泥石流工程地质研究培训讲义PPT61

第九章泥泥石流流工程地质质研究第一节概概述泥石流（debrisflow,mud-rockflow)又称山洪泥泥流，是发发生在山区区的一种含含有大量泥泥砂、石块块的暂时性性急水流。。它与一般山山洪活动的的根本区别别是由固体体和液体（（即土石和和水）两相相物质组成成的流体，，其中固体体物质的含含量有时可可超过水体体量。它的特点是是在一个地地段上往往往突然暴发发，能量巨巨大，来势势凶猛，历历时短暂，，且复发频频繁，因此此破坏力强强大。世界:有60多个个国家不同同程度地遭遭受泥石流流灾害，主主要是中国国、苏联、、美国、智智利、秘鲁鲁、奥地利利、意大利利、尼泊尔尔、巴基斯斯坦和日本本等。阿尔卑斯山山、比利牛牛斯山脉、、亚平宁山山脉、喀尔尔巴阡山脉脉和高加索索山脉,太平洋沿岸岸,日本山地和和安纳托里里亚西部山山地中国:据不完全统统计，有泥石流沟沟5万多条，其其中的大多多数分布在在西藏、四四川、云南南、甘肃。。四川、云云南多是雨雨水泥石流流，青藏高高原则多是是冰雪泥石石流。每年造造成的的经济济损失失高达达20亿元，，死亡亡人数数约500名。中中国有有70多座县县城，，诸多多交通通干线线，许许多工工矿民民居等等受到到泥石石流的的潜在在威胁胁。一.泥石流流概况况泥石流流的分分布，，受山山地环环境制制约，，具有有明显显的区区域性性规律律。中国泥泥石流流的密密集地地带，，是从从青藏藏高原原西端端的帕帕米尔尔高原原向东东延伸伸，经经喜马马拉雅雅山区区，穿穿越波波密——察隅山山地向向东南南呈弧弧形扩扩展，，经滇滇西北北和川川西的的横断断山区区折向向东北北，沿沿乌蒙蒙山，，北转转大凉凉山、、邛崃崃山过过秦岭岭东折折，沿沿黄土土高原原东南南部及及太行行山、、燕山山，至至辽西西、辽辽东及及长白白山地地。在地质质上近近期构构造活活动强强烈、、复杂杂，地地震频频繁而而强度度大，，崩滑滑现象象发育育；在地势势上是是我国国台阶阶式地地形转转折最最明显显之处处，地地面高高差悬悬殊、、起伏伏大；；在气候候上是是湿热热的西西南季季风和和东南南季风风向北北、西西方向向推进进，迂迂地形形升高高而易易成灾灾害暴暴雨的的地带带，降降水历历时短短，强强度大大。中国泥石流易发分区在第一阶梯内青藏高原山区，物源条件充足，但因水源条件不充分，暴雨强度和总量均较低，故属于泥石流轻度易发区。在第三阶梯内的山区，暴雨形成强度和总量均较大，但地表植被好，物源条件不很稳定，故为暴雨泥石流中度易发区。在第二阶梯内山区，主要受纬向因素决定，大体可分为三区秦岭以南广大山地，属湿润高中山区，地形差异大，雨量丰、物源沛丰富，故为暴雨泥石流极易发区。秦岭以北、阴山以南的第二阶梯中部地区，属半干旱、半湿润地区，有大片黄土和部分沙漠覆盖，物源丰富，暴雨强度大而总量不足，是暴雨泥石流的极易发区和中等易发区相间的过度区。广大的新疆，内蒙及甘、宁一部分等第二阶梯的北部，属半干旱和干旱的高中山区，有大片沙漠、黄土、戈壁，植被稀少，物源丰富而水源不足，故为泥石流轻度易发区。二.泥石流流的危危害严重地地制约约着山山区开开发建建设、、脱贫贫致富富与国国民经经济的的持续续健康康发展展，并并导致致土地地砂石石化（（荒漠漠化））程度度加快快，水水土流流失加加剧和和生态态环境境退化化等殃殃及子子孙后后代的的诸多多严重重问题题。具体表表现在在如下下四个个方面面：1、对居居民点点的危危害：：泥石石流最最常见见的危危害之之一是是冲进进乡村村、城城镇，，摧毁毁房屋屋、工工厂、、企事事业单单位及及其他他场所所、设设施。。淹没没人畜畜，毁毁坏土土地，，甚至至造成成村毁毁人亡亡的灾灾难。。2、对公公路、、铁路路的危危害：：泥石石流可可直接接埋没没车站站、铁铁路、、公路路、摧摧毁路路基、、桥涵涵等设设施，，致使使交通通中断断，还还可引引起、、正在在运行行的火火车、、汽车车颠覆覆，造造成重重大的的人身身伤亡亡事故故。有有时泥泥石流流汇入入河流流，引引起河河道大大幅度度变迁迁，间间接毁毁坏公公路、、铁路路及其其他构构筑物物，甚甚至迫迫使道道路改改线，，造成成巨大大经济济损失失。3、对水水利、、水电电工程程的危危害：：主要要是冲冲毁水水电站站、引引水渠渠道及及过沟沟建筑筑物，，淤埋埋水电电站尾尾水渠渠，并并淤积积水库库、磨磨蚀坝坝面等等。4、对矿矿山的的危害害：主主要是是摧毁毁矿山山及其其设施施，淤淤埋矿矿山坑坑道、、伤害害矿山山人员员、造造成停停工停停产，，甚至至使矿矿山报报废。。第二节节泥泥石石流的的形成成条件件降雨流域环环境地形植被松散堆堆积物物（人为为的、、自然然的））分散补补给集中补补给泥沙汇汇流（（QH）洪水汇汇流（（QB）河沟或或坡面面QB＋QH＝QCrc＜1.3tf/m3洪水水rc≥1.3tf/m3泥石流流泥石流流形成成过程程框图图泥石流流的形形成，，必须须具备备三个个基本本条件件：地地形条条件、、地质质条件件和气气象水水文条条件。。一、地地形条条件在陡峻峻的山山岳地地区，，地表表崎岖岖，高高差悬悬殊，，切割割强烈烈，是是泥石石流分分布区区的地地形特特征。。地形形高差差的大大小决决定了了势能能的大大小，，高差差越大大，势势能越越大，，形成成泥石石流的的动力力条件件越充充足。。当堆堆积于于沟谷谷内的的松散散固体体物质质在暴暴雨山山洪激激发下下形成成泥石石流后后，便便奔腾腾汹涌涌地向向下运运动。。运动动中势势能不不断转转化为为动能能，其其运动动速度度很快快，每每秒可可达数数米至至十多多米。。每一处处泥石石流自自成一一个流流域，，可划划分为为形成成区、、流通通区和和堆积积区。。(1)形形成区区位于多多为三三面环环山,一面出出口的的半圆圆形宽宽阔地地段，，周围围坡陡陡峻（（大多多30-60°°），，沟谷谷纵坡坡降可可达300以上。。斜坡坡上崩崩塌、、滑坡坡发育育，无无植被被覆盖盖，形形成区区的面面积面面积大大者可可达数数平方方公里里至数数十平平方公公里，，愈大大、坡坡面愈愈多、、山坡坡愈陡陡、沟沟壑密密度愈愈大，，则泥泥石流流集流流快、、规模模大，，且迅迅猛强强烈。。(2)流通通区多为狭狭窄而而深切切的峡峡谷或或冲沟沟，纵纵坡降降较大大，极极强的的冲刷刷能力力，将将冲刷刷下来来的土土石携携走。。流通通区纵纵坡的的陡缓缓、曲曲直和和长短短，对对泥石石流的的强度度有很很大影影响，，当顺顺直时时，流流途通通畅，，能量量大，，反之之，易易堵塞塞停积积或改改道，，削弱弱能量量。(3)堆积积区为泥石石泥物物质的的停积积场所所。位位于山山口外外或山山间盆盆地的的边缘缘，地地形较较平缓缓。形形成扇扇形、、锥形形或带带形的的堆积积体。。典型型的地地貌形形态为为洪积积扇，，呈垄垄岗起起伏、、坎坷坷不平平，大大小石石块混混杂。。由于泥泥石流流流域域具体体的地地形地地貌条条件不不同，，有些些泥石石流流流域，，上述述三个个区段段不可可能明明显分分开。。二、地地质条条件决定了了松散散固体体物质质的来来源。。地质构构造复复杂、、岩石石风化化破碎碎、新新构造造运动动活跃跃、地地震频频发、、崩滑滑灾害害多发发的地地段,为泥石石流形形成提提供了了丰富富的物物质基基础。。在形成成区内内有大大量易易于被被水流流侵蚀蚀冲刷刷的疏疏松土土石堆堆积物物，它它们的的粒度度成分分相关关悬殊殊，大大者为为数十十至上上百立立方米米的巨巨大漂漂砾，，小者者为细细砂、、粘粒粒，互互相混混杂。。一旦旦湿化化饱水水后，，则会会崩解解、软软化，，易于于坍垮垮而被被冲刷刷。因因此，，在泥泥石流流形成成区，，最常常见的的岩层层是片片岩、、千枚枚岩、、板岩岩、泥泥质岩岩、凝凝灰岩岩等软软弱岩岩层。。对于在在植被被不发发育，，岩石石物理理风化化作用用强烈烈，也也能成成为泥泥石流流提供供固体体物质质来源源。粒粒度成成分相相关悬悬殊，，大者者为数数十至至上百百立方方米的的巨大大漂砾砾，小小者为为细砂砂、粘粘粒，，互相相混杂杂。一一旦湿湿化饱饱水后后，则则会崩崩解、、软化化，易易于坍坍垮而而被冲冲刷。。因此此，在在泥石石流形形成区区，最最常见见的岩岩层是是片岩岩、千千枚岩岩、板板岩、、泥质质岩、、凝灰灰岩等等软弱弱岩层层。侏罗系系红层层中发发育的的侵蚀蚀地貌貌类型型(土林)山坡残残积物物侵蚀蚀土柱柱三、气气象水水文条条件地表径径流是是暴发发泥石石流的的动力力条件件。其其来源源于：：暴雨雨、高高山冰冰雪强强烈融融化和和水体体溃决决等。。泥石流流发生生有一一定的的地区区性和和时间间性。。在时时间上上：多多发生生在降降雨集集中的的雨季季或高高山冰冰雪强强烈消消融季季节。。通常认认为泥泥石流流的发发生与与前期期有较较长时时间的的降水水有关关。在在先有有较长长时间间降水水的情情况下下，由由于土土层含含水饱饱和，，径流流系数数加大大，汇汇流时时间缩缩短，，使地地表滑滑动力力和内内水压压力加加大，，又遇遇突发发性强强暴雨雨，就就更容容易发发生泥泥石流流。但但调查查分析析还认认为，，即使使前期期少雨雨的情情况下下，短短时间间内强强集中中暴雨雨同样样也可可以诱诱发泥泥石流流，只只是在在这种种情况况下，，暴雨雨的强强度比比前者者要大大。因因此，，汛期期季节节是泥泥石流流发生生的主主要季季节。。四.植被因因素植被的的大面面积被被破坏坏，特特别是是森林林的大大量砍砍伐，，使得得山地地地表裸露露。在降水过过程中，，雨滴直直接打击击地表，，地表土土壤受到到雨滴击溅溅，土壤结结构遭到到破坏，，降水的的下渗速度度降低，，地表产产流过程程加快。在失去了了植被截截留和阻阻滞后，，地表径流流水层很很快增厚厚，在山坡坡上加速速流动。。流动过过程中流流速加快快，冲刷力增增强，抗蚀力严严重降低低的土壤受受到严重重的冲刷刷侵蚀，，而被径径流带到到沟谷中中去。冲刷过程程不仅使使细粒物物质被带带下，粗粗颗粒物物质及大大小石块块也被坡坡面径流流夹裹到到沟道中中。(2)河河谷型型泥石流流其流域呈呈狭长条条形，固固体物质质来源于于沟谷中中分散的的坍滑体体，对流流通区和和堆积区区不能明明显分开开。第三节泥泥石流分分类一、按泥泥石流流流域形态态分类(1)标标准型型泥石流流其流域呈呈扇形，，能明显显划分出出形成区、、流通区区和堆积积区。(3)坡坡面型型泥石流流其流域呈呈斗状，，无明显显流通区区，形成成区与堆堆积区直直接相连连。二、按泥泥石流的的物质组组成分类类(1)水水石流流一般含有有非常不不均匀的的石块和和砂砾（（大于2厘米者占占80%），粉砂砂、粘土土质细粒粒物质含含量少（（5%以下）。。堆积物物常常是是很大的的粗碎屑屑物质。。稀性。。(2)泥泥石流流既含有很很不均一一的粗碎碎屑成分分（大于2厘米者占占20%~70%），，又含有有相当多多的组粒粒物质（（粉砂10~20%、粘土质质5%以上）。有一定定的粘结结性，堆堆积物常常形成了了粘结较较牢固的的土石混混合物。。稀性或或粘性。。(3)泥泥流基本上由由细碎屑屑和粘土土物质组组成（80~90%），粗碎碎屑物含含量很少少，黄土土高原地地区分布布有此类类泥石流流。稀性或粘粘性。泥石流型型泥流型水石流型型三、按泥泥石流的的流体性性质分类类(1)粘粘性泥泥石流含有大量量的细粒粒粘土物物质，固固体物质质含量占占40-60%，粘性性很大。。它的密密度大（（>1.6t/m3））。粘度大大于0.3帕秒。浮浮托力强强。有明明显的爬爬高和截截弯取直直作用，，堆积区区不发生生散流，，堆积物物无分选选性，较较密实。。(2)稀稀性泥泥石流水是主要要成分，，固体物物质占10-40%，，且细粒粒物质少少，不能能形成粘粘稠的整整体，粘粘度小于于0.3帕秒。水水泥浆速速度远远远大于石石块的运运动速度度，石块块以滚动动或跃移移方式下下泄。堆堆积区呈呈扇状散散流，将将原来的的堆积扇扇切割成成条条深深沟。堆堆积物地地面较平平坦，结结构较松松散，层层次不明明显，沿沿流途的的停积物物有一定定的分选选性。粘性泥石石流稀性泥石石流四.自然及人人为泥石石流矿渣泥石石流(云南汤丹丹)矿山弃渣渣(四川盐井井沟)一泥泥石流流堆积特特征堆积物是是泥石流流强大大的侵蚀、输移和堆积的产物。。其隐藏藏大量的的信息。。研究其其堆积物物形成过过程、组组成物质质及物化化特征、、粒度特特征、结结构特征征、地貌貌作用过过程，对对于研究究泥石流流形成历历史，运运动规律律，发展展趋势十十分重要要。（一））侵蚀蚀输移堆堆积过程程一）侵侵蚀过程程侵蚀过程程是指巨巨大能量量的泥石石流对途途径沟坡坡的破坏坏过程，，包括：：冲刷、撞撞击、震震动、掏掏刷切坡引起起斜坡失失稳。侵侵蚀的结结果使沟沟道变深深、变宽宽，并沿沿途补充充物质。。1、侵蚀方方式下切蚀侵侵：饱和前前液态的的下切侵侵蚀，饱饱和后对对沟床的的碰撞、、磨蚀、、因振动动产生沟沟床物质质液化。。强烈者者可一蚀蚀至底直直到坚硬硬基石，，如有强强烈者一一次下切切达十余余米。侧方侵蚀蚀：表现为为侧蚀沟沟岸，将将其物质质卷入流流体中，，侧蚀掏掏空坡底底，引起起坍塌、、滑坡；；曲沟段段侧蚀，，对曲流流凹岸岸强烈烈冲刷。。朔源侵蚀蚀：由于下下切侵蚀蚀迅速加加深沟谷谷后，沟沟谷源头头因重力力侵蚀作作用不断断向分水水岭方向向后退。。第四节泥泥石流流的特征征2、侵蚀特特征1）强度、、规规模大。。比水的的侵蚀强强烈的多多，如一一次可达达十余米米，侵蚀蚀模数大大（较一一般水土土流失而而言）。。2）突发性性、快速速性。有有时在数数小时或或数分钟钟内形成成巨大侵侵蚀量，，如有的的数分钟钟侵蚀量量达万余余立方米米。3）空间不不连续性性。侵蚀蚀动力来来源于物物质的重重力运动动能，其其在小流流域的狭狭窄沟道道较充分分，属于于小流域域活动，，孤立的的，地域域上不连连续。4）时间上上短暂性性。一般般活动在在几分钟钟，几小小时，最最多1—2天内完成成活动。。3、影响侵侵蚀的因因素泥石流的的稀、粘粘状态，直接影影响其结结构特征征、流速速与分布布、运动动状态。。粘性泥泥石流侵侵蚀能力力大于稀稀性泥石石流。稀稀性者以以碎屑物物摩擦、、碰撞为为主；粘粘性者冲冲击力、、震动力力巨大，，冲刷、、掏刷力力大。泥泥石流运运动动力力来自物物质重力力和水的的动力。。稀性者者，二相相流状态态（因固固、流速速不同）），边界界流速较较小，故故侵蚀力力小；粘粘性者，，动力主主要来自自固体重重力，水水失去动动力源性性质，成成为润润滑剂。。一相流流状态，，垂直及及水平分分布上流流速梯度度小，运运动速度度快。环境条件件的影响：：包括沟沟坡陡缓缓，沟道道宽窄陡陡缓变化化，沿途途被侵蚀蚀区的岩岩性，破破碎完整整性，降降水条件件影响，，植被的的影响等等。二）输移移过程指泥石流流通过流流动，将将其固体体物质由由一地移移至另一一地的过过程，它它不同于于水流对对泥沙的的输移过过程。水水流输移移时，水水是输移移介质，，泥石是是对象；；泥石流流是水、、固结合合共同完完成，粘粘性泥石石流是靠靠泥沙的的重力完完成输移移过程。。1、输移移形态紊动输移形态态：稀性泥石石流低重度、、低粘度度、结构构性差，，浆体对对流体内内部和边边界层的的减阻作作用小，，导致流流体内部部及与床床壁间摩摩擦、碰碰撞作用用强，流流体紊动动性强，，呈紊动动输移移状态。。粘性泥石石流因容重及及受力状状态不同同，具各各种输移移形态。。如：蠕动输移形态态：容重重大于2.2T/M3的泥石流流，常称称塑性性泥石流流，结构构极完整整，整体体运动性性强，流流速低（（一般<0.5m/秒）。层动输移形态态：容重重2.0——2.2T/M3,粘度高，，结构性性强，减减阻作用用大，维维系整体体运动能能力强，，内部稳稳定，运运动快速速。滑动输移形态态：下部部层动，，上部塞塞流形形态，结结构性强强，流流动快快速，冲冲击力强强，强大大浮力及及支撑能能力。介于稀性性与粘性性之间，，容重1.5——2.0T/M3，输移形形态很复复杂。如如容重1.5——1.8T/M3，一般主主体是紊紊动输输移；容容重1.8——2.0T/M3，一般主主体是层层动输移移。2、输移过过程1）断续的的阵性输移移过程过程中表表现为流流动与停停歇间断断，或快快流与慢慢流交互互，阵列列式运动动。由于于流体的的密度大大，因而而结构性性整体性性强、抗抗剪强强度大。。运动中中不断积积累运动动能量和和消耗能能量，彼彼消此长长的转化化过程。。一场泥泥石流出出现几阵阵、几十十阵至上上百阵。。2）连续性输输移过程：往往稀泥泥石流，，容重小小，河砂砂少，粘粘性、整整体性差差，抗剪剪强度小小，自由由流动大大，无需需物质积积累便能能自发沿沿沟床运运动，直直到运动动停止。。3）多次泥泥石流运运动复合：如后阵压压致前阵阵，或后后阵追逐逐前阵的的运动。。三）堆积积过程泥石流流流出山口口或流入入宽谷后后，运动动停止，，产生堆堆积，是是因为运运动速度度迅速减减小，能能量急剧剧降低。。地形开开阔使两两侧失去去边界约约束，横横向环流流获得发发展，流流体向两两侧展宽宽变薄，，摩阻力力急剧增增大，不不再运动动而停止止。堆积积类型有有：沟口堆积积过程：发生于于山区小小流域的的沟口处处，堆积积主要成成扇形、锥锥形、舌舌形。出山口口后大颗颗粒首先先发生堆堆积，在在粗大颗颗粒阻挡挡下，较较细粒物物质也随随之堆积积，形成成与山洪相相反的堆堆积系列列。当堆积积至一定定规模后后，后续续流便改道，绕道至低处处堆积。。可能一一场泥石石流多处处改道堆堆积或多多场泥石石流反复改道道，反复复堆积，形成堆堆积扇。。对于粘性泥石石流形成成垄岗堆积，由由于其结结构和整整体性，，虽然有有展宽、、平的特特征，其其整体形形态仍保保持，停停止运动动后，形形成垄岗岗堆积，，后续流流绕过垄垄岗，在在低处也也形成垄垄岗堆积积，不断断反复，，相互超覆和叠叠置，最终形形成扇形形或锥形形。舌形扇形锥形沟道堆积积过程：沟道堆积积十分丰丰富，复复杂。满床堆积积。即堆积积充满整整个沟床床，发生生于物质质供应不不足，导导致能量量不足的的情况，，稀性者者，均一一细粒的的泥石流流堆积，，无分选选，粗细细物质不不均，大大颗粒先先沉积，，细粒绕绕过粗粒粒在前缘缘形成陡陡坎，状状似龙头；粘性者者，沟内内整体堆堆积，具具有龙头头，堆积积物也可可能被后后续泥石石流再一一次侵蚀蚀、震动液化转为泥石流带带走。有时被被山洪改造形形成阶地。中泓堆积。泥石流进入入宽谷后，动动力不足，在在中泓部位发生龙岗堆积积，此堆积极易易被后续山泥泥石流改造破破坏，很难保保存。侧方堆积。多发生于粘粘性泥石流宽宽谷段，因其其结构、整体体性好，不可可能充满全谷谷，受自身动动力约束，在在一侧或两侧堆堆积，不受沟床边边界影响，形形成自由边界，流体横向比比降大。弯道超高堆积。进入弯道受受离心力影响响，流体涌向凹岸，出现超高现象。一部分分粗粒物质失失去动能形成成堆积，堆积积往往由粗粒构成。弯道抛高堆积。若弯道半半径较小，泥泥石流与沟道道强烈碰撞，，一部分流体体被击碎而上上抛，形成抛抛高流体而散散落堆积于岸岸坡上。分流堆积过程。流经经弯道时，若若超高高度超超过弯道坡高高较多，后续续流便在主河的阶地地、平台内上上形成分流并并产生堆积。。缝隙堆积过程。泥石流流堆积于沟谷谷的基石裂隙隙内，形成堆堆积的现象。。（二）堆积积物宏观构造造及结构泥石流堆积与与崩塌堆积、、河道堆积、、冰碛不同。。可从堆积物物结构构造、、地貌形态及及堆积环境等等角度进行鉴鉴别。泥石流沉积有有大小混杂、、泥砾、漂砾砾、擦痕、磨磨光面、磨圆圆度差等现象象一）宏观构造造稀性泥石流：：堆积区呈扇状散流，将原来的堆堆积扇切割成成条条深沟。。堆积物地面面较平坦，结结构较松散，，层次不明显显，沿流途的的停积物有一一定的分选性性。前端，先沉积，大大部分粗大颗颗粒位于前端端，以粗为主，粗细混杂，粗大砾相互互支撑，扁平颗粒叠瓦状微倾上游，底底部有中细粒聚集层层；中部，由于大量水水流溢出，将将细粒带入底底部，出现上部粗粒底层层细粒的构造；尾部，为挟沙流性性质以粗砂堆堆积为主，常常出现石线构造、叠瓦构造。。粘性泥石流：：堆积区不发生散流，堆积物无分选性,野外最易辨认认，泥浆将大小粒粒包裹一起，结构十分致密，细粒充填大粒粒之间，巨粒悬浮泥质支撑，前端部部扁平粒直立状状相互叠加，砾石包裹状，结构致密，，巨砾掺杂。环状流线构造、反正粒级层理理-混杂构造、底泥-混杂构造、荷载构造等二）结构特征征泥石流的结构构是由其中的的水体量与固固体物质量之之比值以及固固体物质的粒粒径级配和矿矿物成分所决决定的，存在在三种密切相相关的结构，，即网格结构构、网粒结构构和格架结构构。1网格结结构是由粘粒（包包括＜0.005mm粘粒和0.05~0.005mm粉粒)和含电解质的的水所构成的的，属细粒浆浆所固有,有松散的、较较紧密的、紧紧密的和极紧紧密的四种状状态（链状、、絮状、蜂窝窝状、聚合状状）。随着浆体中粘粘粒成分的增增加，自由水水愈来愈少，，而束缚在粘粘粒表面的水水化膜又愈来来愈薄，使粒粒间连结强度度加大。2网粒粒结构网粒结构系由由砂粒和细粒粒浆体的网格格结构所构成成，属粗粒浆浆体所固有。。分为悬着型型、过渡型、、充填型、嵌嵌入型。砂粒在链状网网格结构的细细粒浆体中处处于沉底状态态，不能形成成网粒结构；；而在其它三三种状态下就就可束缚在结结构之中构成成一个较均一一的整体结构构。含砂量愈大和和细粒浆体的的网格结构强强度愈大，则则网粒结构强强度也愈大。。3格架结结构是由石块与具具有网粒结构构的粗粒浆体体所构成，是泥石流体最最主要的结构构。石块在粗粒浆浆体中可有悬悬浮、支承和和沉底三种状状态。呈现四四类格架结构构：星悬型、、支承型、叠叠置型和锒嵌嵌型，它们的的强度也依次次增加。格架结构泥石石流体的强度度较前两种结结构要大，因因而它的冲击击力也最大。。尤其是锒嵌嵌格架结构，，当运动时整整体性强，石石块间不会发发生猛烈的撞撞击，普遍发发生力的传递递；它的冲击击力特别大，，危害最为严严重。二、泥石流地地貌特征（一）侵蚀地地貌强大冲刷、掏掏蚀、碰撞作作用，对所经经沟道改造，，破坏作用强强烈。破碎坡：泥石石流的作用，，使坡体大量量崩滑，刻蚀蚀等留下许多多沟槽，擦痕痕等行迹，形形貌好似山体体破碎。基岩谷：下蚀蚀、侧蚀、摩摩擦作用，使使基岩面下切切、擦痕、磨磨光等行迹。。角峰：两相邻邻泥石流沟发发生侧蚀后，，使分水岭强强烈破坏，解解体为许多小小山峰。（二）堆积地地貌堆积扇（锥））：主要地貌貌形式。可以以是串珠状、、上叠式、侧侧叠式、复合合式。堆积垄岗：是是堆积自重压压实作用下演演化而成，尤尤其粘性泥石石流。也有侧侧积、超高堆堆积、分流堆堆积。（三）侵蚀---堆积地貌共同作用形成成。阶地：山洪对对泥石流堆积积物的改造结结果。葫芦谷：软硬硬相间的沟谷谷，软谷段侵侵蚀加宽大量量堆积，峡谷谷难以改造很很少堆积，结结果堆积物平平面上形似葫葫芦。三、泥石流浆浆体的剪应力力泥石流体的流流变性是最基基本的性质，，它反映了流流体的结构及及强度，控制制泥石流力学学性质和运动动规律。这里里讨论泥石流流浆体（指土土粒小于2mm的那部分粗粒粒浆体）的情情况。流体在运动状状态下，有一一种抗拒内在在向前运动的的特性，称为为粘性。粘性性是流动性的的反面。运动动着的流体内内部相邻两层层间的相互作作用力，称为为流体的内摩摩擦力。它是是流体粘性的的表现，又称称为粘滞力或或粘性摩擦力力。流体流动时必必须克服内摩摩擦力而作功功，从而流体体的一部分机机械能转变为为热而损失掉掉。粘附在上板底底面的一薄层层液体也以速速度u随上板运动，，其下各层液液体的速度依依次降低，粘粘附在下板表表面的液层速速度为零。实验证明：对对于一定的液液体，内摩擦擦力F与两流体层的的速度差△u成正比；与两两层之间的垂垂直距离△y成反比；与两两层间的接触触面积S成正比，即F若把上式写成成等式，就需需引进一个比比例系数，即即µF=内摩擦力F与作用面S平行。单位面面积上的内摩摩擦力称为内内摩擦应力或或剪应力，以以表表示，于是上上式可写成上式只适用于于u与y成直线关系的的场合。当流流体在管内流流动时，径向向速度的变化化并不是直线线关系，而是是曲线关系，，则上式应改改写成式中—速度梯度，即即在与流动方方向相垂直的的y方向上流体速速度的变化率率；—比例系数，其其值随流体不不同而异，流流体的粘性愈愈大，其值愈愈大，所以称称为粘滞系数或动力力粘度，简称称为粘度。公式所显示的的关系，称为为牛顿粘性(内摩擦）定律律（牛顿1686年实验提出））。主要有蠕动流流、紊动流和和扰动流三种种，各本构方方程为：(1)蠕动流流是一种似层流流，流线大致致平行，流速速0·3～0·5米/秒以下。其流流变方程为：：蠕动流速一般般较小，流速速梯度也较小小，流体中的的石块移动和和转动缓慢，，流线略受干干扰。为了与与典型的层流流相区别，故故称蠕动流。。总之，稀性泥泥石流多呈紊紊动流。粘性性泥石流多为为扰动流。沟沟床顺直、纵纵坡平缓而石石块又较小时时，可为蠕动动流。以上各各模型都没有有考虑滑动情情况，实际上上高速运动时时滑动十分明明显。因其方程理想想化、简化、、运动的不确确定性，以上上本构方程应应用相当困难难。(2)紊动流紊动流与挟沙沙水流的紊流流大体相同。。尤其是稀性性泥石流浆体体结构十分脆脆弱，故其流流变方程与水水流紊流流变变方程相同，，即：式中：为切应力；为为泥浆浆体密度；为为混合长长度；为流速梯度；；为泥石流体中中距沟床底处处的流速速。(3)扰动流最常见的一种种流态。浆体体的结构强度度大，结构只只遭部分破坏坏。若流体中中无石块，流态则为塞塞流或层流（流速5米/秒左右）。有石块，运动中石块相互猛烈碰撞撞,流态便发生变变化,成为扰动流,其流变方程切切应力为：分别为泥石流流运动时与结结构变化和扰扰动强度有关关的修正系数数；m为指数，一般般取2；为为宾汉极限限切力；为为流流体的粘度（（似刚性系数数）；总之，稀性泥泥石流多呈紊紊动流。粘性性泥石流多为为扰动流。沟沟床顺直、纵纵坡平缓而石石块又较小时时，可为蠕动动流。以上各各模型都没有有考虑滑动情情况，实际上上高速运动时时滑动十分明明显。因其方程理想想化、简化、、运动的不确确定性，以上上本构方程应应用相当困难难。四、泥石流基基本特征值的的确定泥石流基本特特征值也称泥泥石流运动参参数，它是定定量预报泥石石流以及设计计、计算泥石石流防治措施施必不可少的的数据。特征征值主要是：：泥石流的密密度、流速、、泥位及方量量。1.泥石流密密度的确定泥石流流速、、流量和方量量的计算，都都需要其平均均密度值，设设计、计算防防治工程的结结构和尺寸时时，也必须有有泥石流的密密度值。确定泥石流密密度方法有多多种，如实测测法、配样称称重法、基于于粘粒含量的的计算法等。。这里介绍一一种实测法，，现场选择刚刚停积下来的的泥石流堆积积物的典型剖剖面，确定土土石成分,确定各占体积积百分数,用下式计算：：式中：为固体物质的的的密度（t/m3）；；为固体物质含含量的体积百百分数。上述方法只适适用于粘性泥泥石流，对稀稀性泥石流不不适用。2.泥石流流流速的确定确定泥石流流流速的方法：：直接观测、、调查访问法法、跃高法、、经验公式、、理论公式等等。下面介绍绍半理论、半半经验计算公公式。(1)稀性性泥石流我国铁道部第第一设计院推推荐的计算公公式为：式中：为泥石流断面面平均流速（（m/s）；为泥石流体的的水力半径（（m），可近似取泥泥位深度；I为泥石流泥位位（表面）纵纵坡降（%））；α为阻力系数，，，，其中中为为泥石流的修修正系数,，为为泥石流密度度，为为泥石流流固体物质的的密度(2)粘性性泥石流我国陈光曦等等根据在东川川几条典型粘粘性泥石流沟沟的观测资料料等，推导出出的计算公式式为：式中：H为泥深（m）；I为泥位纵坡降降（‰）；K为流速系数，，可查表获得得3.泥石流流流量的确定流量确定方法法有雨洪修正正法和泥痕调调查法两种。。(1)雨洪洪修正法东川泥石流流流量计算改进进公式为：式中：为清水流量；；为为修修正系数；为为泥石流堵堵塞系数，一般1~3。具体确定参考考有关书籍。。(2)泥痕调调查法据泥石流泥痕痕和沟槽形态态，按下式计计算泥石流流流量：式中：和和分分别为泥石流流过流断面的的面积和流速速。4.泥石流泥泥位的确定与洪水位一样样，泥位既可可反映泥石流流的流速和流流量，又可反反映泥石流的的规模和危险险度。一旦达达到或超过危危险泥位（如如同洪水的警警戒水位）时时，就会酿成成灾害，所以以，泥位也是是泥石流定量量预报和设计计，计算防治治措施时的重重要参数之一一。泥位标标高通通过现现场泥泥痕调调查获获得。。5.泥泥石流流方量量的确确定指泥石石流堆堆积的的方量量。是是表征征泥石石流危危险度度的重重要指指标。。确定定方法法可以以是根根据泥泥石流流过程程直接接求得得；或或者是是根据据泥石石流过过境痕痕迹，，以测测定整整个泥泥石流流冲出出物在在堆积积区堆堆积方方量的的方式式求得得。泥石流流发生生的判判别模模式外动力力条件件（R）洪水rc＜1.3tf/m3QC=QB+QH泥石流流rc≥1.3tf/m3QC=QB+QH冰川融雪暴雨溃坝地下水水流域环环境条条件（（M）地表条条件松散物物产状状条件件汇流条条件运移空空间条条件无前期期降雨雨有前期期降雨雨第六节节泥泥石流流的预预测预预报及及危险险性评评估大体上上包括括几个个方面面的内内容：：空间间预测测；时时间预预报；；暴发发危险险度的的判定定;危险性性评估估。一、泥泥石流流时间间预报报泥石流流的暴暴发，，是在在一定定的地地形、、地质质条件件下，，由于于强烈烈的地地表径径流激激发所所致，，因此此，有有可能能用临界降降水量量或临临界径径流量量这一指指标来来预报报泥石石流。。灾害暴暴雨，它的的定义义是：：突如如其来来的、、稀遇遇的、、强度度大的的、能能造成成灾害害的猛猛烈降降雨。。由此此激发发的泥泥石流流，即即为灾灾害暴暴雨泥泥石流流。预报的的主要要气象象指标标有：：季节节指标标、天天气尺尺度系系统指指标、、日暴暴雨量量指标标及小小时雨雨强指指标。。灾害暴暴雨泥泥石流流发生生季节，，有明显显的地地区差差异，，根据据这一一差异异，可可提出出各地地区泥泥石流流预报报的月份指指标。天气尺尺度系统地地区差差异明明显。。沿海海地区区主要要是热热带风风暴，，西南南、西西北地地区主主要是是低涡涡和切切变线线，根根据历历史上上及近近来的的泥石石流资资料统统计分分析，，依其其影响响的天天气系系统的的主次次，确定各各地区区预报报的主主要和和次要要天气气系统统指标标。各地发发生泥泥石流流的暴雨量量级差别甚甚大。。如东东南沿沿海地地区及及四川川盆地地边缘缘山地地，特特大或或大暴暴雨（（>200mm或100-200mm））才能发发生灾灾害性性泥石石流；；在西西北地地区，，大雨雨（20-50mm））就有可可能发发生灾灾害性性泥石石流。。发生灾灾害暴暴雨泥泥石流流的雨雨强指指标也也存在在差别别。已已发生生的一一些典典型灾灾害暴暴雨泥泥石流流的雨雨强资资料，，结合合日雨雨量指指标分分析，，即可可提出出各地地区灾灾害暴暴雨泥泥石流流预报报的小小时雨雨强指指标。。二、泥泥石流流空间间预测测主要是是编制制不同同比例例尺的的泥石石流分分布图图。小比例例尺泥泥石流流分布布图也也可叫叫一览览图，，判明明泥石石流危危险地地区的的概略略分布布状况况，中、大大比例例尺泥泥石流流分布布图一一般在在泥石石流危危险地地区编编制。。中比例例尺泥泥石流流分布布图的的比例例尺1：10万万———1：：50万。。主要要任务务是研研究泥泥石流流形成成的一一般规规律和和它的的形成成条件件，估估算危危险度度。大比例例尺泥泥石流流分布布图的的比例例尺1：1万——1：5万。详详细评评价泥泥石流流现象象，泥泥石流流沟流流域的的特征征，用用以拟拟定泥泥石流流防治治措施施和组组建定定位观观测的的基本本图件件。暴雨泥石流发生与否的综合判别式Y＝R·M式中：Y一泥石流发生与否的综合指标。当Y＞35时，发生泥石流的机率约为85％；当Y<25时，不发生泥石流的机率约为83％。当Y＝25～35时，即介于泥石流可能发生与不发生之间。R一一降雨条件函数M一一流域环境动态函数。YM3.58.411.37R3.110.8526.0435.2474.214.7035.2847.75410.03584113.7三、泥泥石流流暴发发危险险度的的判定定泥石流流沟易易发程程度的的分级级标准准泥石流沟易发程度的分级标准极易发（严重）总分>114Y>35各项影响因素均很活跃，处境严峻有一触即发之势，发生泥石流可能性很大中等易发（中等）114>总分>8735>Y>25各项影响因素活跃，个别因素很活跃，发生泥石流可能性较大轻度易发（轻度）87>总分>4025>Y>10各项影响因素不很活跃，有可能发生泥石流不易发生总分<40Y<10各项影响因素均较稳定，发生泥石流可能性较小降雨条件函数RR=K(H24/H24(D)+H1/H1(D)+H1/6/H1/6(D))式中：H24－－24小时或日降雨量（毫米）H1－－最大小时降雨量（毫米）H1/6－－最大十分钟降雨量（毫米）K－－有前期降雨的修正系数H24(D)－－可能发生泥石流的24小时降雨量限界值H1(D)－－可能发生泥石流的1小时降雨量限界值H1/6(D)－－可能发生泥石流的十分钟降雨量限界值R<3.1安全雨情R≧3.1可能发生雨情R=3.1～4.2发生几率<0.2R=4.2～10发生几率0.2～0.8R>10发生几率>0.8各地区限界雨量值表年降雨分区H24(D)H1(D)H1/6(D)Ho(D)代表地区>1200100401270浙江、福建、台湾、广东、广西、江西、海南、湖南、湖北、安徽、河南、京郊、辽东及云南西部、西藏东南部等省山区1200-80060201035四川、贵州、云南东部、陕西南部、河南、山西东部、河