工程地质学基础讲义第六章泥石流

第六章泥石流提要1.概述

2.泥石流形成条件

3.泥石流的基本特征

4.泥石流的分类

5.泥石流的地貌作用过程

6.泥石流危险度区划

7.泥石流的防治概述泥石流：是发生在山区一种含有大量泥砂、石块的暂时性湍急水流。与山洪的根本区别：泥石流中固体物质含量很大，有时可能超过水体量。活动特点：在一个地段上往往突然爆发，能量巨大，来势凶猛，历时短，复发频繁。映秀山洪泥石流绵竹文家沟泥石流绵竹文家沟泥石流8.13泥石流之前8.13泥石流之后8.13泥石流之后2010年舟曲泥石流2010年舟曲泥石流四川泸定杵尼乡泥泥石流灾害1985年，哥伦比亚的鲁鲁伊斯火山泥石流流，以50公里每小时的速度度冲击了近3万平方公里的土地地，其中包括城镇镇、农村、田地，，哥伦比亚的阿美美罗城成为废墟，，造成2.5万人死亡，15万家畜死亡，13万人无家可归，经经济损失高达50亿美元。泥石流频繁威胁我我们的生产生活二、泥石流形成条条件地形条件形成区三面环山，一面出出口，周围山坡陡陡峻（30-60度）。流通区狭窄而深切的峡谷谷或冲沟，谷壁陡陡峻纵坡降大。堆积区一般位于山口外或或山间盆地边缘，，地形较缓。典型泥石流地形地质条件地质条件决定了松松散物质的来源泥石流多发区都是是地质构造复杂、、岩石风化破碎、、新构造运动活跃跃、地震频发、崩崩滑灾害多发地段段堆积物成因：重力力堆积、风化残积积、坡积、冰水沉沉积、人工弃渣、、冲洪积等泥石流地常见基岩岩：片岩、千枚岩岩、板岩、泥页岩岩和凝灰岩等我国地震、泥石流流与火山分布气象水文条件强烈的暂时性地表表径流暴雨、冰雪、水体体溃决通常认为泥石流的的发生与前期降雨雨有关，但短时间间内的集中强降雨雨也可以引发年均降雨H24（D）H1（D）H1/6（D）代表地区（以当地统计结果为准）﹥12001004012浙江、福建、台湾、广东、广西、江西、湖南、湖北、安徽及云南西部、西藏东南部等省山区1200～800602010四川、贵州、云南东部和中部、陕西南部、山西东部、辽东、黑龙江、吉林、辽西、冀北部、西部等省山区800～50030156陕西北部、甘肃、内蒙古、京郊、宁夏、山西、新疆部分、四川西北部、西藏等省山区﹤50025155青海、新疆、西藏及甘肃、宁夏两省区的黄河以西地区可能发生泥石流的的H24（D）、H1（D）、H1/6（D）的界限值表泥石流的特征泥石流的堆积物一、泥石流的密度度它的密度较大，达达1.2-2.4t/m3。固体物质的百分分含量愈高和细颗颗粒成分愈多，泥泥石流的密度愈大大。沟谷纵坡降的的大小与泥石流密密度也有一定关系系。如有较大的密密度，它的浮托力力大，搬运能力很很强，重达数百吨吨的巨石也能被搬搬出出口，泥石流流能以惊人的破坏坏力摧毁前进道路路上的障碍物。二、泥石流的结构构泥石流体最主要的的结构，是由石块块、砂粒和泥浆体体所共同组成的格格架结构。石块在在浆体中可有悬浮浮、支撑和沉底三三种状态。并随着着石块含量的增加加和粒径的变化，，还可分为星悬型型、支承型、叠置置型和镶嵌型等四四种类型。格架结构泥石流体体的强度较前两种种结构要大，因而而它的冲击力也最最大。尤其是镶嵌嵌格架结构，当运运动时整体性强，，石块间不会发生生猛烈的撞击，普普遍发生力的传递递；它的冲击力特特别大，危害最为为严重。三、泥石流的流态态泥石流流态除受沟沟床条件控制外，，主要受水体与固固体物质量的比值值以及固体物质的的粒径级配所制约约。泥石流主要的的流态有紊动流、、扰动流和蠕动流流。紊动流是稀性泥石石流所具有的流态态，与挟沙水流的的紊流雷动，它的的流变方程为：扰动流是粘性泥石石流最常见的一种种流态，它的流变变方程是以宾汉方方程为基础的，即即：当粘性泥石流流速速较小、流速梯度度也较小、流体中中的石块移动和转动动缓慢时，其流态态为蠕动性流，蠕蠕动流是一种似层流流，流线大致平行行，流变方程为：：总之，稀性泥石流流多呈紊动流，粘粘性泥石流多为扰动性，但是在河河床顺直、纵坡平平缓而石块有较小时，可谓蠕动流流。泥石流速度计算多采用半理论、半半经验计算公式：：四、泥石流的直进进性流体携带了大量固固体物质，受阻而而将部分物质堆积积下来，沟床迅速速抬高，超高、爬爬高，猛烈冲击，，截弯取直，冲出出新道而向下游奔奔泄。流体愈粘稠稠，直进性愈强，，冲击力就愈大。。成昆线1981年利子依达沟泥石石流，流速高达10m/s，密度为2.35t/m3，在沟槽转弯处泥泥位超高4.8-5.1m。桥头右岸地形急急弯阻挡，爬高12m，为泥深的3-4倍。五、泥石流的脉动动性一般的洪流过程线线是单峰（少数为为双峰）型涨落曲曲线；泥石流暴发发时，几乎以相等等的时间间隔一阵阵一阵地流动。称称阵性运动或波状状运动。曲线为正正弦曲线，一场泥泥石流出现几阵、、几十阵至上百阵阵。泥石流脉动性的主主要原因是：一是是具有宾汉体的性性质；二是具有运运动的阻塞特性。。泥石流分类流域形态化分：标准型、河谷型、、山坡型物质组成划分：水石流、泥石流、、泥水流流体性质划分：粘性、稀性按照水源物源划分分暴雨、冰川、溃决决火山、破面侵蚀型型、崩滑型、弃渣渣型标准型泥石流流域呈扇形，能明明显划分出形成区区、流通区和堆积积区。一、按照流域形态态划分河谷型泥石流流域呈狭长条形，，固体物质来源于于沟谷中分散的坍坍滑体，对流通区区和堆积区不能明明显分开。坡面型泥石流其流域呈斗状，无无明显流通区，形形成区与堆积区直直接相连。二、按泥石流的的物质组成分类类水石流一般含有非常不不均匀的石块和和砂砾，粘土质质细粒物质含量量少，堆积物常常常是很大的粗粗碎屑物质。泥石流既含有很不均一一的粗碎屑成分分，又含有相当当多的粘土质组组粒物质，有一一定的粘结性，，堆积物常形成成了粘结较牢固固的土石混合物物。泥流基本上由细碎屑屑和粘土物质组组成，粗碎屑物物含量很少，黄黄土高原地区分分布有此类泥石石流。泥石流型泥流型水石流型三、按泥石流的的流体性质分类类粘性泥石流含有大量的细粒粒粘土物质，固固体物质含量占占40-60%，粘性很大。它它的密度大（>1.6t/m3），浮托力强。。有明显的爬高高和截弯取直作作用，堆积区不不发生散流，堆堆积物无分选性性，较密实。稀性泥石流水是主要成分，，固体物质占10-40%，且细粒物质少少，不能形成粘粘稠的整体，水水泥浆速度远远远大于石块的运运动速度，石块块以滚动或跃移移方式下泄。堆堆积区呈扇状散散流，将原来的的堆积扇切割成成条条深沟。堆堆积物地面较平平坦，结构较松松散，层次不明明显，沿流途的的停积物有一定定的分选性。粘性泥石流稀性泥石流泥石流防治措施施绕避一、生物措施生物措施包括恢恢复或培育植被被，合理耕牧，，维持较优化的的生态平衡。二、工程措施(1)蓄水、引水工程程包括调洪水库、、截水沟和引水水渠。(2)支挡工程有挡土墙、护坡坡等。(3)拦挡工程这类工程多布置置在流通区内，，主要是修建坝坝体，也称谷坊坊坝。挡坝群是国内外外广泛采用的防防治工程。沿沟沟修筑一系列高高5-10米的低坝或石墙墙，坝（墙）身身上应留有水孔孔以宣泄水流，，坝顶留有溢流流口可宣泄洪水水。为了防止规模巨巨大的泥石流破破坏重要城镇或或重大工程，还还需修建高大的的泥石流拦挡坝坝。(4)排导措施泄洪道和导流堤堤。泄洪道能起起到顺畅排泄泥泥石流的作用，，使之在远离保保护区停积下来来。导流堤能起到引引导泥石流专项项的作用，必须须建筑于出山口口处，以确保对对象的安全。H为坝高，I为沟谷纵坡降，，I0为坝前堆积物表表面的坡度，der为堆积物颗粒的的平均粒径（以以m为单位），R为水力半径（以m为单位）。泄洪道与导流堤堤导流堤舟曲，导流堤被被堵(5)保护交通线路的的专门防治措施施如跨越泥石流的的桥梁、涵洞、、穿越泥石流的的护路明洞、护护路廊道、隧道道、渡槽等防护护工程