蒋家沟泥石流阻力的无量纲参数分析

摘要

流速作为泥石流防治工程的重要参数之一,泥石流阻力的大小对其计算过程至关重要.但关于泥石流内部应力变化对阻力影响的研究甚少.本文利用东川蒋家沟泥石流观测数据,反算曼宁系数来表达泥石流运动过程中受到的综合阻力,并利用拜格诺数、萨维奇数和摩擦数三个无量纲参数,分析它们和阻力之间的关系.结果表明:粘性和稀性泥石流的拜格诺数和萨维奇数均小于临界值;粘性泥石流摩擦数大于临界值,而稀性泥石流摩擦数小于临界值.因此,颗粒接触摩擦对粘性泥石流运动的贡献程度超过了粘性剪切应力和颗粒碰撞产生的离散应力,粘性剪切应力对稀性泥石流运动的贡献程度超过了颗粒碰撞产生的离散应力和颗粒接触产生的摩擦应力.蒋家沟粘性泥石流和稀性泥石流阻力与拜格诺数、萨维奇数的相关性较弱,与摩擦数关系非常密切,且随着摩擦数的增大综合阻力不断增大.水石流的相对流速随流深的增大而增大,但是粘性泥石流和稀性泥石流的相对流速随流深的增大而减小.本研究结果有望加深对泥石流阻力规律的认识.