巖土工程勘察之泥石流課件

第三節(jié)泥石流一概述二泥石流形成條件及分類三泥石流的勘察及場地評價四泥石流防治

一概述1.什么是泥石流？泥石流(debrisflow，mudflow)是由于降水（暴雨、冰川、積雪融化水）產(chǎn)生在溝谷或山坡上的一種挾帶大量泥砂、石塊和巨礫等固體物質(zhì)的特殊洪流，是高濃度的固體和液體的混合顆粒流。2.泥石流的特點在一個地段上往往突然暴發(fā)，能量巨大，來勢兇猛，歷時短暫，且復(fù)發(fā)頻繁，因此破壞力強大。泥石流現(xiàn)象幾乎在世界上所有的山區(qū)都有可能發(fā)生，尤以最新隆起山系最為活躍，遍及全球50多個國家，如日本、美國、俄羅斯、奧地利等我國山區(qū)面積廣大，山地約占全國總面積的70%，又多處于季風氣候區(qū)，降水集中，晚近代地殼運動劇烈、地震頻繁、地形陡峭而切割破碎，泥石流現(xiàn)象普遍云南新平縣泥石流（2002年8月14日）造成40人死亡,23人失蹤,直接經(jīng)濟損失達2.28億元

2003年7月11日被稱為“美人谷”的四川省丹巴縣發(fā)生特大泥石流災(zāi)害，致使51人死亡和失蹤。9.24泥石流后的北川縣城汶川地震后的北川縣城9.24泥石流后的北川縣城造成沿河房屋被沖毀，泥石流阻斷白龍江、形成堰塞湖。舟曲縣內(nèi)三分之二區(qū)域被水淹沒。遇難1435人，失蹤330人我國泥石流分布

全國大部分地區(qū)都有泥石流分布。26個省(區(qū))分布有幾萬條泥石流溝。大致以大興安嶺—燕山—太行山—巫山—雪峰山一線為界分為兩部分，西部的高原、高山、極高山是泥石流最發(fā)育、分布最集中、災(zāi)害頻繁而又嚴重的地區(qū)；東部的平原、低山、丘陵，除遼東南山地泥石流密集外，廣大地區(qū)泥石流分布零散，災(zāi)害較少。規(guī)模比較大的地區(qū)是西南、西北和中南地區(qū)。我國地貌第一、二級階梯，包括廣闊的高原、深切割的極高山、高山和中山區(qū)，是泥石流最發(fā)育最集中的地區(qū)，泥石流溝群常呈帶狀或片狀分布。其中成片的集中在青藏高原東南緣山地、四川盆地周邊，以及隴東-陜南、晉西、冀北等以及黃土高原東緣為主的地區(qū)。二

泥石流的形成條件和分類1.形成條件（1）有利于貯集、運動和停淤的地形地貌條件；（2）有豐富的松散土石碎屑固體物質(zhì)來源；（3）短時間內(nèi)可提供充足的水源和適當?shù)募ぐl(fā)因素。2.工程分類（1）定性指標—根據(jù)泥石流的特征和流域特征劃分

高頻泥石流低頻泥石流泥石流特征劃分依據(jù)：發(fā)生周期、固體物質(zhì)來源、暴雨強度、形成的主要因素、泥石流的規(guī)模。泥石流流域劃分依據(jù)：分布區(qū)特征、溝谷和堆積區(qū)特征、泥石流溝床坡降比。地形條件地貌條件是形成泥石流的內(nèi)因和必要條件，制約著泥石流的形成和運動，影響泥石流的規(guī)模和特性。泥石流總是發(fā)生在陡峻的山岳地區(qū)，一般是順著縱坡降較大的狹窄溝谷活動的，可以是干涸的嶂谷、沖溝，也可以是有水流的河谷。泥石流形成的地貌條件：主要是泥石流溝溝床比降、溝坡坡度、坡向、集水區(qū)面積和溝谷形態(tài)等每一處泥石流自成一個流域。典型的泥石流流域可劃分為形成區(qū)、流通區(qū)和堆積區(qū)三個區(qū)段：（2）定量指標在泥石流類別的基礎(chǔ)上又劃分為三個亞類：即破壞程度為嚴重、中等、輕微的泥石流。

流域面積；

固體物質(zhì)一次沖出量；

泥石流溝谷的爆發(fā)流量；

泥石流堆積區(qū)的面積。典型泥石流流域示意圖Ⅰ－泥石流形成區(qū)；Ⅱ－泥石流流通區(qū)；Ⅲ－泥石流堆積區(qū)；Ⅳ－泥石流堵塞河流形成的湖泊；1－峽谷；2－有水溝床；3－無水溝床；4－分區(qū)界線；5－流域界線地形條件(一)形成區(qū)多為三面環(huán)山、一面出口的寬闊地段，周圍山坡陡峻，地形坡度多為30°～60°，溝床縱坡降可達30°以上。(二)流通區(qū)該區(qū)是泥石流搬運通過的地段，多系狹窄而深切的峽谷或沖溝，谷壁陡峻而縱坡降較大，且多陡坎和跌水。當縱坡陡而順直時，泥石流流途通暢，可直瀉下游，能量大。反之則易堵塞停積或改道，削弱能量。(三)堆積區(qū)一般位于出山口或山間盆地邊緣，地形坡度通常小于5°。由于地形豁然開闊平坦，泥石流動能急劇降低，最終停積下來，形成扇形、錐形或帶形堆積灘。我國易發(fā)育和形成泥石流的巖層主要有以下幾類：(1)新生界地層：為固結(jié)較差的粘土巖類和各種成因的松散堆積物，如西南成都粘土、昔格達粘土，西北地區(qū)的黃土及含鹽地層。(2)中生界陸相地層(特別是含膏鹽紅層)：此類巖層巖石固結(jié)性差，抗剪強度低，易軟化和泥化，在干濕度變化下脹縮作用明顯，巖石表層崩解迅速，常形成較厚的碎屑層;該地層常含膏鹽，在水的長期作用下，固結(jié)力會降低甚至失去;由于軟化性大，當其處于邊坡位置，特別是當產(chǎn)狀與坡向一致時，坡面易于失穩(wěn)，產(chǎn)生滑坡，成為泥石流的物質(zhì)補給來源。(3)煤系地層。該地層為砂泥質(zhì)巖系，粘土巖類強度低，遇水易軟化。(4)含凝灰?guī)r夾層的玄武巖(5)變質(zhì)巖類：此類巖層時代古老，節(jié)理、裂隙發(fā)育，常有較厚的風化帶，特別是在水浸作用下，其中變質(zhì)礦物如絹云母、綠泥石易重新分解為粘土礦物而發(fā)生泥化，極易產(chǎn)生滑坡，形成泥石流。(6)碳酸鹽巖層。該巖層具有可溶性，在石灰?guī)r分布地區(qū)只有機械風化或寒凍風化所形成的巖塊碎屑或經(jīng)淋溶殘積紅土，成為泥石流流域固體物質(zhì)補給源時，才有可能參與泥石流活動。(7)強烈風化的花崗巖?；◢弾r在炎熱多雨的氣候條件下，易形成深厚的風化殼，厚度達到50-100米，強風化帶厚5-30米，呈砂土狀，強度低，易于泥石流發(fā)育和形成。在高寒地區(qū)以寒凍風化為主，巖體機械破碎，形成巖屑型風化殼，也利于泥石流發(fā)育。1.泥石流勘察應(yīng)在可行性研究或初步勘察階段進行，應(yīng)查明泥石流的形成條件和泥石流的類型、規(guī)模、發(fā)育階段、活動規(guī)律，并對工程場地做出適宜性評價，提出防治方案的建議。2.泥石流勘察應(yīng)以工程地質(zhì)測繪和調(diào)查為主，測繪范圍應(yīng)包括溝谷至分水嶺的全部地段和可能受泥石流影響的地段。3.當需要對泥石流采取防治措施時，應(yīng)進行勘探測試，進一步查明泥石流堆積物的性質(zhì)、結(jié)構(gòu)、厚度、固體物質(zhì)含量、最大粒徑、流速、流量、沖出量和淤積量。4.泥石流地區(qū)工程建設(shè)適宜性的評價。5.泥石流巖土工程勘察報告三泥石流勘察與場地評價泥石流的工程地質(zhì)測繪⑴冰雪融化和暴雨強度一次最大降雨量、平均及最大流量、地下水活動等情況；⑵地形地貌特征，包括溝谷的發(fā)育程度、切割情況、坡度、彎曲、粗糙程度，并劃分泥石流的形成區(qū)、流通區(qū)和堆積區(qū)，圈繪整個溝谷的匯水面積；⑶形成區(qū)的水源類型、水量、匯水條件、山坡坡度，巖層性質(zhì)和風化程度；查明斷裂、滑坡、崩塌、巖堆等不良地質(zhì)作用的發(fā)育情況及可能形成泥石流固體物質(zhì)的分布范圍、儲量；⑷流通區(qū)的溝床縱橫坡度、跌水、急彎等特征；查明溝床兩側(cè)山坡坡度、穩(wěn)定程度、溝床的沖淤變化和泥石流的痕跡；⑸堆積區(qū)的堆積扇分布范圍，表面形態(tài)，縱坡，植被，溝道變遷和沖淤情況；查明堆積物的性質(zhì)、層次、厚度、一般粒徑和最大粒徑；判定堆積區(qū)的形成歷史、堆積速度估算一次最大堆積量；(6)泥石流溝谷的歷史，歷次泥石流的發(fā)生時間、頻數(shù)、規(guī)模、形成過程、暴發(fā)前的降雨情況和暴發(fā)后產(chǎn)生的災(zāi)害情況；⑺開礦棄渣、修路切坡、砍伐森林、陡坡開荒和過度放牧等人類活動情況；⑻當?shù)胤乐文嗍鞯慕?jīng)驗。泥石流地區(qū)工程場地適宜性評價內(nèi)容⑴Ⅰ1類和Ⅱ1類泥石流溝谷不應(yīng)作為工程場地，各類線路宜避開；⑵Ⅰ2類和Ⅱ2類泥石流溝谷不宜作為工程場地，當必須利用時應(yīng)采取治理措施；線路應(yīng)避免直穿堆積扇，可在溝口設(shè)橋(墩)通過；⑶Ⅰ3類和Ⅱ3類泥石流溝谷可利用其堆積區(qū)作為工程場地，但應(yīng)避開溝口；線路可在堆積扇通過，可分段設(shè)橋和采取排洪、導(dǎo)流措施，不宜改溝、并溝；⑷當上游大量棄渣或進行工程建設(shè)，改變了原有供排平衡條件時，應(yīng)重新判定產(chǎn)生新的泥石流的可能性。泥石流勘察報告內(nèi)容⑴泥石流的地質(zhì)背景和形成條件；⑵形成區(qū)、流通區(qū)、堆積區(qū)的分布和特征，繪制專門工程地質(zhì)圖；⑶劃分泥石流類型，評價其對工程建設(shè)的適宜性；⑷泥石流防治和監(jiān)測的建議。四三泥三石流防治防治三措施三：（1）生三物措三施以坡面三侵蝕三及溝三谷侵三蝕為三上的三泥石三流地三區(qū)、三應(yīng)以三生物三措施三為主三、輔三以工三程措三施；（2）工程三措施在崩三塌、三滑坡三強烈三活動三的泥三石流三發(fā)生三（形三成）三區(qū)，三應(yīng)以三工程三措施三為主三，兼三用生物三措施；（3）全流三域綜三合治三理在坡三面侵三蝕和三重力三侵蝕三兼有三的泥三石流三地區(qū)三，則三以綜三合治三理效三果最三佳。生物三措施措施三：恢復(fù)植被三和合三理耕牧。一般采用三喬、三灌、三草等三植物三進行三科學三地配三置營三造，三充分發(fā)揮其滯三留降三水，三保持三水土三，調(diào)三節(jié)徑三流等三功能三，從三而達三到預(yù)防和制三止泥三石流三發(fā)生三或減三小泥三石流三規(guī)模三，減三輕其三危害程度三的目的。特點三：具有應(yīng)用三范圍三廣，三投資三省、三風險三小，三能促三進生三態(tài)平三穩(wěn)，三改善三自然三環(huán)境三條件三，具三有生三產(chǎn)效三益，三以及三防治三作用三持續(xù)三時間三長的三特點三。生三物措三施初三期效三益一三般不三夠顯三著，三需三三五年三或更三長一三些時三間才三可發(fā)三揮明三顯作三用。工程三措施泥石三流防治三的工三程措三施是三在泥三石流三的形三成、三流通三、堆三積區(qū)三內(nèi)，三相應(yīng)三采取三蓄水三、引三水工三程，三攔擋三、支三護工三程，三排導(dǎo)三、引三渡工三程，三停淤三工程三及改三土護三坡工三程等三治理三工程三，以三控制三泥石三流的三發(fā)生三和危害。跨越工程是指三修建三橋梁三、涵三洞從三泥石三流上三方凌三空跨三越，三讓泥三石流三在其三下方三排泄。穿過工程是指三修建三隧道三、明三洞從三泥石三流下三方穿三過，三泥石三流在三其上三方排三泄。三這是三通過三泥石三流地三區(qū)的三又一三種主三要工三程形三式。防護工程是指三對泥三石流三地區(qū)三的橋三梁、三隧道三、路三基，三泥石三流集三中的三山區(qū)三變遷三型河三流的三沿河三線路三或其三他重三要工三程設(shè)三施，三作一三定的三防護三建筑三物，三用以三抵御三或消三除泥三石流三對主三體建三筑物三的沖三刷、三沖擊三、側(cè)三蝕和三淤埋三等危三害。三防護三工程三主要三有護三坡、三擋墻三、順三壩和三丁壩三等。排導(dǎo)工三程的作三用是三改善三泥石三流流三勢，三增大三橋梁三等建三筑物三的泄三洪能三力，三使泥三石流三按設(shè)三計意三圖順三利排三泄。全流三域綜三合治三理攔擋三工程是用三以控三制組三成泥三石流三的固三體物三質(zhì)和三雨洪三徑流三，削三弱泥三石流三的流三量、三下泄三總量三和能三量，三減少三泥石三流對三下游三經(jīng)濟三建設(shè)三工程三沖刷三、撞三擊和三淤積三等危三害的三工程三設(shè)施三。泥石三流的全三流域三綜合三治理三，目三的是三按照三泥石三流的三基本三性質(zhì)三，采三用多三種工三程措三施和三生物三措施三相結(jié)三合，三上、三中、三下游三統(tǒng)一三規(guī)劃三，山三、水三、林三、田三綜合三整治三，以三制止三泥石三流形三成或三控制三泥石三流危三害。三這是三大規(guī)三模、三長時三期、三多方三面協(xié)三調(diào)一三致的三統(tǒng)一三行動三。攔擋三工程這類三工程三多布三