Page 76 - 水利学报2021年第52卷第3期
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图 3 粗粒土-粉质黏土混合物冲刷速率曲线
切应力，即土颗粒在起动时所受到的水流切应力，由于此时土颗粒刚发生起动现象，其相应的冲刷
速率应该是大于零而足够小的。对比分析上述学者的研究成果，作者采用 10 cm/s（3.6 mm/h）对应的
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水流切应力作为起动切应力，基于冲刷速率曲线对起动切应力进行确定 ［21］ 。
在冲刷速率-切应力曲线图中画水平线 x=3.6 mm/h，如果冲刷速率曲线与水平线存在交点，则交
点所对应横坐标的取值即为起动切应力。如果冲刷速率曲线与水平线没有交点，连接冲刷速率曲线
上冲刷速率大于 3.6 mm/h 最小的两个点，并延长该两点构成的直线，该直线与水平线 x=3.6 mm/h 相
交点对应的切应力即为起动切应力，如图 4 所示。不同粉质黏土含量情况下，三种混合土体起动切应
力的计算结果如表 2 所示。
表 2 混合土体起动切应力
G1 G2 G3
p sc/% τ c/Pa p sc/% τ c/Pa p sc/% τ c/Pa
0 0.69 0 3.46 0 5.38
20 0.92 20 3.16 20 5.25
22.5 1.29 30 3.91 30 6.45
25 1.64 32.5 8.59 32.5 9.7
30 2.0 35 12.21 35 14.09
图 4 起动切应力确定方法
三种混合土体起动切应力与粉质黏土含量的变化规律如图 5 所示。由图可知，粉质黏土含量一定
的情况下，混合土体中无黏性颗粒粒径越大其起动切应力越大。研究表明，无黏性土的起动切应力
与颗粒粒径成正相关关系 ［22］ 。当粉质黏土含量较低时，混合土体的起动以无黏性颗粒为主导，无黏
性颗粒粒径越大，混合土体起动切应力越大。当粉质黏土含量较高时，混合土体的起动以无黏性颗
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