典型地质灾害之泥石流t版共67

泥石流工程地质研究一、泥石流及其分布二、泥石流形成条件三、泥石流分类四、泥石流地区道路位置选择五、泥石流的防治措施*145-2重点：泥石流定义及形成条件；泥石流野外识别难点：泥石流防治方案选择泥石流工程地质研究泥石流(debrisflow)是指在水流冲力和重力共同作用下的一种特殊侵蚀形式，也称为混合侵蚀（mixederosion）。一、泥石流的定义前苏联：泥石流是固体物质含量高，泥沙剧增的暂时性山道河床洪流。日本：泥石流是泥石含量多于水量，水流不是泥石流搬运介质，而是含水的粥状泥沙在其自身重力作用下的运动现象。一、泥石流的定义英国：泥石流是介于水流与滑坡之间的一系列过程，包括有重力作用下的松散物质、水体和空气构成的块体运动。我国：一部分学者认为泥石流是介于崩塌、滑坡等块体运动与水流之间的一系列连续过程，泥石流的形成过程是固液两相物质在山区坡地或沟道内相互作用的过程。另一部分学者认为泥石流是斜坡上的松散物质被暴雨或积雪、冰川的强烈消融的水所饱和、在重力与水的作用下沿山坡或沟谷流动的特殊洪流。概念：泥石流是山区由于暴雨、冰雪融水激发含有大量泥沙、石块的暂时性急水流。二、泥石流的特征泥石流是一种含有大量泥沙和石块等固体物质，爆发突然、历时短、来势凶猛，具有强大破坏力的特殊洪流。泥沙石块体积超过25%，最大可达80%，容重在1.3t/m3以上，最高达2.3t/m3

。泥石流爆发时，象一条褐色巨龙，奔腾咆哮，巨石翻滚，激浪飞溅，石块撞击的声音雷鸣般响彻山谷。突然暴发，历时短暂，来势凶猛，能量巨大，破坏力大。

*145-7泥石流的危害*145-8..四川省华蓥市溪口镇1989年7月9日至10日发生了百年未遇的特大暴雨，降雨量达886mm/h。溪口镇东侧山体基底的软弱页岩饱水软化、蠕动，导致上覆岩体拉裂、解体。约100万立方米的岩体于10日13时30分突然起动，以15km/min的速度自高程820m的斜坡上向高程300m左右的溪口镇滑去。滑动过程中，滑体因碰撞和跳跃而被粉碎，产生“气垫”效应和冲击波，形成碎屑流。滑体所经之处，农田、房屋全被摧毁吞没，掩埋221人、直接经济损失几百万元。*145-9华蓥山溪口泥石流*145-102004年7月，云南省德宏州盈江县先后发生了两次特大洪涝泥石流灾害，造成了巨大的经济损失和人员伤亡。我国泥石石流发生生地区图图*145-12二、泥石石流形成成条件必备条件件丰富的松松散固体体物质陡峻的地地形足够的突突发性水水源*145-13（1）松散固固体物质质（地质质条件））在形成区区内有大大量易于于被水流流侵蚀冲冲刷的疏松土石石堆积物物，是泥石石流形成成的最重要的的条件。固体碎屑屑物质是泥石流流发育的的基础之之一，通通常决定定于地质质构造、、岩性、、地震、、新构造造运动和和不良的的物理地地质现象象。泥岩、页页岩、粉粉沙岩分分布区，，岩石石容易分分散和滑滑动。。岩浆岩等等坚硬岩岩分布区区，会风风化成巨巨砾，成成为稀性性泥石流流的物质质来源。。在地质构构造复杂杂、断裂裂皱褶发发育、新新构运动动强烈和和地震烈烈度高的的地区。。岩体破破裂严重重，稳定定性差，，极易风风化、剥剥蚀，为为泥石流流提供了了固体物物质。（1）松散固固体物质质（地质质条件））*145-15（2）地形条条件典型的泥泥石流流流域可划划分为形成区、、流通区区和堆积积（沉积积区）三个区段段。*145-16该区多为为三面环环山、一一面出口口的半圆圆形宽阔阔地段，，周围山山坡陡峻峻，沟谷谷纵坡降降可达30°以以上。斜斜坡常被被冲沟切切割，且且崩塌、、滑坡发发育；坡坡体光秃秃，无植植被覆盖盖，这样样的地形形，有利利于汇集集周围山山坡上的的水流的的固体物物质。形成区又又可分为为汇水动力力区和物质供给给区。形成区*145-17该区多为为狭窄而而深切的的峡谷或或冲沟，，谷壁陡陡峻而纵纵坡降较较大，常常出现陡陡坎和跌跌水，泥泥石流进进入本区区后极具具冲刷能能力。流流通区形形似颈状或或喇叭叭状。非典典型的的泥石石流沟沟，可可能没没有明明显的的流通通区。。流通区区*145-18一般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。泥泥石流流至此此速度度急剧剧变小小，最最终堆堆积下下来，，形成成扇形形、锥锥状堆堆积体体，有有的堆堆积区区还直直接为为河漫漫滩或或阶地地。堆积（（沉积积区））*145-19*145-20*145-21（3）水源源条件件泥石流流形成成必须须有强强烈的的地表径径流，地表表径流流是暴暴发泥泥石流流的动动力条条件。。充分的的水源源：降雨雨、冰冰雪融融化、、地下下水、、湖库库溃决决等都都可形形成泥泥石流流，最最多的的是降降雨发发生的的泥石石流。。中到暴暴雨是是泥石石流发发生的的主要要水源源，此此外，，冰雪雪融化化、地地下水水、湖湖库溃溃决也也可形形成泥泥石流流。降降雨以以1小时雨雨强在在30以上和和10分钟雨雨强在在10以上的的短历历时暴暴雨。。*145-22（4）人为因因素人类工工程活活动的的不当当可促促进泥泥石流流的发发生、、发展展、复复活或或加重重其危危害程程度。。修建铁路、公路、水渠以及其其它工工程建建筑的的不合合理开开挖。。不合理理的弃弃土、、弃渣渣、采采石滥伐乱乱垦会会使植植被消消失，，山坡坡失去去保护护、土土体疏疏松、、冲沟沟发育育，大大大加加重水水土流流失，，进而而山坡坡的稳稳定性性被破破坏，，崩塌塌、滑坡等不良良地质质现象象发育育，结结果就就很容容易产产生泥泥石流流。*145-231)不合理理开挖挖：修建建铁路路、公公路、、水渠渠以及及其它它工程程建筑筑的不不合理理开挖挖。有些泥泥石流流就是是在修修建公公路、、水渠渠、铁铁路以以及其其它建建筑活活动，，破坏坏了山山坡表表面而而形成成的。。如云云南省省东川川至昆昆明公公路的的老干干沟，，因修修公路路及水水渠，，使山山体破破坏，，加之之1966年犀牛牛山地地震又又形成成崩塌塌、滑滑坡，，致使使泥石石流更更加严严重。。又如如香港港多年年来修修建了了许多多大型型工程程和地地面建建筑，，几乎乎每个个工程程都要要劈山山填海海或填填方，，才能能获得得合适适的建建筑场场地。。1972年一次次暴雨雨，使使正在在施工工的挖挖掘工工程现现场120人死于于滑坡坡造成成的泥泥石流流。*145-242)不合理理的弃弃土、、弃渣渣、采采石这种行行为形形成的的泥石石流的的事例例很多多。如如四川川省冕冕宁县县泸沽沽铁矿矿汉罗罗沟，，因不不合理理堆放放弃土土、矿矿渣，，1972年一场场大雨雨暴发发了矿矿山泥泥石流流，冲冲出松松散固固体物物质约约lO万立方方米，，淤埋埋成昆昆铁路路300米和喜喜(德)-西(昌)公路250米，中中断行行车，，给交交通运运输带带来严严重损损失。。又如如甘川川公路路西水水附近近，1973年冬在在沿公公路的的沟内内开采采石料料，1974年7月18日发生生泥石石流，，使15座桥涵涵淤塞塞。*145-25(3)滥伐乱乱垦滥伐乱乱垦会会使植植被消消失，，山坡坡失去去保护护、土土体疏疏松、、冲沟沟发育育，大大大加加重水水土流流失，，进而而山坡坡的稳稳定性性被破破坏，，崩塌塌、滑滑坡等等不良良地质质现象象发育育，结结果就就很容容易产产生泥泥石流流。例例如甘甘肃省省白龙龙江中中游现现在是是我国国著名名的泥泥石流流多发发区。。而在在一千千多年年前，，那里里竹树树茂密密、山山清水水秀，，后因因伐木木烧炭炭，烧烧山开开荒，，森林林被破破环，，才造造成泥泥石流流泛滥滥。又又如甘甘川公公路石石坳子子沟山山上大大耳头头，原原是森森林区区，因因毁林林开荒荒，1976年发生生泥石石流毁毁坏了了下游游村庄庄、公公路，，造成成人民民生命命财产产的严严重损损失。。当地地群众众说：：“山山上开开亩荒荒，山山下冲冲个光光”。。三、泥泥石流流特征征1、容重重泥石流流容重重是单单位体体积泥泥石流流流体体的重重量，，单位位为t/m3。其容重重大小小反映映了泥泥石流流结构构。一般稀稀性泥泥石流流容重重1.3～1.8t/m3，粘性性泥石石流容容重＞＞2.0t/m3，过渡渡性泥泥石流流在1.8～2.0t/m3之间。。不同容容重其其含沙沙量不不同，，一般般含沙沙量在在1000kg/m3以上，，最高高可达达2180.3kg/m3。泥石流流容重重受固固液相相组成成、固固体物物质特特性及及土体体特性性影响响。通常固固体物物、大大颗粒粒含量量高和和比重重大的的颗粒粒多容容重大大；反反之，，容重重小。。泥石流流容重重在同同一阵阵次中中随时时空不不同而而变化化。一一般从从上游游到下下游，，容重重随固固体颗颗粒的的加入入而增增大；；同一流流域不不同次次泥石石流，，因降降水不不同和和固体体物质质供给给的差差异，，表现现不同同的容容重。。对同同一阵阵而言言，通通常““龙头头”容容重较较高，，此后后逐渐渐降低低。1、容重重2、粒粒度组组成泥石流流流体体中固固体颗颗粒粒粒度范范围很很宽，，从几几微米米到几几米。。一般挟挟沙洪洪水和和稀性性泥石石流的的粒度度组成成较均均一，，粒度度范围围窄，，颗粒粒离散散度小小。99%以上是是小于于2mm的泥沙沙，其其中粗粗沙占占14%～37%、粉沙沙和粘粘粒占占82%～62%。粘性泥泥石流流粒度度组成成范围围宽，，离散散度大大。其其中＞＞2mm的石块块占固固体物物质重重量的的65%以上，，沙粒粒占18%左右，，粉粘粘粒占占18%左右。。3、发生生特征征（1）、突突发性性和灾灾变性性泥石石流突发性性和灾灾变性性泥石石流暴暴发突突然，，历时时短暂暂，一一场泥泥石流流过程程一般般仅几几分钟钟到几几十分分钟,给山地地环境境带来来灾变变。（2）、波波动性性和周周期性性泥石石流波动性性和周周期性性泥石石流活活动时时期时时强时时弱，，具有有波浪浪式变变化特特点，，可划划分活活动期期和平平静期期。（3）、群群发性性和强强烈性性泥石石流群发性性和强强烈性性泥石石流由由于降降雨的的区域域性和和坡体体的稳稳定性性，使使泥石石流发发生常常具““连锁锁反应应”。。4、泥石石流流流态特特征泥石流流既不不同于于一般般径流流冲刷刷，又又是在在径流流冲刷刷和重重力共共同作作用下下的混混合侵侵蚀。。因此此泥石石流流流态多多样。。（1）蠕动流蠕动流泥石石流在粗糙糙沟床上“铺床”前进，或上上游供给不不足似蛇身匍伏缓慢前进，，流速一般般在0.3-0.5m/s。（2）层流层动泥石流流在沟道平平直、坡度度不太大的的情况下，，高浓度的的泥石流体体呈整体运动，流速变化化从5m/s到15m/s，具有极大大浮托力，，使巨石像像游船一样样漂浮。（3）紊流：紊动泥石流流浆体较稀稀，或沟道道比降大而而导致流动湍急，浆体中石石块相撞击击、摩擦，，发出轰鸣鸣。（4）滑动流：滑动泥石流流近似层流流的整体运动，是在高粘粘度泥石流流“铺床””后，依惯惯性力作用用在“润滑滑剂”上滑动前进。（5）波动流：波动泥石流流实质上是是一种特殊殊的自动形态流流，即当沟道道泥石流残残留层较厚厚时，在纵纵坡影响下下，较厚浆浆体在重力力作用下，，向下形成成一个波状流动体体，并迅速下下泄，与因因堵塞形成成的阵性流流十分相似似。4、泥石流流流态特征5、泥石流搬搬运特征泥石流是一一种独特的的流体，其其搬运能力力极强。搬搬运的泥沙沙、粒度广广泛、浓度度大，大致致可归纳为为两类：1、粘性泥石流流以蠕动流滑滑动流成似似层流的连连续流或阵阵性流形态态将流体搬搬运出沟。。泥沙和水水构成一相相体，以整体方式搬搬运松散碎屑物物质。2、稀性泥石流流以紊流连续续流形态将将流体搬运运出沟。泥泥沙和水尚尚未构成一一相体，而而是两相体体，以散体方式搬搬运松散碎屑物物质。6、泥石流堆堆积物宏观观特征（1）泥石流堆积积类型堆积扇或堆堆积锥稀性泥石流流，流体便便以一定角角度或辐射射状散开，，形成堆积积扇。粘性泥石流流也形成扇扇状堆积。。对沟谷陡陡峻，固相相物质粗大大的泥石流流，在堆积积区常发育育成堆积锥锥。泥石流堆积积扇纵坡较较陡，一般般在3°～9°之间，部分分可达9°～12°，同时堆积积扇横比降降也比较大大，一般在在1°～3°之间（而洪积物物的纵坡一一般在3°以下，横比比降一般在在1°以下）。堆积阶地泥石流堆积积阶地是发发育在泥石石流沟谷内内的一种堆堆积地貌，，是泥石流流体在运动动过程中由由于没有后后续流的推推动，在沟沟床两岸或或一岸留下下原有的堆堆积而形成成的。堆积积阶地通常常是一种短短暂的泥石石流堆积现现象。侧积侧积是泥石石流在运动动过程中部部分流体或或流体中的的松散碎屑屑物质，在在边缘产生生淤积，这这种淤积就就是侧积。。除上述主要要堆积形式式外，泥石石流还可在在运动过程程中形成超超高堆积，，抛高堆积积和缝隙堆堆积等。（1）泥石流堆积积类型（2）泥石流堆堆积物特征征1）分层性：：泥石流堆积积物一般能能分出若干干层次（层层间常存在在一个很薄薄的粗化层或表泥层）。前者说明，，间歇期内内降雨或洪洪水把泥石石流堆积物物表面的细细粒物质带带走，剩下下一层较粗粗物质，第第二场泥石石流到来时时覆盖在这这层较粗物物质之上，，而后者则是是第一次泥泥石流末尾尾的细粒物物质在堆积积扇表面形形成泥层后后，第二次次泥石流堆堆积物直接接覆盖在表表泥层之上上。（2）泥石流堆堆积物特征征2）无分选性性：在每层内部部泥沙砾粗粗细混杂，，粒径差异异很大，无无分选性。。3）定向排列列不明显：：粘性泥石流流的砾石有有微弱定向向排列；稀稀性泥石流流的多数砾砾石有明显显的定向排排列，在外外观上仍给给人以无定定向排列的的感觉。。7、泥石流流输移和冲冲淤变化特特征泥石流输移移特性泥石流输移移固体颗粒粒的形式为为悬移、推移和整体输移三种方式，，输移量非非常巨大。。（1）泥石流体体结构和悬悬浮承载能能力粘土矿物颗颗粒（网格结构构）悬着在在水体中，，构成细粒粒泥浆。沙粒与网格结构构形成具有有网粒(粒膜)结构的粗粒粒浆体。石块粗粒与浆体结合合构成框架架结构。这种特独的的结构体，，具有强大大的悬浮和和承载力。。（2）泥石流体体输移方式式和输移能能力泥石流体中中颗粒输移移可分为单粒输移和整体输移两种形式，，其中单粒粒输移又分分为悬移和推移两类。泥石流因具具特有结构构，其输移移能力巨大大，对不同同性质泥石石流，随搬搬运条件变变化，输移移能力和输输移形式也也在变化。。（3）泥石流冲冲淤方式及及冲淤变化化泥石流的侵侵蚀和堆积积是泥石流流最大灾害害的表现。。上游的冲刷刷造成沟坡坡、沟床的的后退和下下切，产生生崩坍、滑滑坡；下游的堆积积，摧毁建建筑，淹没没良田，损损失惨重。。*145-40四、泥石流流分类泥石流水石流泥流1、按所含固体物质成成分分为：*145-42——沟谷型（2）按地貌特征分为：*145-43——山坡型（2）按地貌特征分为：*145-44（3）按流体性质分类粘性泥流；；粘性泥石石流；稀性性泥流；稀稀性泥石流流；水石流流1）粘土矿矿物组成粒径小于1.0mm的颗粒为粘粘土矿物，，呈现出悬悬浮胶液性性质，对泥泥石流性质质影响颇大大。主要的粘土土矿物有水水云母(伊利石)、绿泥石、、蒙脱石、、高岭石、、蛭石、埃埃洛石和海海泡石等。。此外还有非非粘土矿物物赤铁矿、、针铁矿、、白云母、、滑石、石石英、长石石、硅藻等等矿物。一般粘粒含含量＜3%时，为稀性性泥流；＞＞5%时为粘性泥泥石流，介介于3%～5%间的为过渡渡性泥石流流。（3）按流体性性质分类粘土矿物颗颗粒呈薄片片状具有亲亲水特性。。由于水化化膜厚度在在颗粒表面面的边缘处处最薄，相相互间产生生很大吸引引力，形成成所谓网格格结构。2）粘土矿物物数量（（浓度）粘土矿物多多，网格结结构愈紧密密，强度也也愈大，从从而形成粘粘性泥石流流。粘土矿物含含量少，网网格结构松松驰，强度度低，形成成流动性大大的稀性泥泥石流。过渡性泥石石流的粘土土矿物既可可形成网格格结构，也也有链条结结构，处于于不断地变变动中，故故性质居中中。3）粘土矿物物类型一般蒙脱石石形成的网网格结构远远比伊利石石、高岭石石所形成的的网格结构构紧密，且且强度大得得多。故流流体的剪切切强度、粘粘滞系数高高。相反，以伊伊利石形成成的网格结结构、绿泥泥石等形成成的网格结结构较之松松驰，强度度小。4）泥石流的的性质除与与固体物质质多少、粘粘粒含量有有关外，还还与泥石流流产地岩性性有关，这这就使泥石石流性质变变得十分复复杂。粘土矿物比比表面积大大，可将沙沙、砾石块块包裹起来来，在一定定的含水量量和其他条条件下，使使源地土石石体结构松松散，摩擦擦力和凝聚聚力降低，，极易流失失，形成泥泥石流。粘土矿物的的亲水特性性，使源地地土石体增增重，易于于发生重力力侵蚀，并并使泥石流流在发展中中易于不断断扩大。绿泥石、蛭蛭石等吸水水膨胀性强强的矿物，，一旦吸水水后促进土土岩体崩解解、崩坍和和滑动，由由一般侵蚀蚀转化为泥泥石流侵蚀蚀。*145-49（4）按泥石流流规模大小分类小型；中型型；大型；；特大型（5）泥石流按按发育阶段分分期发育初期；；旺盛期；；间歇期*145-50五、泥石流流地区道路路位置选择择及防治措措施掌握泥石流流的独有特特征和发生生发展规律律，选择好好线路的位位置是防治治泥石流的的最有效措措施。一般来说，，道路工程程通过泥石石流区，应应遵循以下原原则：1．绕避处处于发育旺旺盛期的特特大型、大大型泥石流流或泥石流流群，以及及淤积严重重的泥石流流沟；2．远离泥泥石流堵河河严重地段段的河岸；；3．线路高高程应考虑虑泥石流发发展趋势；；*145-514．峡谷河河段以高桥桥大跨通过过；5．宽谷河河段，线路路位置及高高程应根据据主河床与与泥石流沟沟淤积率、、主河摆动动趋势确定定；6．线路跨跨越泥石流流沟时，应应避开河床床纵坡由陡陡变缓和平平面上急弯弯部位；不不宜压缩沟沟床断面，，改沟并桥桥或沟中设设墩；桥下下应留足净净空；7．严禁在在泥石流扇扇上挖沟设设桥或作路路堑。*145-52道路通过泥泥石流地区区的具体位位置，通常常有五种方方案可供比比选：铁路通过泥泥石流区的的方案*145-53六、泥石流流的防治措措施对于大型的的严重发育育的泥石流流地段，一一般绕避为好。万一无法法绕避的，，在调查泥泥石流活动动规律后，，选择有利利位置，采采用适宜的的建筑物通通过。*145-54格栅坝（一）拦挡工程主要用于上上游形成区区的后缘，，主要建筑筑物是各种种形式的坝坝。它的作作用主要是是拦泥滞流流和护床固固坡。谷坊群*145-55（二）排导工程主要用于下下游的洪积积扇上，目目的是防止泥石流流漫流改道道。减小冲刷刷和淤积的的破坏以保保护附近的的居民点、、工矿点和和交通线路路。排导工程主主要包括排排导沟、渡渡槽、急流流槽、导流流堤、排洪洪道等。*145-56（三）水土保持水土保持是泥泥石流的治本本措施。其措施包括平平整山坡、植植树造林，保保护植被等，，维持较优化化的生态平衡衡。生物措施：营造防护林。。如营造水源涵涵养林、水土土保持林、沟沟头防护林、、护堤林、护护滩林等；采取各种农业业耕作措施。。如合理利用土土地资源、修修建基本农田田、培肥土壤壤、等高和间间作种植等；；采取牧业措施施。防止过度放牧牧、封山育林林草、人工种种草、轮作等等。工程措施小结结：治水工程。如库、坝、引引水渠、截留留沟和导流和和分流工程；；治土工程。挡土墙、坡脚脚支护、护岸岸工程、拦泥泥坝等；坡面工程。如排洪道、导导泥渠、渡槽槽，以及附属属建筑等。总之，应建立立起良好的泥泥石流防治体体系泥石流灾害是是多种因素形形成的，在防防治泥石流时时需采取综合防治措施施。防治泥石流发发生体系：采取全方位的的治坡、治沟沟和治滩措施施，以群众保保护、行政管管理、制度法法规约束等，，对泥石流流流域进行综合合治理，防止止和减少泥石石流的发生。。控制泥石流运运动体系按一定设计标标准和规范，，采取拦挡、、调节和导排排多项工程措措施，使泥石石流发生时能能顺利到达预预定区域堆积积，对保护区区不至造成危危害和太大损损失。预防泥石流危危害体系针对泥石流灾灾害，在其发发生前采取多多种预防措施施，发生过程程采取预警措措施，对危险险区或重点设设施采取保护护措施，不致致引起严重危危害，造成巨巨大损失。七、泥石流流的预测预报报与防治（一）、预测测、预报和报报警1、预测：泥石流预测是是在判别泥石石流沟谷基础础上对泥石流流爆发的可能能性的预先确确定或对灾害害的估计。（1）泥石流沟谷谷的判别：泥石流活动的的沟谷中，必必然留下活动动的痕迹，如如弯道或岸边边留有冲光面面、冲光坑、、刻蚀痕迹，，以及泥痕、、残余堆积物物等，在堆积积区能够找到到粗细混杂的的若干层堆积积，这些堆积积的砾石上流流有巨大擦痕痕和巨大泥秋秋，形成石海海或堆积扇等等地貌。1、预测（2）泥石流沟谷谷调查：沟道中固体物