泥石流爆发突然,冲击破坏力强,是我国主要的公路水毁类型。而水石流是主要的泥石流灾害类型之一,在我国分布广泛,发育典型,灾害严重。本文主要针对水石流的冲击破坏特征,以研究水石流的液冲击为主,分析其对公路桥涵等防护构筑物的破坏机理,对沟道地形的变形特性演变机理。通过理论分析及试验研究,以随机过程分析、运动流体力学、随机信号分析理论、概率论与数理统计、应用统计学、泥石流运动力学等多方面学科交叉来分析研究水石流的瞬时流谱,瞬时加速度谱及瞬时脉动压力谱以及与沟道地形的相互作用关系。主要研究内容及创新成果如下：第一、将随机过程理论应用到水石流中,证明水石流液相瞬时流速具有可测性,同时满足平稳随机过程,具有遍历性及各态历经性。第二、根据水石流模型槽实验,实时量测水石流液相流体的瞬时流速沿断面水深分布,分析水石流液相流体断面平均紊动强度沿水深分布,证实近底部分紊动强烈,同时证明液相流速的信号为低频的或比较平稳的信号,频率一般在20HZ以内,能量主要在1OHZ范围内。而稳定频带主要集中在1HZ以内,说明流速信号在1HZ内信号集中。第三、根据测定的水石流液相流体瞬时流速信号,应用随机过程理论,建立水石流液相流体质点瞬时流速信号随机概率模型。选定测试的60组实验信号进行模拟分析,对其进行时频域转换,分析其振幅、圆频率及随机初相位角的概率分布,找出其给自的伪随机数发生器,模拟信号的构建主要由基波与多次谐波随机组成,并创建了频幅权重系数的构建原则,建立等价的模拟判定准则,模拟信号与原信号的统计特征值及谱密度函数吻合较好。第四、基于水石流液相随机质点流的流速概率模型的各种分析,通过对试验数据的多次计算和数据拟合,推导得到了水石流液相随机质点流的加速度概率模型,随机质点脉动压力的概率模型。并通过其逆过程已知脉动压力谱推导脉动流速谱,验证其推导模拟过程精确可靠。第五、根据推求的脉动压力谱,利用权法,计算出脉动压力的横向分布规律,并与地形等值线对比发现,流速大,脉动压力大,其断面冲刷深度则大,沟槽变化幅度增大。第六、分析了水石流对桥涵墩台冲击破坏机理,水石流液相对基础的冲刷逐步加大,冲刷深度超过基础埋深,基底承载力逐渐降低,导致桥墩失稳；另外由于水石流强大的冲击力,导致墩台的抗倾覆能力逐渐减弱。第七、利用随机质点瞬时流谱至脉动压力谱的转换关系,通过丁坝实测冲刷地形数据与脉动压力信号进行对比发现：脉动压力等值线发育规律与冲刷地形变化走势基本一致,同时,水流冲击力变幅与脉动压力变幅相差较大,分析原因并构建了随机流与物体作用时的能量方程,为后续的流固耦合研究打下坚实基础。