泥石流工程地质研究

1、第一节 泥石流的概念及研究意义一、泥石流的定义 泥石流泥石流是指在山区一些流域内，主要是在暴雨降落时所形成的、并由固体物质（石块、沙砾、粘粒）所饱和的暂时性山地洪流。 一般地说，泥石流的组成成分是水体和岩石破坏产物。泥石流是山区特有的一种不良地质现象，它具有暴发突然、结束快速、历时短暂和破坏力却极大的特点。由大量粘性土和粒径不等的砂粒、石块组成的叫泥石流；以粘性土为主，含少量砂粒、石块、粘度大、呈稠泥状的叫泥流；由水和大小不等的砂粒、石块组成的称之水石流。理解：第一节 泥石流的概念及研究意义第一节 泥石流的概念及研究意义二、研究意义第一节 泥石流的概念及研究意义第一节 泥石流的概念及研究意义2

2、003年7月11日22时，四川省甘孜藏族自治州丹巴县发生特大泥石流灾害，造成1人死亡，50人失踪，另有71人被困。这是灾情最严重的水卡子村损毁严重的民房。 2005年10月8日，危地马拉暴雨引发的泥石流5日吞噬了危地马拉首都危地马拉城以西180公里的两个村落，1400多人失踪，生还希望渺茫。第一节 泥石流的概念及研究意义云南省建水县大箐沟泥石流地质灾害实例云南省建水县大箐沟泥石流地质灾害实例（一）泥石流特征（一）泥石流特征 大箐沟位于元江左岸，大箐沟位于元江左岸，流域面积流域面积5.8km2，主沟长，主沟长4.2km，泥石流冲出物主要，泥石流冲出物主要为矿渣，泥石流堆积扇宽约为矿渣，泥石流堆积

3、扇宽约300m，长，长180m，沟口堆积，沟口堆积物厚度物厚度1-4m，冲出物总量近，冲出物总量近8万万m3，泥痕和访问调查最，泥痕和访问调查最大流量约大流量约36m3/s，泥石流持，泥石流持续时间续时间20多分钟，泥石流冲多分钟，泥石流冲出物曾经短暂堵断元江（见出物曾经短暂堵断元江（见照片照片1）。）。第一节 泥石流的概念及研究意义照片1.大箐沟泥石流堆积扇（泥石流曾短暂阻断元江）元江第一节 泥石流的概念及研究意义二）成因分析1、采矿弃渣置于沟道内为泥石流发生提供了丰富的可移动物源。据现场不完全调查，大箐沟中下游两岸谷坡布设的采矿坑不下20口，采矿矿渣沿沟倾倒，数十万方矿渣堆积于沟道内，为泥

4、石流发生提供了丰富的可移动松散固体物源（见照片2）。照片2 .矿渣直接堆弃于沟道内，为泥石流提供固体物源第一节 泥石流的概念及研究意义 2、沟谷形态有利于泥石流形成。大箐沟属中山峡谷地貌，谷坡坡度2555。沟谷沟床以岩质为主，宽311m，主沟纵坡70279，沟床稳定，沟床堆积物以人工堆积和崩塌物质为主；支沟沟床纵坡239530，为岩质沟床，多跌坎，是泥石流加速沟段。陡峻的地形条件为泥石流形成提供了充足的势能。照片2 矿渣直接堆弃于沟道内，为泥石流提供固体物源 3、高强度降雨是灾害的直接诱发因素。5月下旬至6月上旬，建水县境内出现连续降雨天气，导致沟道松散物饱水，6月9日下午大箐沟流域出现局地暴

5、雨，暴雨迅速在沟道内转变为地表径流，并冲溃堆积于沟道内的矿渣堆积体，形成泥石流灾害。第一节 泥石流的概念及研究意义三）地质灾害发展的趋势 由于目前大箐沟沟道仍有大量的松散固体物质，在暴雨激发下仍具备发生泥石流的条件。此外，大箐沟两岸谷坡分布有多处危岩体，受人类工程活动的影响，危岩体稳定性差，而部分工棚和活动设施位于危岩体下方，直接受到威胁。因此，牛滚塘铅锌矿发生崩塌和泥石流灾害的隐患仍然很大。第一节 泥石流的概念及研究意义第一节 泥石流的概念及研究意义我国泥石流分布我国泥石流分布第一节 泥石流的概念及研究意义一、形成条件泥石流的形成必须具备以下条件 （1）地形条件：具有形成区、流通区和堆积区。

6、 （2）地质条件：松散固体来源和动能、势能 在汇水区和流通区，岩土层分布广泛、厚度大、结构松软、易风化、层理发育；泥石流流域具有不良地质构造。 （3）水文气象条件：强烈的地表径流 短时间内有强度较大的暴雨或冰川和积雪的强烈消融，或高山湖泊、水库的突然溃决等。第二节 泥石流的形成条件沉积区形成区汇水动力区物质供给区流通区河流第二节 泥石流的形成条件（1）地形条件第二节 泥石流的形成条件二、泥石流形成机制即特定的地表水流在其流域内与各种松 散土石固体物质互相作用，并形成固液两相流体，在一定的沟槽河谷中运动，并最终堆积的全部的过程以及各个阶段中内外力的作用方式。要讨论的内容：形成、发展以及消亡的全部

7、过程以及力的作用方式。第二节 泥石流的形成条件泥石流的形成机制1、根据侵蚀、搬运、滑移过程，提出了侵 蚀搬运型泥石流形成机制；侵蚀滑移型泥石流形成机制；滑移(滑坡)型泥石流形成机制；2、根据“膨胀现象”及“跃移现象”论证了河床型高浓度水流(即稀性紊流型泥石流)的形成运动机制；滑坡型泥石流形成机制；从斜坡稳定分析观点和颗粒流理论论证泥石流形成机制。第三节 泥石流的特征及分类一、泥石流地质地貌特征（例举：）形成区及类别：山区粘滞的(结构)汇水区特征：具有粘土质岩石和以蒙脱石为代表的粘土，此外还有能造成巨大山麓堆积和坚硬的石灰岩、 片岩及火成岩等不易破碎的岩块。重度：1.91.6组成：粘土组分不大于

8、固体部分的2530%；其余的为 砂、小碎石、砾石、巨砾，水是泥流组成的部分之一。泥石流保持着直线运动的方向作整体运动，在静止时固结，各组成部分不分散。破坏：位于山洪泥流经道路上的建筑物及在石流横向上的防护物受破坏，具有直进性和脉动性。第三节 泥石流的特征及分类二、泥石流的流态特征(例举模式) 泥石流流态的土力学理论根据是库仑粘滞模式，约翰逊 (1970)提出的此种模式用剪应力和剪应变率关系方程及图 s =c+n tan+bs 式中的粘聚力c和内摩擦力n tan可用屈服强 度K代替，而呈准宾汉塑性模式：s =K+bs 宾汉塑流体的s和s 之间呈线性关系。泥石流运动的产生必须克 服初始屈服强度；b

9、 、s值不能低于抗剪强度初始值而为零第三节 泥石流的特征及分类三、泥石流体的结构特征：其流体内粒状土石(其最大石块直径为 最小颗粒直径的1010倍)与水体的结合形式。石块在浆体中有悬浮、支撑和沉底三种状态冲击力大，危害严重第三节 泥石流的特征及分类四 泥石流发生的时间规律(1)季节性：我国泥石流的暴发主要是受连续降雨、暴雨，尤其是特大暴雨集中降雨的激发。因此，泥石流发生的时间规律是与集中降雨时间规律相一致，具有明显的季节性。一般发生在多雨的夏秋季节 (2)周期性 ：泥石流的发生受暴雨、洪水、地震的影响，而暴雨、洪水、地震总是周期性地出现。因此，泥石流的发生和发展也具有一定的周期性，且其活动周期

10、与暴雨、洪水、地震的活动周期大体相一致。当暴雨、洪水两者的活动周期相叠加时，常常形成泥石流活动的一个高潮 (3)泥石流的发生，一般是在一次降雨的高峰期，或是在连续降雨稍后。第三节 泥石流的特征及分类四、泥石流的分类 泥石流分类是泥石流基本理论问题之一， 它应该反映出泥石流形成机制和各类泥石 流之间的关系、泥石流形成运动过程、影响因素以及其激发活动的有关力的作用模式等。 从物质成分：水石质、泥石质及泥质。 从水体补给方式：雨水型、冰川型两类 暴发起因：融雪型泥流、溃决型泥石流、地震型 泥石流及火山型泥石流 受力性质：土力型（滑坡型和崩塌型两种）；水力型（坡面侵蚀型及河床侵蚀型）第四节 泥石流的防

11、治泥石流的防治原则针对其形成条件及形成机制以及不同性质 的泥石流类型分别对待。尽可能保持水土不产生流失，上游沟谷两 岸的斜坡予以稳定；保中游以拦挡为主，同时减缓沟床纵坡；挡下游以疏导为主，尽可能减少淤积。导第四节 泥石流的防治 工农业基本建设，以避开为宜。尽可能 做到合理布局，以少受泥石流龙头直接 威胁为宜， 交通线路的通过方案:扇前避绕，扇后避 绕及扇身通过几种可能性加以比较，选择较优方案。 不论采取何种工程措施，事先应对泥石流流速、流量以及予计拦挡导流建筑的 尺寸予以充分调查与计算，计算必须选用或建立适当的公式。第四节 泥石流的防治 安宁河断裂带上的泥石流地区铁路选线1 1、预防、预防 在上游汇水区，作好水土保持工作，如植树造林，种植草皮等；调整地表径流，横穿斜坡修建导流堤，筑排水沟系，使水不沿坡度较大处流动，以降低流速；加固岸坡，以防岩土冲刷和崩塌，尽力减少固体物质来源。 2 2、拦截、拦截 在中游流通区，设置一系列拦截构筑物，如拦截坝、拦栅、溢流坝等。以阻挡泥石流中夹带的