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泥石流灾害的溯源分析与治理 摘要泥石流地质灾害是国家防灾减灾工作重点预防和治理的六大灾种之一。一般情况下，多采用排导、拦挡的方法和措施进行预防和治理，这些方法和措施在泥石流灾害的预防、治理实践中大都收到了良好的治理效果。但在这些工程实例中，也有一些由于设计偏于保守，施用工程量大，而造成不必要的人力和资源浪费的现象。本文从另一个角度出发，采取溯源分析与施治的方法，试图引导人们进行多方面的分析研究，因地制宜地进行灾害治理，以收到更好的灾害防治效果。 关键词泥石流灾害 滑坡灾害 稳定性分析 治理工程 中图分类号 p694 文献码 b 文章编号 1000-405x（2014）-4-264-2 0引言 泥石流灾害的发育形式有水石型、泥流型和泥石型。根据其发育规模，危害对象的多少及危害程度的大小分为大型、中型和小型3类。危害形式主要表现为冲毁村镇、矿山、农田、公路及其它工程设施，破坏林木及旅游设施等。 2012年7月21日保定市涞源县境内普降暴雨，在暴雨水流的激发下，多处形成了崩塌、滑坡或泥石流地质灾害，使涞源县遭受了达10亿元的经济损失。源县南马庄乡范庄旺村沙湾近坡洼沟是泥石流灾害隐患点之一，沟口处有8户村民受到威胁，因此，该灾害点被列为重点治理对象。 1灾害体概述 1.1灾害体位置及特征 源县南马庄乡范庄旺村沙湾近坡洼沟位于涞源县城西南230方向45km处，灾害点地理坐标为东经1142302，北纬390742。 该沟自坡顶山梁脊线至坡下沟口总长218.0m；两侧坡面及坡梁仅零星分布有厚度为0.2-0.3m坡积物，绝大部分地段中风化基岩直接?露地表，局部分布被改造的强风化片麻岩。坡谷上游地段平均坡面坡度35，坡长29.30m；坡表有零星薄层坡积物分布。中上部地段平均坡面坡度30，坡长71.60m；地表堆积有较厚的碎石土和含碎石黄土状土，最大厚度为1.5m。坡谷中部以下平均坡面坡度20，坡长117.10m；多数地段基岩直接?露地表，坡积物呈分散的小块状分布，其间有几处梯田状台坎；坡体全貌见照片1。 根据前述坡谷特征，该沟具备汇水和形成泥石流灾害的条件。汇水区为中、上部坡谷，物源为坡谷中上部坡积物，流通区即中下游坡谷。因此，坡谷中上部的松散坡积物就成了泥石流灾害形成的主因。如果这段坡体不被侵润软化和下滑，泥石流灾害就不会形成。因此，将该段呈舌状顺坡分布坡体定义为泥石流沟上游形成区的“滑坡灾害隐患体”是恰当的。据此，将该段坡体按“滑坡”划定了前、后缘，并根据其发育特征确定其为一小型岩土质滑坡。 1.2地质概况 灾害形成区地貌单元处于山地区，微地貌属于山坡坡谷。该区?露地层主要为新太古界晚期庄旺沟变质钾长石花岗岩，局部地表第四系为残坡积层及冲洪积层。 该区构造单元属于中朝准地台山西断隆五台台拱之阜平穹褶束。区域构造为马庄-下关开阔褶皱区之狼牙口向斜。灾害区向南约1km为南台狼牙口断层，该断层近期活动迹象不明显，区域地壳稳定性较好。根据相关资料，本区地震设防烈度为度，地震动峰值加速度为0.10g，设计地震分组为第三组；地震动反应谱特征周期为0.45s。 1.3工程及水文地质条件 该区内分布的地层主要包括由基岩构成的坚硬岩组和由第四系构成的松散岩组两个工程地质岩组。该区地下水含水类型分为松散岩类孔隙水和基岩裂隙水。松散岩类孔隙水在非雨期整体坡谷无水；基岩裂隙水赋存于基岩地层的节理裂隙和风化裂隙中，含水层赋水性弱。区内地下水的补给来源主要为大气降水和侧向径流补给。综上所述，水文地质条件简单。 2灾害体的稳定性评价 2.1滑坡体计算剖面的确定 根据圈定滑坡体的结构特征，选取坡体主滑方向的剖面a-a剖面作为计算斜坡整体稳定性的计算剖面（图1）。 2.2计算参数选取 经对坡体土样试验值与反演计算数据进行对比和进行敏感性分析后综合取值如表1。 2.3稳定性及坡体推力计算 按极限平衡传递系数法计算坡体沿土岩结合面呈折线型滑动的安全系数。 （1）计算公式 滑动推力计算公式为：pi=fti+ipi-1-ri 其中：i=cos（i-1-i）-sin（i-1-i）tgi；ti=wisini-qicosi ri=wicosi-qisinitani+cili （2）计算工况。 一：自重（坡体自重） 二：饱水（坡体自重+暴雨） 三：地震（坡体自重+地震） （3）计算结果见表2。 2.4稳定性综合评价 参照滑坡防治工程勘查规范中坡体稳定性的分级标准据表2计算结果知，工矿一时坡体稳定性系数为2.073；工矿三时坡体稳定系数为1.709，稳定性系数均大于1.15，坡体稳定。工矿二时坡体稳定系数为1.031，稳定性系数小于1.05，坡体欠稳定，易在坡脚剪出产生折线型滑动。 3治理工程设计 3.1治理工程方案 针对灾害体剪出破坏的形成机理，治理工程设计在坡脚附近坡积物厚度较大的地带设置1道挡墙，同时，在斜坡的后缘设置1条截排水沟的工程措施进行综合治理（图1）。 3.2主要设计参数 斜坡防治工程设计参数主要为剩余下滑力验算参数和地基承载力设计参数。 （1）剩余下滑力验算参数采用表1中数据。 （2）地基承载力：土体承载力取200kpa；强风化基岩承载力取600kpa；中风化基岩承载力取2000kpa。 3.3计算工况 （1）根据前述三种计算工矿下的坡体稳定性，挡墙工程设计也采用前述三种计算工矿进行对应的设计计算。 （2）安全系数确定：工程边坡安全等级为三级，根据滑坡防治工程设计与施工技术规范，抗滑移安全系数确定为1.3，抗倾覆安全系数确定为1.5。 （3）截排水沟工程设计降雨强度为10年一遇暴雨，强度为19.76mm/h；校核降雨强度为20年一遇暴雨，强度为22.28mm/h。 3.4分项工程设计 （1）参数设计 截排水沟工程 为保证工程设施的简便实用，设计截排水沟断面形式采用梯形断面。渠底宽0.3m，外渠壁深0.5m，有效断面面积0.2375m2。截排水沟内壁采用护坡形式设置，坡面坡度55。 （a）汇水面积取平面图上的投影面积，f=1680?。 （b）地表径流系数依相关规范规定取0.25。 （c）截排水沟断面设计，根据前述暴雨设计、检核强度标准，多年平均年最大24小时暴雨量h取91.7mm，变差系数cv=0.59，cs=3.5cv，k10%=1.45，k5%=1.64。hp=kph （hp年最大24h设计暴雨量；kp模比系数）；h10%=91.71.45=133mm；h5%=91.71.64=150mm；设计降雨强度sp= h24p/241-n（mm/h）；n： 暴雨递减系数（0.60）；s10%=133/241-0.60=37.31mm；s5%=150/241-0.60 =42.07mm。 （d）计算设计汇流量：灾害区汇水面积f3km2，按设计重现期p=10年将相关数据代入公式q=spf计算汇流量为0.0083m3/s。 （e）截排水沟水力半径：根据公式r=0.5（b1+ b2）h/（ b1+h（1+a12）1/2）计算得r=0.2609。 （f）过水断面面积：根据公式q=wc和满宁公式c= ，同时考虑1.5的堵塞系数，采用公式w= ，计算得w=0.1003?（i取0.05；n取0.04）。 挡墙工程 设计挡墙高2.0m；顶宽0.6m，底宽1.10m；背坡直立，面坡坡率1：0.25，顺坡向采用水平基底，横向基底坡度20cm20cm。挡墙基础埋深1.0m，天然地基；墙体依实际地形分段砌筑，墙身设泄水孔，挡墙后设厚度0.3m的反滤层，反滤层上下用粘土止水。 3.5设计结果检算 （1）截排水沟设计检算 截排水沟断面尺寸按设计重现期p=20年进行校核，降雨强度sp取22.28mm/h，则汇流量q=0.0094（m3/s），过水断面面积w=0.1136（m2）。设计断面面积为0.5（b1+b2）h=0.5（0.3+0.65）0.5 =0.2375w，所以满足坡面截排水要求。 （2）挡墙工程设计检算 经采用理正工程计算软件对挡墙进行各工况条件下的稳定性验算，其抗滑移安全系数为2.397，大于设计值1.3；抗倾覆安全系数为7.07，大于设计值1.5，因此设计挡墙工程安全稳定。 4治理工程效益评估 通过对灾害点坡谷中上游 “物源性滑坡” 的治理，可消除该坡谷内形成危害性和危害规模更大的泥石流灾害发生的可能性，改善受危害区的地质环境和自然生态环境条件，使该区成为宜居的生活空间，使村民安居乐业；给当地社会的安全和稳定提供了可靠保障，消除