cm3；
r0——初始容重系数，r0为1.5g/cm3；
P2——泥石流中颗粒粒径大于2mm的颗粒重量百分含量；
P05——泥石流中颗粒粒径小于0.05mm的颗粒重量百分含量；
rV——容重系数，rV为2.0g/cm3；
c、修正泥石流容重
对泥石流的堆积扇进行粗颗粒测量，测量的堆积扇范围长和宽均为11m，测量堆积扇范围内所有表面的粗颗粒粒径在205mm的粗颗粒的长径、中径和短径，并通过式2、式3和式4计算修正的泥石流容重值；
D＝D0+DD 式2
DD＝C(A/A0)0.2 式3
Figure BDA0002094977940000051
式中：
D——修正后高容重粘性泥石流容重，g/cm3；
D0——初步计算的泥石流容重，g/cm3；
DD——修正泥石流容重，g/cm3；
C——修正系数，C为0.2g/cm3；
A——泥石流堆积扇各粗颗粒面积之和，m2；
A0——测量的泥石流堆积扇范围面积，m2；
DC——测量的粗颗粒长径，m；
DZ——测量的粗颗粒中径，m；
n——测量的粗颗粒个数；
式2的计算结果，若D大于2.5g/cm3，则需修正为D＝2.5g/cm3。
“a、判断泥石流性质，确定泥石流容重范围；泥石流沉积物因泥石流的性质不同显现不同的沉积特征；若沉积物混杂堆积，杂基支撑，粗颗粒之间充填有细颗粒且存在粗颗粒在上，细颗粒在下的反粒径分布，则判断为高容重粘性泥石流，容重在2.0g/cm3以上；b、初步计算泥石流容重；对泥石流沉积物取小样，进行颗粒分析，选取泥石流中颗粒粒径小于0.05mm的颗粒重量百分含量P05和泥石流中颗粒粒径大于2mm的颗粒重量百分含量P2，根据式1计算初步的泥石流容重；c、修正泥石流容重；对泥石流的堆积扇进行粗颗粒测量，测量的堆积扇范围长和宽均在10m以上，测量堆积扇范围内所有表面的粗颗粒粒径在200mm以上的粗颗粒的长径、中径和短径，并通过式2、式3和式4计算修正的泥石流容重值；式2的计算结果，若D大于2.5g/cm3，则需修正为D＝2.5g/cm3”，作为一个完整的技术方案，较现有技术而言，首先初步计算高容重粘性泥石流的容重，在此基础上再测量堆积扇上粗颗粒的粒径，并通过粗颗粒在测量范围的面积比例，计算修正泥石流容重，使得泥石流容重计算更准确，相应的泥石流的泥沙放大系数计算也更准确，泥石流的洪峰流量与冲出总量计算更加准确，为泥石流的评估与防治提供更准确的参数，利于提高泥石流防治效果。
实施例2
一种高容重粘性泥石流容重计算修正方法，包括以下步骤：
a、判断泥石流性质，确定泥石流容重范围
泥石流沉积物因泥石流的性质不同显现不同的沉积特征；若沉积物混杂堆积，杂基支撑，粗颗粒之间充填有细颗粒且存在粗颗粒在上，细颗粒在下的反粒径分布，则判断为高容重粘性泥石流，容重为2.2g/cm3；
b、初步计算泥石流容重
对泥石流沉积物取小样，进行颗粒分析，选取泥石流中颗粒粒径小于0.05mm的颗粒重量百分含量P05和泥石流中颗粒粒径大于2mm的颗粒重量百分含量P2，根据式1计算初步的泥石流容重：
D0＝r0+rvP2P05 0.35 式1
式中：
D0——初步计算的泥石流容重，g/cm3；
r0——初始容重系数，r0为1.5g/cm3；
P2——泥石流中颗粒粒径大于2mm的颗粒重量百分含量；
P05——泥石流中颗粒粒径小于0.05mm的颗粒重量百分含量；
rV——容重系数，rV为2.0g/cm3；
c、修正泥石流容重
对泥石流的堆积扇进行粗颗粒测量，测量的堆积扇范围长和宽均为12m，测量堆积扇范围内所有表面的粗颗粒粒径为210mm的粗颗粒的长径、中径和短径，并通过式2、式3和式4计算修正的泥石流容重值；
D＝D0+DD 式2
DD＝C(A/A0)0.2 式3
Figure BDA0002094977940000071
式中：
D——修正后高容重粘性泥石流容重，g/cm3；
D0——初步计算的泥石流容重，g/cm3；
DD——修正泥石流容重，g/cm3；
C——修正系数，C为0.2g/cm3；
A——泥石流堆积扇各粗颗粒面积之和，m2；
A0——测量的泥石流堆积扇范围面积，m2；
DC——测量的粗颗粒长径，m；
DZ——测量的粗颗粒中径，m；
n——测量的粗颗粒个数；
式2的计算结果，若D大于2.5g/cm3，则需修正为D＝2.5g/cm3。
所述步骤b中，泥石流沉积物取小样有随机性，若初步计算的泥石流容重D0小于2.0g/cm3，则将初步计算的泥石流容重D0改为2.0g/cm3。
泥石流取样存在体积限制，不超过1m3，而泥石流的粗颗粒可以达到数十甚至于数百m3，仅仅取样分析泥石流容重尺度太小而不准确；在堆积扇上长宽都在10m以上的测量粗颗粒面积，使得粗颗粒测量面积可达数百甚至于数千m2，这样就弥补了取样尺度小的不足，使得计算结果更加准确。
实施例3
一种高容重粘性泥石流容重计算修正方法，包括以下步骤：
a、判断泥石流性质，确定泥石流容重范围
泥石流沉积物因泥石流的性质不同显现不同的沉积特征；若沉积物混杂堆积，杂基支撑，粗颗粒之间充填有细颗粒且存在粗颗粒在上，细颗粒在下的反粒径分布，则判断为高容重粘性泥石流，容重为2.25g/cm3；
b、初步计算泥石流容重
对泥石流沉积物取小样，进行颗粒分析，选取泥石流中颗粒粒径小于0.05mm的颗粒重量百分含量P05和泥石流中颗粒粒径大于2mm的颗粒重量百分含量P2，根据式1计算初步的泥石流容重：
D0＝r0+rvP2P05 0.35 式1
式中：
D0——初步计算的泥石流容重，g/cm3；
r0——初始容重系数，r0为1.5g/cm3；
P2——泥石流中颗粒粒径大于2mm的颗粒重量百分含量；
P05——泥石流中颗粒粒径小于0.05mm的颗粒重量百分含量；
rV——容重系数，rV为2.0g/cm3；
c、修正泥石流容重
对泥石流的堆积扇进行粗颗粒测量，测量的堆积扇范围长和宽均为13m，测量堆积扇范围内所有表面的粗颗粒粒径为220mm的粗颗粒的长径、中径和短径，并通过式2、式3和式4计算修正的泥石流容重值；
D＝D0+DD 式2
DD＝C(A/A0)0.2 式3
Figure BDA0002094977940000081
式中：
D——修正后高容重粘性泥石流容重，g/cm3；
D0——初步计算的泥石流容重，g/cm3；
DD——修正泥石流容重，g/cm3；
C——修正系数，C为0.2g/cm3；
A——泥石流堆积扇各粗颗粒面积之和，m2；
A0——测量的泥石流堆积扇范围面积，m2；
DC——测量的粗颗粒长径，m；
DZ——测量的粗颗粒中径，m；
n——测量的粗颗粒个数；
式2的计算结果，若D大于2.5g/cm3，则需修正为D＝2.5g/cm3。
所述步骤b中，泥石流沉积物取小样有随机性，若初步计算的泥石流容重D0小于2.0g/cm3，则将初步计算的泥石流容重D0改为2.0g/cm3。
本发明适用于泥石流容重范围在2.0g/cm3-2.5g/cm3内的泥石流容重计算。
考虑了粗颗粒中径在200mm以上的颗粒，弥补了取样中不可能取到200mm以上粗颗粒的缺陷，利于提高计算结果的准确性。
实施例4
一种高容重粘性泥石流容重计算修正方法，包括以下步骤：
a、判断泥石流性质，确定泥石流容重范围
泥石流沉积物因泥石流的性质不同显现不同的沉积特征；若沉积物混杂堆积，杂基支撑，粗颗粒之间充填有细颗粒且存在粗颗粒在上，细颗粒在下的反粒径分布，则判断为高容重粘性泥石流，容重为2.3g/cm3；
b、初步计算泥石流容重
对泥石流沉积物取小样，进行颗粒分析，选取泥石流中颗粒粒径小于0.05mm的颗粒重量百分含量P05和泥石流中颗粒粒径大于2mm的颗粒重量百分含量P2，根据式1计算初步的泥石流容重：
D0＝r0+rvP2P05 0.35 式1
式中：
D0——初步计算的泥石流容重，g/cm3；
r0——初始容重系数，r0为1.5g/cm3；
P2——泥石流中颗粒粒径大于2mm的颗粒重量百分含量；
P05——泥石流中颗粒粒径小于0.05mm的颗粒重量百分含量；
rV——容重系数，rV为2.0g/cm3；
c、修正泥石流容重
对泥石流的堆积扇进行粗颗粒测量，测量的堆积扇范围长和宽均为15m，测量堆积扇范围内所有表面的粗颗粒粒径为230mm的粗颗粒的长径、中径和短径，并通过式2、式3和式4计算修正的泥石流容重值；
D＝D0+DD 式2
DD＝C(A/A0)0.2 式3
Figure BDA0002094977940000091
式中：
D——修正后高容重粘性泥石流容重，g/cm3；
D0——初步计算的泥石流容重，g/cm3；
DD——修正泥石流容重，g/cm3；
C——修正系数，C为0.2g/cm3；
A——泥石流堆积扇各粗颗粒面积之和，m2；
A0——测量的泥石流堆积扇范围面积，m2；
DC——测量的粗颗粒长径，m；
DZ——测量的粗颗粒中径，m；
n——测量的粗颗粒个数；
式2的计算结果，若D大于2.5g/cm3，则需修正为D＝2.5g/cm3。
所述步骤b中，泥石流沉积物取小样有随机性，若初步计算的泥石流容重D0小于2.0g/cm3，则将初步计算的泥石流容重D0改为2.0g/cm3。
本发明适用于泥石流容重范围在2.0g/cm3-2.5g/cm3内的泥石流容重计算。
进一步，本发明适用于粗颗粒测量位置在泥石流坡度为3°-10°范围内的堆积扇上。
考虑到泥石流的堆积过程就是速度为0的运动过程，因此总体上长径与运动方向一致而阻力最小，短径与垂向一致而更加稳定；由此粗颗粒在堆积扇的平面上以长径与中径表现出来，长径与中径之积就是粗颗粒在堆积扇上的占地面积，这样可以很好地表达粗颗粒在泥石流中所占比例。
测量粗颗粒的堆积扇面积存在一个最小值100m2，可以确保计算的可靠性，但没有最大值的限制，使得在有巨大粗颗粒存在时可以测量更大的范围，进而使得测量和计算的精度更高，适用性更强。
下面结合具体实例对本发明的实施方式进行详细说明：
具体实例1
四川省平武县南坝乡在2008年汶川地震后多次暴发泥石流，特别是在2010年8月13日暴发了群发泥石流。在对这个区域内的多个泥石流调查后，选取了6条高容重粘性泥石流为实施对象。采用本发明对高容重粘性泥石流的容重进行计算，本发明所用高容重粘性泥石流的容重计算的基本参数包括：泥石流中颗粒粒径大于2mm的颗粒重量百分含量P2、泥石流中颗粒粒径小于0.05mm的颗粒重量百分含量P05、泥石流堆积扇各粗颗粒面积之和A和测量的泥石流堆积扇范围面积A0。
根据式1-4，计算出高容重粘性泥石流的容重参数P2、P05、A和A0，并计算出初步计算的泥石流容重D0、修正泥石流容重DD和修正后高容重粘性泥石流容重D。表1为高容重粘性泥石流容重计算参数及计算结果；6条沟的高容重粘性泥石流容重计算参数和容重计算结果如表1所示。
表1平武县南坝乡泥石流修正表
沟号 P<sub>2</sub> P<sub>05</sub> A(m<sup>2</sup>) A<sub>0</sub>(m<sup>2</sup>) D<sub>0</sub>(g/cm<sup>3</sup>) D<sub>D</sub>(g/cm<sup>3</sup>) D(g/cm<sup>3</sup>)
1 0.849 0.0494 4.408 400 2.093 0.114 2.207
2 0.581 0.0628 10.683 625 2.000 0.124 2.124
3 0.794 0.0595 9.665 2500 2.091 0.092 2.183
4 0.805 0.0236 6.276 225 2.000 0.137 2.137
5 0.819 0.0382 2.242 744 2.022 0.088 2.110
6 0.720 0.0589 32.783 2500 2.034 0.118 2.152
从表1可知，修正后的高容重粘性泥石流容重都在2.11g/cm3以上，都在2.3g/cm3以下，最大1个点的容重为2.207g/cm3；而修正前计算容重为：2个为2.0g/cm3，3个在2.0g/cm3-2.1g/cm3之间。修正后容重有显著提高，但不是非常大，这与现场调查相吻合。
具体实例2
四川省安县高川乡在2008年汶川地震后多次暴发泥石流，特别是在2010年8月13日暴发了群发泥石流。在这个区域内的多个泥石流调查后，选取了5条高容重粘性泥石流为实施对象。采用本发明对高容重粘性泥石流的容重进行计算，本发明所用高容重粘性泥石流的容重计算的基本参数包括：泥石流中颗粒粒径大于2mm的颗粒重量百分含量P2、泥石流中颗粒粒径小于0.05mm的颗粒重量百分含量P05、泥石流堆积扇各粗颗粒面积之和A和测量的泥石流堆积扇范围面积A0。
根据式1-4，计算出高容重粘性泥石流的容重参数P2、P05、A和A0，并计算出初步计算的泥石流容重D0、修正泥石流容重DD和修正后高容重粘性泥石流容重D。表2为高容重粘性泥石流容重计算参数及计算结果；5条沟的高容重粘性泥石流容重计算参数和容重计算结果如表2所示。
表2安县高川乡泥石流修正表
沟号 P<sub>2</sub> P<sub>05</sub> A(m<sup>2</sup>) A<sub>0</sub>(m<sup>2</sup>) D<sub>0</sub>(g/cm<sup>3</sup>) D<sub>D</sub>(g/cm<sup>3</sup>) D(g/cm<sup>3</sup>)
1 0.816 0.0923 4.921 625 2.209 0.106 2.315
2 0.837 0.0229 2.305 900 2.000 0.085 2.085
3 0.883 0.0244 3.420 400 2.000 0.108 2.108
4 0.812 0.0060 2.779 900 2.000 0.088 2.088
5 0.853 0.0402 3.785 900 2.054 0.094 2.148
从表2可知，修正后的高容重粘性泥石流容重基本在2.088-2.315之间；而修正前计算容重为：3个为2.0g/cm3，1个在2.0g/cm3-2.1g/cm3之间，仅一个超过2.1g/cm3，为2.209g/cm3。修正后容重有显著提高，但不是非常大，这与现场调查相吻合。
综上所述，应用本发明的方法对高容重粘性泥石流容重的计算准确性较高，更接近实际情况。

Claims (4)

1.一种高容重粘性泥石流容重计算修正方法，其特征在于，包括以下步骤：
a、判断泥石流性质，确定泥石流容重范围
泥石流沉积物因泥石流的性质不同显现不同的沉积特征；若沉积物混杂堆积，杂基支撑，粗颗粒之间充填有细颗粒且存在粗颗粒在上，细颗粒在下的反粒径分布，则判断为高容重粘性泥石流，容重在2.0g/cm3以上；
b、初步计算泥石流容重
对泥石流沉积物取小样，进行颗粒分析，选取泥石流中颗粒粒径小于0.05mm的颗粒重量百分含量P05和泥石流中颗粒粒径大于2mm的颗粒重量百分含量P2，根据式1计算初步的泥石流容重：
D0＝r0+rvP2P05 0.35 式1
式中：
D0——初步计算的泥石流容重，g/cm3；
r0——初始容重系数，r0为1.5g/cm3；
P2——泥石流中颗粒粒径大于2mm的颗粒重量百分含量；
P05——泥石流中颗粒粒径小于0.05mm的颗粒重量百分含量；
rV——容重系数，rV为2.0g/cm3；
c、修正泥石流容重
对泥石流的堆积扇进行粗颗粒测量，测量的堆积扇范围长和宽均在10m以上，测量堆积扇范围内所有表面的粗颗粒粒径在200mm以上的粗颗粒的长径、中径和短径，并通过式2、式3和式4计算修正的泥石流容重值；
D＝D0+DD 式2
DD＝C(A/A0)0.2 式3
Figure FDA0002094977930000011
式中：
D——修正后高容重粘性泥石流容重，g/cm3；
D0——初步计算的泥石流容重，g/cm3；
DD——修正泥石流容重，g/cm3；
C——修正系数，C为0.2g/cm3；
A——泥石流堆积扇各粗颗粒面积之和，m2；
A0——测量的泥石流堆积扇范围面积，m2；
DC——测量的粗颗粒长径，m；
DZ——测量的粗颗粒中径，m；
n——测量的粗颗粒个数；
式2的计算结果，若D大于2.5g/cm3，则需修正为D＝2.5g/cm3。
2.根据权利要求1所述的一种高容重粘性泥石流容重计算修正方法，其特征在于：所述步骤b中，泥石流沉积物取小样有随机性，若初步计算的泥石流容重D0小于2.0g/cm3，则将初步计算的泥石流容重D0改为2.0g/cm3。
3.根据权利要求1所述的一种高容重粘性泥石流容重计算修正方法的应用，其特征在于：适用于泥石流容重范围在2.0g/cm3-2.5g/cm3内的泥石流容重计算。
4.根据权利要求1所述的一种高容重粘性泥石流容重计算修正方法的应用，其特征在于：适用于粗颗粒测量位置在泥石流坡度为3°-10°范围内的堆积扇上。
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