岩土工程勘察之泥石流课件T28

第三节泥石流一概述二泥石流形成条件及分类三泥石流的勘察及场地评价四泥石流防治

一概述1.什么是泥石流？泥石流(debrisflow，mudflow)是由于降水（暴雨、冰川、积雪融化水）产生在沟谷或山坡上的一种挟带大量泥砂、石块和巨砾等固体物质的特殊洪流，是高浓度的固体和液体的混合颗粒流。2.泥石流的特点在一个地段上往往突然暴发，能量巨大，来势凶猛，历时短暂，且复发频繁，因此破坏力强大。泥石流现象几乎在世界上所有的山区都有可能发生，尤以最新隆起山系最为活跃，遍及全球50多个国家，如日本、美国、俄罗斯、奥地利等我国山区面积广大，山地约占全国总面积的70%，又多处于季风气候区，降水集中，晚近代地壳运动剧烈、地震频繁、地形陡峭而切割破碎，泥石流现象普遍云南新平县泥石流（2002年8月14日）造成40人死亡,23人失踪,直接经济损失达2.28亿元

2003年7月11日被称为“美人谷”的四川省丹巴县发生特大泥石流灾害，致使51人死亡和失踪。9.24泥石流后的北川县城汶川地震后的北川县城9.24泥石流后的北川县城造成沿河房屋被冲毁，泥石流阻断白龙江、形成堰塞湖。舟曲县内三分之二区域被水淹没。遇难1435人，失踪330人我国泥石流分布

全国大部分地区都有泥石流分布。26个省(区)分布有几万条泥石流沟。大致以大兴安岭—燕山—太行山—巫山—雪峰山一线为界分为两部分，西部的高原、高山、极高山是泥石流最发育、分布最集中、灾害频繁而又严重的地区；东部的平原、低山、丘陵，除辽东南山地泥石流密集外，广大地区泥石流分布零散，灾害较少。规模比较大的地区是西南、西北和中南地区。我国地貌第一、二级阶梯，包括广阔的高原、深切割的极高山、高山和中山区，是泥石流最发育最集中的地区，泥石流沟群常呈带状或片状分布。其中成片的集中在青藏高原东南缘山地、四川盆地周边，以及陇东-陕南、晋西、冀北等以及黄土高原东缘为主的地区。二泥石流的形成条件件和分类1.形成条件（1）有利于贮集、运动动和停淤的的地形地貌貌条件；（2）有丰富的松散散土石碎屑屑固体物质质来源；（3）短时间内可可提供充足足的水源和和适当的激激发因素。。2.工程分类（1）定性指标标—根据泥石流流的特征和和流域特征征划分高频泥石流流低频泥石流流泥石流特征征划分依据据：发生周周期、固体体物质来源源、暴雨强强度、形成成的主要因因素、泥石石流的规模模。泥石流流域域划分依据据：分布区区特征、沟沟谷和堆积积区特征、、泥石流沟沟床坡降比比。地形条件地貌条件是是形成泥石石流的内因因和必要条条件，制约约着泥石流流的形成和和运动，影影响泥石流流的规模和和特性。泥石流总是是发生在陡陡峻的山岳岳地区，一一般是顺着着纵坡降较较大的狭窄窄沟谷活动动的，可以以是干涸的的嶂谷、冲冲沟，也可可以是有水水流的河谷谷。泥石流形成成的地貌条条件：主要要是泥石流沟沟沟床比降、、沟坡坡度度、坡向、、集水区面面积和沟谷谷形态等每一处泥石流流自成一个流流域。典型的的泥石流流域域可划分为形形成区、流通通区和堆积区区三个区段：：（2）定量指标在泥石流类别别的基础上又又划分为三个个亚类：即破破坏程度为严严重、中等、、轻微的泥石石流。流域面积；固体物质一次冲出出量；泥石流沟谷的爆发流流量；泥石流堆积区的面积积。典型泥石流流流域示意图Ⅰ－泥石流形成成区；Ⅱ－泥石流流通通区；Ⅲ－泥石流堆积积区；Ⅳ－泥石流堵塞塞河流形成的的湖泊；1－峡谷；2－有水沟床；；3－无水沟床；；4－分区界线；；5－流域界线地形条件(一)形成区多为三面环山山、一面出口口的宽阔地段段，周围山坡坡陡峻，地形形坡度多为30°～60°，沟床纵坡降降可达30°以上。(二)流通区该区是泥石流流搬运通过的的地段，多系系狭窄而深切切的峡谷或冲冲沟，谷壁陡陡峻而纵坡降降较大，且多多陡坎和跌水水。当纵坡陡而顺顺直时，泥石石流流途通畅畅，可直泻下下游，能量大大。反之则易易堵塞停积或或改道，削弱弱能量。(三)堆积区一般位于出山山口或山间盆盆地边缘，地地形坡度通常常小于5°。由于地形豁豁然开阔平坦坦，泥石流动动能急剧降低低，最终停积积下来，形成成扇形、锥形形或带形堆积积滩。我国易发育和和形成泥石流流的岩层主要要有以下几类类：(1)新生界地层：：为固结较差差的粘土岩类类和各种成因因的松散堆积积物，如西南南成都粘土、、昔格达粘土土，西北地区区的黄土及含含盐地层。(2)中生界陆相地地层(特别是含膏盐盐红层)：此类岩层岩岩石固结性差差，抗剪强度度低，易软化化和泥化，在在干湿度变化化下胀缩作用用明显，岩石石表层崩解迅迅速，常形成成较厚的碎屑屑层;该地层常含膏膏盐，在水的的长期作用下下，固结力会会降低甚至失失去;由于软化性大大，当其处于于边坡位置，，特别是当产产状与坡向一一致时，坡面面易于失稳，，产生滑坡，，成为泥石流流的物质补给给来源。(3)煤系系地地层层。。该该地地层层为为砂砂泥泥质质岩岩系系，，粘粘土土岩岩类类强强度度低低，，遇遇水水易易软软化化。。(4)含凝凝灰灰岩岩夹夹层层的的玄玄武武岩岩(5)变质质岩岩类类：：此此类类岩岩层层时时代代古古老老，，节节理理、、裂裂隙隙发发育育，，常常有有较较厚厚的的风风化化带带，，特特别别是是在在水水浸浸作作用用下下，，其其中中变变质质矿矿物物如如绢绢云云母母、、绿绿泥泥石石易易重重新新分分解解为为粘粘土土矿矿物物而而发发生生泥泥化化，，极极易易产产生生滑滑坡坡，，形形成成泥泥石石流流。。(6)碳酸盐岩层层。该岩层层具有可溶溶性，在石石灰岩分布布地区只有有机械风化化或寒冻风风化所形成成的岩块碎碎屑或经淋淋溶残积红红土，成为为泥石流流流域固体物物质补给源源时，才有有可能参与与泥石流流活动。(7)强烈风化的的花岗岩。。花岗岩在在炎热多雨雨的气候条条件下，易易形成深厚厚的风化壳壳，厚度达达到50-100米，强风化化带厚5-30米，呈砂土土状，强度度低，易于于泥石流发发育和形成成。在高寒寒地区以以寒冻风化化为主，岩岩体机械破破碎，形成成岩屑型风风化壳，也也利于泥石石流发育。。1.泥石流勘察应在可行性研究究或初步勘勘察阶段进行，应查查明泥石流流的形成条件和和泥石流的的类型、规规模、发育育阶段、活活动规律，并对工程程场地做出出适宜性评评价，提出出防治方案案的建议。。2.泥石流勘察察应以工程程地质测绘绘和调查为为主，测绘绘范围应包包括沟谷至至分水岭的的全部地段段和可能受受泥石流影影响的地段段。3.当需要对泥泥石流采取取防治措施施时，应进进行勘探测测试，进一一步查明泥泥石流堆积积物的性质质、结构、、厚度、固固体物质含含量、最大大粒径、流流速、流量量、冲出量量和淤积量量。4.泥石流流地区区工程程建设设适宜宜性的的评价。。5.泥石流流岩土工工程勘勘察报报告三泥泥石石流勘勘察与与场地地评价价泥石流流的工工程地地质测测绘⑴冰雪雪融化化和暴暴雨强强度一一次最最大降降雨量量、平平均及及最大大流量量、地地下水水活动动等情情况；；⑵地形形地貌貌特征征，包包括沟沟谷的的发育育程度度、切切割情情况、、坡度度、弯弯曲、、粗糙糙程度度，并并划分分泥石石流的的形成成区、、流通通区和和堆积积区，，圈绘绘整个个沟谷谷的汇汇水面面积；；⑶形成成区的的水源源类型型、水水量、、汇水水条件件、山山坡坡坡度，，岩层层性质质和风风化程程度；；查明明断裂裂、滑滑坡、、崩塌塌、岩岩堆等等不良良地质质作用用的发发育情情况及及可能能形成成泥石石流固固体物物质的的分布布范围围、储储量；；⑷流通区区的沟床床纵横坡坡度、跌跌水、急急弯等特特征；查查明沟床床两侧山山坡坡度度、稳定定程度、、沟床的的冲淤变变化和泥泥石流的的痕迹；；⑸堆积区区的堆积积扇分布布范围，，表面形形态，纵纵坡，植植被，沟沟道变迁迁和冲淤淤情况；；查明堆堆积物的的性质、、层次、、厚度、、一般粒粒径和最最大粒径径；判定定堆积区区的形成成历史、、堆积速速度估算算一次最最大堆积积量；(6)泥石流沟谷的历历史，历历次泥石石流的发发生时间间、频数数、规模模、形成成过程、、暴发前前的降雨雨情况和和暴发后后产生的的灾害情情况；⑺开矿弃渣渣、修路路切坡、、砍伐森森林、陡陡坡开荒荒和过度度放牧等等人类活活动情况况；⑻当地防防治泥石石流的经经验。泥石流地地区工程程场地适适宜性评评价内容容⑴Ⅰ1类和Ⅱ1类泥石流流沟谷不不应作为为工程场场地，各各类线路路宜避开开；⑵Ⅰ2类和Ⅱ2类泥石流流沟谷不不宜作为为工程场场地，当当必须利利用时应应采取治治理措施施；线路路应避免免直穿堆堆积扇，，可在沟沟口设桥桥(墩)通过；⑶Ⅰ3类和Ⅱ3类泥石流流沟谷可可利用其其堆积区区作为工工程场地地，但应应避开沟沟口；线线路可在在堆积扇扇通过，，可分段段设桥和和采取排排洪、导导流措施施，不宜宜改沟、、并沟；；⑷当上游游大量弃弃渣或进进行工程程建设，，改变了了原有供供排平衡衡条件时时，应重重新判定定产生新新的泥石石流的可可能性。。泥石流勘勘察报告告内容⑴泥石流流的地质质背景和和形成条条件；⑵形成区区、流通通区、堆堆积区的的分布和和特征，，绘制专专门工程程地质图图；⑶划分泥泥石流类类型，评评价其对对工程建建设的适适宜性；；⑷泥石流流防治和和监测的的建议。四泥泥石石流防治防治措施施：（1）生物措措施以坡面侵蚀蚀及沟谷谷侵蚀为为上的泥泥石流地地区、应应以生物物措施为为主、辅辅以工程程措施；（2）工程措施施在崩塌、、滑坡强强烈活动动的泥石石流发生生（形成成）区，，应以工工程措施施为主，，兼用生物措施施；（3）全流域综综合治理理在坡面侵侵蚀和重重力侵蚀蚀兼有的的泥石流流地区，，则以综综合治理理效果最最佳。生物措施施措施：恢复植被和合合理耕牧。一般采用乔、、灌、草草等植物物进行科科学地配配置营造造，充分分发挥其滞留降降水，保保持水土土，调节节径流等等功能，，从而达达到预防和制止泥泥石流发发生或减减小泥石石流规模模，减轻轻其危害害程度的目的。特点：具有应用范围围广，投投资省、、风险小小，能促促进生态态平稳，，改善自自然环境境条件，，具有生生产效益益，以及及防治作作用持续续时间长长的特点点。生物物措施初初期效益益一般不不够显著著，需三三五年或或更长一一些时间间才可发发挥明显显作用。工程措施施泥石流防治的工工程措施施是在泥泥石流的的形成、、流通、、堆积区区内，相相应采取取蓄水、、引水工工程，拦拦挡、支支护工程程，排导导、引渡渡工程，，停淤工工程及改改土护坡坡工程等等治理工工程，以以控制泥泥石流的的发生和和危害。跨越工程是指修建建桥梁、、涵洞从从泥石流流上方凌凌空跨越越，让泥泥石流在在其下方方排泄。穿过工程是指修建建隧道、、明洞从从泥石流流下方穿穿过，泥泥石流在在其上方方排泄。。这是通通过泥石石流地区区的又一一种主要要工程形形式。防护工程是指对泥泥石流地地区的桥桥梁、隧隧道、路路基，泥泥石流集集中的山山区变迁迁型河流流的沿河河线路或或其他重重要工程程设施，，作一定定的防护护建筑物物，用以以抵御或或消除泥泥石流对对主体建建筑物的的冲刷、、冲击、、侧蚀和和淤埋等等危害。。防护工工程主要要有护坡坡、挡墙墙、顺坝坝和丁坝坝等。排导工程的作用是是改善泥泥石流流流势，增增大桥梁梁等建筑筑物的泄泄洪能力力，使泥泥石流按按设计意意图顺利利排泄。。全流域综综合治理理拦挡工程程是用以控控制组成成泥石流流的固体体物质和和雨洪径径流，削削弱泥石石流的流流量、下下泄总量量和能量量，减少少泥石流流对下游游经济建建设工程程冲刷、、撞击和和淤积等等危害的的工程设设施。泥石流的全流域域综合治治理，目目的是按按照泥石石流的基基本性质质，采用用多种工工程