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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 km2,主沟长6.89km,主沟平均纵比降212.6‰,矿渣物源量76.04×104m3,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/m3和代表断面II-II′流速为2.97 m/s、泥石流峰值流量为327.89 m3/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。