《公路泥石流工程地质勘察技术指南》

《公路泥石流工程地质勘察技术指南》1适用范围本指南适用于各级公路新建、改扩建工程中泥石流区域的工程地质勘察工作，也可用于公路运营阶段泥石流灾害隐患排查的地质调查工作，遵循《公路工程地质勘察规范》（JTGC020-2011）、《泥石流灾害防治工程勘察规范》（DZ/T0220-2006）的相关要求，针对公路工程线性分布、穿越多个地貌单元的特点，明确勘察技术要求、工作流程与评价标准，为公路工程设计与灾害防治提供准确的地质依据。

2勘察分级与基本规定2.1勘察分级根据泥石流规模、对公路工程的危害程度，将公路泥石流勘察分为三级：（1）一级勘察：对应泥石流流域面积＞10km²，一次泥石流最大固体冲出量＞10×10⁴m³，历史上发生过重度以上灾害，直接威胁公路主线、重要互通、大中桥、隧道洞口等核心控制工程，一旦成灾可能造成重大人员伤亡与财产损失，需开展全流域详细勘察。（2）二级勘察：对应泥石流流域面积110km²，一次泥石流固体冲出量1×10⁴10×10⁴m³，威胁公路一般路段、小型构造物与沿线附属设施，成灾损失可控，开展针对性重点勘察。（3）三级勘察：对应泥石流流域面积＜1km²，一次泥石流固体冲出量＜1×10⁴m³，仅威胁公路边坡、边沟等小型设施，仅产生局部淤积，开展简易勘察。2.2基本规定公路泥石流勘察需以保障公路工程运营安全为核心，查明泥石流形成条件、发育阶段、活动规律与动力学特征，评价泥石流危险性与对工程的危害程度，提出可靠的路线方案建议与防治工程地质参数，禁止遗漏大型活动性泥石流沟，勘察范围需覆盖泥石流完整影响区：上游延伸至汇水分水岭，下游超出泥石流最大堆积溢出范围不小于200m，横向超出沟道两侧影响范围不小于50m。3勘察准备工作3.1资料收集勘察实施前需收集以下基础资料：（1）区域地质资料：1:5万~1:20万区域地质图、构造图、水文地质图，区域地震烈度与活动构造资料；（2）地形地貌资料：公路沿线1:2000~1:1万实测地形图，流域数字高程模型（DEM），分辨率不低于10m；（3）气象水文资料：研究区近30年逐日降雨数据、百年一遇最大日降雨量、暴雨强度公式，流域百年一遇洪峰流量数据；（4）灾害资料：历史泥石流灾害发生时间、规模、损失记录，沿线既有公路泥石流病害处置档案；（5）遥感资料：研究区近10年不同时相高分遥感影像，分辨率不低于2m，用于解译泥石流活动痕迹与物源变化。3.2现场踏勘与勘察纲要编制资料收集完成后需开展全路线现场踏勘，核对遥感解译的泥石流沟位置、规模，初步划分泥石流危害等级，确定重点勘察区域，在此基础上编制勘察纲要，明确勘察目的、工作范围、技术方法、工作量安排、质量控制标准与成果要求，一级泥石流勘察纲要需进行专项专家评审。4不同阶段勘察工作要求公路工程勘察分预可行性研究、工程可行性研究、初步勘察、详细勘察四个阶段，各阶段泥石流勘察要求如下：4.1预可行性研究阶段本阶段核心任务是服务路线方案比选，要求通过遥感解译结合现场踏勘，查明沿线泥石流沟的分布、规模与初步危害程度，评价不同路线方案穿越泥石流区的可行性，提出绕避或通过的初步建议，工作量要求：对所有解译的泥石流沟进行现场核对，一级泥石流沟每条布置1~2条控制踏勘剖面，准确记录沟口位置与影响范围。4.2工程可行性研究阶段本阶段核心任务是确定路线走向，深化评价不同穿越方案的安全性，要求对所有发现的泥石流沟开展全覆盖现场调查，查明泥石流形成条件、活动频率与初步活动性，对一级泥石流沟布置少量勘探工作，估算流域物源总储量与动储量，评价泥石流对路线的影响程度，提出防治工程初步方案，工作量要求：一级泥石流沟至少布置2个控制勘探点，二级泥石流沟至少布置1个控制勘探点。4.3初步勘察阶段路线方案确定后开展初勘，核心任务是查明泥石流工程地质条件，初步评价危险性，确定防治工程方案，工作内容包括：①查明形成区汇水面积、崩滑体分布、不稳定物源储量，流通区沟床纵坡、沟宽、糙率、岸坡稳定性，堆积区范围、堆积厚度、颗粒级配、地下水埋深；②划分泥石流类型，按成因分为暴雨型、冰川型、地震触发型，按物质组成分为水石流（粘粒含量＜5%）、泥石流（粘粒含量5%10%）、泥流（粘粒含量＞10%），按活动频率分为高频（≥1次/10a）、中频（1次/10a1次/100a）、低频（＜1次/100a）；③初步计算泥石流流速、流量、一次冲出量，评价危险性，提出路线调整建议与防治工程初步方案。

工作量要求：一级泥石流沟勘探点不少于5个，控制剖面不少于3条（含1条纵剖面、2条横剖面）；二级泥石流沟勘探点不少于3个，控制剖面不少于2条；三级泥石流沟勘探点不少于1个，控制剖面不少于1条。勘探深度要求：堆积区勘探深度需超过最大堆积厚度不小于5m，进入下伏稳定基岩不小于2m。4.4详细勘察阶段本阶段为施工图设计阶段勘察，核心任务是为防治工程设计提供准确的地质参数，要求：①复核初勘成果，补充查明防治工程布设范围的精细地质条件；②详细查明物源区不稳定物源的稳定性、可动储量，流通区沟床冲淤规律、糙率、岸坡稳定性，堆积区堆积结构、承载力、渗透性；③准确计算不同设计频率下泥石流动力学参数，评价泥石流长期活动性与危害程度，提供防治工程设计所需的全部地质参数，提出优化的防治工程措施建议。工作量要求：一级泥石流沟沿防治工程轴线每100~200m布置1个勘探点，拦挡坝坝基勘探深度应进入坝基以下稳定基岩不小于1倍坝高，且最小深度不小于5m；排导槽勘探深度超过槽底设计标高不小于3m；过沟路基勘探深度超过最大预测淤积厚度不小于3m。5主要勘察技术方法5.1遥感技术遥感技术适用于大面积泥石流分布普查、物源解译与活动痕迹识别，要求：采用分辨率不低于2m的光学遥感影像，对活动泥石流沟采用合成孔径雷达干涉测量（InSAR）技术监测物源区岸坡形变，监测精度达到mm级；解译内容包括泥石流流域边界、形成区崩滑物源分布、流通区沟槽形态、堆积区范围、历次泥石流堆积扇溢出范围，圈定初步危险区；解译精度满足：预可行性研究阶段1:5万，工程可行性研究阶段1:1万，详细勘察阶段1:2000。5.2工程地质测绘工程地质测绘是泥石流勘察的基础工作，要求：测绘比例尺满足：预可、工可阶段1:1万1:5万，初勘阶段1:20001:1万，详勘阶段1:500~1:2000；测绘内容包括：①地貌：划分形成区、流通区、堆积区，量算汇水面积、沟床纵坡、堆积扇坡度，测量历史泥石流泥痕高度，记录溢出范围；②地层岩性：查明流域内易滑地层、软弱岩层分布，物源区岩土体类型、风化程度；③地质构造：查明断层、节理裂隙发育特征，评价岩体完整性；④水文地质：调查地下水露头位置、流量、埋深；⑤人类活动：调查矿山弃渣、陡坡开垦、公路建设弃土等增加物源的人类活动，记录位置与规模。测绘精度要求：图上填图单元界线误差不大于2mm，重要地质点平面误差不大于1mm。5.3勘探工程勘探工程用于查明深部地质结构，包括槽探、坑探、钻探：①槽探、坑探适用于查明浅层堆积物结构、物源层厚度，槽探断面规格一般为1.5m（宽）×1.0m（深），深度不超过3m，坑探深度不超过10m，开挖后需及时编录，对不同层位取样；②钻探适用于查明深部堆积厚度、隐伏构造、坝基地质结构，松散堆积层采用跟管钻进，避免塌孔，岩芯钻探孔径不小于91mm，取样孔孔径不小于110mm；岩芯采取率要求：完整基岩不低于85%，破碎基岩不低于70%，松散堆积层不低于60%。

5.4地球物理勘探物探适用于快速查明沟床堆积物厚度、隐伏崩滑体范围、地下水埋深，常用方法为高密度电法、瞬变电磁法、多道瞬态面波法，要求：测点间距不大于10m，探测深度不小于设计要求勘探深度，垂向分辨率不低于0.5m，对隐伏构造、空洞的探测准确率不低于85%，物探成果需通过钻探验证。

5.5泥石流痕迹调查泥石流痕迹调查是获取动力学参数的基础，要求：在流通区稳定岸壁、堆积区侧缘寻找保留完整的历史泥石流泥痕，每个泥石流沟至少测量3个不同位置的清晰泥痕，记录泥痕高度、位置，对泥痕沉积物取样测试容重，调查沟床近20年的冲淤变化，测量每年平均冲淤厚度，预测未来设计使用年限内的累计冲淤量。6试验与测试6.1颗粒分析试验泥石流堆积物与物源区岩土体需开展颗粒分析试验，要求：每个代表性勘探点至少取1组样品，粒径大于60mm的巨粒组现场筛分称重，粒径小于60mm的粒组采用室内筛分析法加密度计法测试，统计不同粒组含量，用于划分泥石流类型、计算泥石流动力学参数。6.2容重测试容重是泥石流流速、流量计算的核心参数，要求：每个泥石流沟至少取3组代表性浆体沉积物样品，采用现场灌砂法、环刀法测试天然容重，取平均值作为设计参数；一般情况下，水石流容重为1.21.5t/m³，黏性泥石流容重为1.52.2t/m³，泥流容重为1.2~1.8t/m³。6.3力学性质测试物源区岸坡岩土体需测试抗剪强度，拦挡坝坝基需测试承载力，堆积区路基需测试压缩模量与承载力，要求：一级泥石流沟至少开展5组原位剪切试验，二级泥石流沟不少于3组；采用标准贯入试验、静力触探测试堆积物密实度，标准贯入击数N＞30为密实，15~30为中密，N＜15为松散，为承载力评价提供依据。6.4水文地质试验存在地下水的流域需开展抽水试验或注水试验，测定岩土体渗透系数，为排水工程设计、稳定性计算提供参数，一般巨砾石堆积体渗透系数为10⁻¹10⁻²cm/s，砂砾石堆积体为10⁻²10⁻³cm/s，黏性泥流堆积体为10⁻³~10⁻⁵cm/s。7工程地质评价7.1发育阶段评价根据流域侵蚀程度与物源供给情况，将泥石流分为四个发育阶段：①初期：流域下切侵蚀强烈，沟床纵坡大，物源逐渐积累，泥石流活动强度逐步上升；②活跃期：物源充足，泥石流活动频繁，规模大，危害严重，是公路勘察防治的重点；③停歇期：大部分可动物源已经冲出，物源供给减少，泥石流活动强度逐渐降低；④消亡期：流域基本夷平，物源枯竭，泥石流基本停止活动。7.2活动性评价结合发生频率、物源稳定性评价泥石流活动性：①强活动性：高频泥石流或低频大规模泥石流，物源区不稳定物源占比＞30%，稳定系数K＜1.0，100年一遇冲出量＞10×10⁴m³；②中等活动性：中频泥石流，不稳定物源占比10%30%，稳定系数1.0≤K＜1.2，100年一遇冲出量1×10⁴10×10⁴m³；③弱活动性：低频泥石流，不稳定物源占比＜10%，稳定系数K≥1.2，100年一遇冲出量＜1×10⁴m³。需分别计算物源总储量与一次泥石流可带动的动储量，动储量是防治工程设计的核心依据。

7.3动力学参数计算泥石流动力学参数按以下要求计算：①流速：采用修正曼宁公式计算：v=1nH2/3I1/2，其中n为沟床糙率，基岩沟床n=0.030.05，大块石堆积沟床n=0.050.1，松散堆积沟床n=0.1~0.2；H为泥深，I为沟床纵坡；②流量：采用雨洪法计算，设计频率泥石流流量QC=QB(根据泥石流活动强度与影响范围，将泥石流影响区分为三级危险区：①高危险区：形成区不稳定物源区、流通区沟床、堆积扇顶部，泥石流流速大、冲击力强、淤积厚度大；②中危险区：堆积扇中部，泥石流流速与淤积厚度中等；③低危险区：堆积扇前缘及影响范围以外，危害轻微。对公路工程的危害分为四个等级：Ⅰ级（极重）：直接威胁主线核心工程，可能造成重大损毁与人员伤亡；Ⅱ级（重度）：威胁一般路段，可能造成较大工程损失；Ⅲ级（中度）：威胁沿线附属设施，不影响主线通行安全；Ⅳ级（轻度）：仅造成局部边沟淤积，易清理。8防治工程方案建议8.1路线方案建议对于Ⅰ级极重危害的活动性泥石流沟，优先建议路线绕避，绕避范围需超出泥石流最大堆积影响范围不小于500m；必须穿越时，优先选择在流通区稳定段跨沟，禁止将路线布设在堆积扇顶部，不得压缩沟道过流断面。8.2防治工程措施建议根据泥石流危险性等级，提出对应防治措施：①物源区治理：对不稳定崩滑物源，采用削坡减载、锚索框架、拦挡墙工程，减少物源进入沟道；②拦挡工程：在流通区上游布置拦挡坝、谷坊群，拦截固体物，降低泥石流流速与规模，勘察需重点查明坝基承载力与抗滑稳定性；③排导工程：在穿越段布置排导槽、泥石流渡槽，将泥石流安全导出路基范围，勘察需重点查明槽岸稳定性与沟床抗冲性；④淤积防护：对堆积区路段，采用抬高路基、设置停淤场，停淤场勘察需验证