“5.12”汶川地震对岩土体的强烈扰动,为震后极重灾区泥石流提供了巨量的松散固体物源,并且改变了震后泥石流源区砾石土体的结构和物理力学性质,造成泥石流发育环境背景和形成条件的强烈改变,导致地震灾区震后泥石流具有高频、群发、突发、超大规模、危害大和潜伏性等特点。震后几个雨季泥石流活动的事实已经证明未来很长一段时间内地震灾区暴雨泥石流的发生将更加频繁,泥石流的监测预警将是及时有效而经济合理的防灾减灾手段。因此,弄清灾区泥石流源区岩土体的物理力学性质,针对灾区泥石流物源的特点和形成特征条件,遴选合适的泥石流监测预警指标,并且提出相关的临界阈值是十分重要和具有现实意义的。　　 本文以汶川地震极重灾区为主要研究区,在广泛调阅国内外文献资料和大量野外调查的基础上,总结分析震后泥石流成灾条件和形成条件的变化;选择典型泥石流沟谷源区土体开展室内力学试验,研究地震极重灾区泥石流源区砾石土体的物理力学性质,结合震后大量堆积砾石土体特定的物理力学性质和泥石流成灾条件,选取典型研究区域进行野外原型泥石流起动人工降雨试验,分析试验研究区松散堆积砾石土体起动形成泥石流的临界阈值条件,结合室内实验结果以及历史泥石流灾害降雨资料等,提出震后灾区松散土体破坏起动时的土体含水量、孔隙水压力以及降雨量等特征阈值,为泥石流监测预警提供服务。主要研究内容和结论如下:　　 (1)震后泥石流的发育环境背景条件发生了显著的变化,主要表现在地质灾害发育,植被破坏严重,流域微地貌变化明显和水文条件发生的变化。这一变化改变了原来的坡面径流和流域汇流条件,进而改变了震后泥石流的形成条件,强震产生的巨量固体松散物质以及强扰动对固体物质物理力学性质的改变就成了震后泥石流活动特征变化和形成条件变化的主要原因。　　 (2)对地震灾区典型泥石流沟谷源区砾石土体级配、密度和含水量等结构特征进行分析。结果表明地震崩塌滑坡堆积砾石土体砾石含量高达40%以上,粘粒含量基本都小于2%;砾石土体的天然密度为1.6-1.8g/cm3,干密度介于1.5-1.6g/cm3之间;砾石土天然含水量位于6%-11%之间,土体含水量沿深度变化明显,超过20cm深度土体含水量明显减小,并且不同岩性土体的含水量变化差异较大,土体深部含水量变化情况主要受其结构和渗透性的影响。　　 (3)对典型泥石流沟谷源区砾石土体进行不同含水率、不同干密度直剪强度特征的试验研究。建立了砾石土强度与含水率以及干密度的关系,土体干密度(密实度)对其抗剪强度影响很大,在相同密度条件下,当土体含水量达到15%后,土体的抗剪强度迅速降低,处于失稳的临界状态。　　 砾石土的CU试验应力-应变曲线为典型的应变硬化型曲线,应力应变曲线中峰值不明显,表现出较高的偏应力,试样始终保持剪胀性状。土体在达到一定饱和度之后,其强度迅速降低,孔隙水压力迅速增加,此时砾石土的抗剪强度较低,和饱和状态下相差不大,土体的破坏应在土体达到饱和状态之前,即土体为非饱和起动。　　 (4)选择重点典型区域(北川化石板沟)松散堆积砾石土体进行大型原型野外人工降雨泥石流起动试验,分析同一初始含水量和密度状态条件下,砾石土体对不同降雨强度的响应变化。历次人工降雨试验土体大规模破坏形成泥石流时的含水量基本呈平稳趋势,土体孔隙水压力伴随泥石流的形成过程具有明显的陡涨陡落过程,并且随雨强的增大略显增长趋势,土体大规模破坏起动形成泥石流所需的时间随降雨强度的增加呈现明显减小趋势。　　 (5)将地震灾区典型泥石流沟砾石土物理力学性质试验结果,与泥石流起动人工降雨原型试验过程现象及数据结果和震后泥石流历史降雨数据进行综合对比分析,分析了试验研究区泥石流起动临界条件,并给出相关监测预警阈值。结果表明砾石土体处于失稳临界状态时的含水量为15%-18%,大范围破坏形成泥石流形成时的含水量为21%-24%左右;土体在破坏形成泥石流前的孔隙水压力存在一个陡涨陡落的过程;泥石流起动的平均激发降雨强度约为24-28mm/h。