1.4　研究内容、技术路线与创新点

1.4.1　主要研究内容与技术路线

本书针对栾川县沟道泥石流堆积体启动问题，通过对野外泥石流现场采集的调查数据和相关研究资料进行分析，归纳总结了国内外对泥石流预测预报研究的大量文献，并对研究区沟道泥石流堆积体的岩土特性进行实验研究，采用物理模型试验来对泥石流的启动过程进行模拟，对研究区沟道泥石流堆积体泥石流启动形成规律进行分析总结，结合SPH软件对泥石流启动过程进行数值模拟，得出其启动机制的理论分析结果。

（1）研究区自然地理背景条件及泥石流发育特征。通过野外调查和资料收集，阐明研究区的自然地理条件、气象水文条件、工程地质条件和人类工程活动等。在整理收集野外调查资料基础上，查明研究区泥石流形成的三个基本条件：地形地貌、降雨和物源。对典型沟道泥石流堆积体启动形成的泥石流发育特征进行分析。

（2）研究区典型泥石流形成原因分析及主要物理力学参数的获取。通过实验对物源堆积体的基本物理特性进行研究，揭示其主要黏土矿物成分、级配特征、液塑限指数、渗透特性。并对不同级配的物源土体超径部分等量替换处理后进行饱和三轴剪切试验，分析土样的应力应变、孔隙水压力以及应力路径特征，得出不同密度、不同级配的土样抗剪指标，并拟合出相应的关系式。初步分析这些特征与泥石流形成的内在联系。

（3）研究区泥石流物理模型试验。以研究区内的典型沟道泥石流堆积体的重塑样作为试验对象，通过自行设计的模型槽在室内进行泥石流启动模型试验，模型槽尺寸为1.5m×0.5m×0.8m。主要研究不同降雨条件、不同沟床坡度及不同径流坡度下分别导致沟道泥石流堆积体启动的影响。在不同试验情况下获取泥石流形成过程中含水率、孔隙水压力、时间等的变化规律，分析该类型泥石流的形成原因及启动机制。

（4）研究区泥石流的数值模拟。根据试验获取的物源土体主要力学参数，结合物理模型试验所得实验结果与分析，利用流体模拟软件SPH来对该典型泥石流的形成过程进行模拟。并利用2010年7月24日该泥石流爆发的条件来进行应用验证。最后，根据该类型的泥石流启动条件来对其爆发进行分析预测。

本书研究的技术路线如图1-1所示。

1.4.2　主要创新点

本书的主要创新之处：

（1）首先在根据对沟道泥石流堆积体为物源的泥石流进行基本参数试验的基础上，获取其特征参数；然后再对该类型的泥石流进行物理模型试验，工况采用正交设计，分别改变其沟床坡度、前期降雨和当期降雨条件，得出各因子变化下泥石流形成过程中含水率、孔隙水压力、温度等的变化规律，以及启动所需条件。

（2）根据参数试验和物理模型试验结果，分析沟道泥石流堆积体作为物源的泥石流启动原因，得出该类型泥石流的启动机制；并利用SPH软件对典型泥石流启动过程进行数值模拟，对得出的启动机制进行分析验证。

图1-1　技术路线图