川西南高山區(qū)泥石流成因分析

川西南高山區(qū)泥石流成因分析

泥石流是指含有大量沉積物和石頭的水流，在山谷和斜坡上。這是由降水等因素形成的特殊液體，也是由重力和重力混合形成的結(jié)果。它具有明顯的矩陣性、波浪特征、直進性和高運用性。一般歷時短,來勢兇猛,破壞力極大,是水土流失最嚴重的形式之一。按頻率可將泥石流分為高頻泥石流和低頻泥石流;按粘粒含量泥石流可分為粘性泥石流和稀性泥石流。泥石流的形成必須具備3個條件:(1)特定的地質(zhì)條件:包括地形地貌、地層巖性和地質(zhì)構(gòu)造。(2)豐富的松散固體物質(zhì),固體物質(zhì)的成分、數(shù)量和補給方式,決定著泥石流的性質(zhì)、規(guī)模和危害程度。(3)豐富的降水。1地質(zhì)概況1.1油路溝網(wǎng)走向道路龍頭石水電站地處青藏高原東南緣向四川盆地過渡之川西南高山區(qū)中部。區(qū)內(nèi)山勢巍峨,河谷深切?？傮w地勢西北高,東南低。區(qū)內(nèi)主要山勢走向受區(qū)域性主干構(gòu)造控制,呈近南北向展布。出路溝位于龍頭石電站上游右岸0.7km處,出路溝流域面積78km2,總體流向近NW,距溝口約2km處由于受磨西及大渡河斷裂的影響而呈SN流向,因堅硬巖體阻擋折向流入大渡河。溝口最低高程930m,流域最高位置高程4580m,相對高差2760m,平均縱坡降159‰,溝口至出路村段,山坡比較平緩,溝谷開闊,河谷寬平均約70m左右,河床縱坡降52‰～69‰,河谷左岸出路村為一沖洪堆積臺地,地勢平緩;一級電站至三級電站之間河段,狹窄彎道較多,最窄處急彎道只有12～15m,彎道之間夾有幾處寬闊地段,河谷呈U字型。河谷兩側(cè)植被發(fā)育,樹木茂密,河床縱坡降105‰;三級電站以上河段溝谷窄,1800m高程以上河谷呈V字型,樹木茂密,河床縱坡降176‰～212‰。1.2泥盆紀沉積相出路溝出露地層主要有:澄江期的細粒花崗巖和粗?；◢弾r,震旦系下統(tǒng)的砂巖、頁巖、白云巖,泥盆系下統(tǒng)石英片巖、絹云母千枚巖、硅質(zhì)板巖、白云質(zhì)灰?guī)r,中統(tǒng)大理巖、白云巖、白云質(zhì)灰?guī)r,二疊系白云巖、灰?guī)r、泥砂巖、硅質(zhì)條帶等,三疊系上統(tǒng)長石石英砂巖、粉砂巖,并有后期侵入的少量基性巖脈。溝谷及岸坡兩側(cè)分布有第四系沖積、洪積、崩積及坡積等松散堆積物。1.3條區(qū)域性大斷裂出路溝流域內(nèi)巖層基本屬硬巖,但表層風化卸荷較嚴重,這與地質(zhì)構(gòu)造有密切的關(guān)系。出路溝內(nèi)發(fā)育有多條區(qū)域性大斷裂,由外向內(nèi)主要有:大渡河斷裂、磨西斷裂、大發(fā)斷裂、錦屏山—小金河斷裂,此外還有眾多小型斷層。地質(zhì)構(gòu)造對硬巖地區(qū)泥石流的發(fā)育起不可忽視的作用,它一方面控制地形的陡緩,一方面控制著巖體的完整程度,尤其是斷裂構(gòu)造、擠壓帶的作用最為明顯。在斷裂帶及斷裂影響帶,巖石非常破碎。2降雨主要集中在510月和69月本區(qū)氣候垂直變化大,年平均氣溫16℃。降雨主要集中在5～10月,而6～9月降雨最多,約占全年降雨量的75%。出路溝流域及周邊地區(qū)氣象資料見表1。3道溝泥石流物質(zhì)來源物源條件對泥石流的形成、補給有重要意義的是松散固體物質(zhì)的儲量,主要包括基巖風化、卸荷的產(chǎn)物,基巖殘積物及不穩(wěn)定的滑坡、崩滑體及溝床堆積體,還有與構(gòu)造有關(guān)的固體物質(zhì)如斷層破碎帶、影響帶及擠壓破碎帶,所有這些都為一定條件下泥石流的發(fā)生奠定了物質(zhì)基礎。出路溝由于眾多區(qū)域斷裂經(jīng)過本區(qū),褶皺強烈,巖石擠壓破碎,因在溝內(nèi)分布有豐富的固體物源,由溝口向上游依次有出路村滑坡、水打壩滑坡、溝口人工堆積物、沖洪積物、足富村滑坡、白塔滑塌體、泥麻子溝坡積物、瓦樓溝堆積物、兩岔河滑坡、倒岔河滑坡、正河滑坡,出路溝泥石流固體物源分布見表2。從表中可以看出固體物源類型眾多,有斷裂帶滑坡、基巖滑坡、淺表層滑坡,又有潛在滑坡體、古泥石流臺地和河岸坡積物、人工堆積物。其中最大的足富村滑坡方量可達3300萬m3。最小的泥麻子溝也有2.4萬m3?？偡搅考s50000萬m3。4出路溝泥石流物源分布影響泥石流性質(zhì)的因素很多,而地質(zhì)條件和地貌條件是泥石流形成的內(nèi)因和必要條件。出路溝河床坡降與溝坡坡度大,其中出路溝河床平均縱坡降為159‰,對泥石流的速度起著控制作用。出路溝流域內(nèi)巖層雖然基本屬于硬巖,但表層風化卸荷較嚴重,且出路溝內(nèi)發(fā)育有多條區(qū)域性大斷裂,而風化花崗巖、硅質(zhì)灰?guī)r抗沖剪能力弱,這些地質(zhì)條件都直接影響著泥石流固體物質(zhì)的數(shù)量。出路溝降雨主要集中在5～10月,而6～9月降雨最多,約占全年降雨量的75%。其中雨季降雨強度大,石棉地區(qū)最大日降雨量可達108.6mm/d。加之河床坡降大,為泥石流的水流和物質(zhì)流的下移提供了巨大的勢能。所以出路溝泥石流其爆發(fā)時間基本都集中在雨季。且其固體物源物質(zhì)特別豐富,由表2出路溝泥石流固體物源分布表可知,方量超過100萬方的滑坡就有4個。其中以白塔滑坡和足富村滑坡危害最大。足富村滑坡和白塔滑坡處于斷裂帶上,分布于出路溝的左右兩側(cè)。巖層主要為千枚巖,石英片巖,硅質(zhì)板巖,硅質(zhì)條帶,巖性破碎且易產(chǎn)生滑動。為出路溝泥石流主要物源之一。在足富村滑坡取樣進行顆分試驗可知,滑坡物質(zhì)含粘粒較高(顆分曲線見圖1)。對出路溝沿岸古泥石流進行調(diào)查發(fā)現(xiàn)有明顯的反向粒級層理,取樣做顆分試驗發(fā)現(xiàn)古泥石流沉積物粘粒含量高,可判斷此古泥石流堆積物為粘性泥石流的產(chǎn)物。在出路溝泥石流河床堆積體上找到基本保持原狀的地點,直接取大樣用稱重法測得其重度平均為22kN/m3。在出路溝大板窩子和出路村小學下游一公里處取樣進行顆分試驗,測得粘粒含量達2.5%左右。據(jù)當?shù)卮迕窕貞浤嗍髁鲃訒r有明顯的陣性,溝谷內(nèi)可見壟崗狀堆積、側(cè)積和巨石,堆積體中泥沙石塊混雜,無分選性,據(jù)重度、粘度及流態(tài)分析,出路溝2003年泥石流為粘性泥石流。所以出路溝為一高頻粘性泥石流溝,且泥石流多發(fā)生在雨季。5出路溝泥石流工程防治出路溝泥石流屬于高頻粘性泥石流。其爆發(fā)時間基本都集中在雨季。但因為其固體物源物質(zhì)特別豐富,且河床坡度比較大,瓶徑地方多,所以它不同于其他高頻泥石流,雖然植被比較好,但當降雨量較大,降雨時期較長時有可能爆發(fā)較大規(guī)模的泥石流,如2003年爆發(fā)時就造成了不小的危害。出路溝流域的居民比較多,除了中上游的十幾戶彝族老鄉(xiāng)外還有下游的出路村居民,且這幾年沿溝陸續(xù)建了一、二、三級電站,電站都處于泥石流危險區(qū)。出路溝下游約1km處就是龍頭石水電站。因此有必要對出路溝泥石流進行防治。出路溝泥石流工程防治可采用從上游穩(wěn)到中游攔再到下游排相結(jié)合的綜合防治措施。穩(wěn)是指在出路溝流域上游修建谷坊,以穩(wěn)定溝床和坡腳,起到穩(wěn)坡的作用,控制泥石流的固體物源,同時減緩上游的溝床比降,達到抑制泥石流的發(fā)生;攔是指利用攔擋,