第九章泥石流场地.ppt

1、第九章 泥石流场地,第一节 概 述,1. 泥石流的基本概念 泥石流是山区特有的一种灾难性的自然地质现象。它是由于降水（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。它的运动过程介于山崩、滑坡和洪水之间，是种种自然因素（地质、地貌、水文、气象等）或人为因素综合作用的结果。,泥石流是在松散的固体物质来源丰富和地形条件有利的前提下，通过暴雨、融雪、冰川、水体溃决等因素的激发而产生的。爆发时，混浊的泥石流体沿着陡峻的山沟，前推后拥，奔腾咆哮而下，地面为之震动，山谷有如雷鸣；冲出山口之后，在宽阔的堆积区横冲直撞，漫流遍地。

2、由于泥石流爆发突然，运动很快，能量巨大，来势凶猛，破坏性非常强，常给山区工农业生产建设造成极大危害，对山区铁路、公路的危害，尤为严重。,泥石流流动的全过程一般只有几个小时，短的只有几分钟。它是一种广泛分布于世界各国一些具有特殊地形、地貌状况地区的自然灾害。泥石流的主要危害是冲毁城镇、矿山、乡村，造成人畜伤亡，破坏房屋及其他工程设施，破坏农作物、林木及耕地。此外，泥石流有时也会淤塞河道，不但阻断航运，还可能引起水灾。影响泥石流强度的因素较多，如泥石流容量、流速、流量等，其中泥石流流量对泥石流成灾程度的影响最为主要。此外，多种人为活动也在多方面加剧这上述因素的作用，促进泥石流的形成。,2、泥石流的

3、形成 泥石流的形成与所在地区的自然条件和人类经济活动密切相关，地形、地质和水文气象条件等是泥石流形成的三大条件，缺一不可。 （1）地形条件：山高沟深，地势陡峻，沟床纵坡大，流域的形状便于水流的汇集。 典型的泥石流流域，从上游到下游，一般可分为形成区、流通区和堆积区三个区：,1）上游形成区：地形多为三面环山，一面出口的圈椅状（瓢状）地形，周围山高坡陡，但地形开阔，山体光秃破碎，植被不良。这样的地形有利于水和碎屑物的集中。 2）中游流通区：地形多为狭窄陡深的峡谷，谷床纵坡大，使泥石流得以迅猛通过，直泻而下。 3）下游堆积区：地形多为开阔的山前平原或河谷阶地，使泥石流停止流动并堆积固体物质。,（2）

4、地质条件：是泥石流固体物质产生、来源的条件。凡是泥石流活跃的地区，地质构造复杂、岩性软弱，具有丰富的物质来源。具体表现为 1）地质构造：断层褶皱发育，新构造运动强烈，地震烈度高。由于这些因素导致地表岩层破碎，滑坡、崩塌等不良地质作用发育，为固体物质来源创造了条件。 2）地层岩性：岩性软弱、结构松散、易于风化的岩层，或软弱相间成层的、易遭受破坏的岩层，都是碎屑物产生的良好母体。,（3）水文气象条件：水是泥石流的组成部分，又是搬运介质，松散固体物质大量充水达到饱和或过饱和状态后，结构破坏、摩阻力降低、滑动力增大，从而产生流动。泥石流的形成是与短时间内突然性的大量流水密切相关。 突然性的大量流水主要

5、来自： 1）强度较大的暴雨； 2）冰川、积雪的强烈消融； 3）冰川湖、高山湖、水库等的突然溃决。,上述条件概括起来就是： 有陡峻便于集物、集水的适当地形； 上游堆积有丰富的松散固体物质； 短期内有突然性大量水的来源。 三者缺一不可。,3. 泥石流的分类 泥石流的分类，不仅是为了识别和鉴定泥石流，也是防止泥石流的依据。 （1）根据流域特征分为： 1）标准型泥石流流域：呈扇形，能明显地分出形成区、流通区和堆积区。（规模大）,2）河谷型泥石流流域：呈狭长形，形成区不明显，松散物质主要来自中游地段，泥石流沿沟谷有堆积、也有冲刷搬运。 3）山坡型泥石流流域：流域面积小，呈漏斗状，流通区不明显，形成区直接

6、与堆积区相连，堆积作用迅速。（规模一般较小）,（2）按物质组分分为： 1）泥流：以粘性土为主，砂粒、石块少量，粘度大，呈稠泥状。 2）泥石流：由大量的粘性土和粒径不等的砂粒、块石组成。 3）水石流：以大小不等的石块、砂粒为主，粘性土含量较少。,（3）按物质状态分为： 1）粘性泥石流：含大量粘性土的泥石流或泥流，粘性大，固体物质占4060%，最高达80%，水不是搬运介质而仅是组成物质，石块呈悬浮状态。爆发突然，持续时间短，破坏力大，堆积物在堆积区不散流，石块堆积成“舌”状或“岗”状。 2）稀性泥石流：水为主要成分，粘性土含量少。固体物质占1040%，有很大分散性。水为搬运介质，石块以滚动或跃移方

7、式前进，有强烈下切作用。堆积物在堆积区呈扇状散流，似“石海”。,（4）按“岩土工程勘察规范”的分类工程分类,（4）按“岩土工程勘察规范”的分类工程分类,4. 泥石流的发生规律,泥石流发生的时间具有如下两个规律： 季节性：中国泥石流的暴发主要是受连续降雨、暴雨，尤其是特大暴雨集中降雨的激发。因此，泥石流发生的时间规律是与集中降雨时间规律相一致，具有明显的季节性。一般发生在多雨的夏秋季节。因集中降雨的时间的差异而有所不同。四川、云南等西南地区的降雨多集中在6-9月，因此、西南地区的泥石流多发生在6-9月；而西北地区降雨多集中在6、7、8三个月，尤其是7、8两个月降雨集中，暴雨强度大，因此西北地区的

8、泥石流多发生在7、8两个月。,周期性：泥石流的发生受暴雨、洪水、地震的影响，而暴雨、洪水、地震总是周期性地出现。因此，泥石流的发生和发展也具有一定的周期性，且其活动周期与暴雨、洪水、地震的活动周期大体相一致。当暴雨、洪水两者的活动周期相叠加时，常常形成泥石流活动的一个高潮。如云南省东川地区在1966年是近十几年的强震期，使东川泥石流的发展加剧。仅东川铁路在1970-1981年的11年中就发生泥石流灾害250余次。又如1981年，东川达德线泥石流，成昆铁路利子伊达泥石流、宝成铁路、宝天铁路的泥石流，都是在大周期暴雨的情况下发生的。泥石流的发生，一般是在一次降雨的高峰期，或是在连续降雨稍后。,5、

9、泥石流的分布特点,中国泥石流的分布，明显受地形、地质和降水条件的控制。特别是在地形条件上表现得更为明显。泥石流在中国集中分布在两个带上。一是青藏高原与次一级的高原与盆地之间的接触带；另一个是上述的高原、盆地与东部的低山丘陵或平原的过渡带。,在上述两个带中，泥石流又集中分布在一些大断裂、深大断裂发育的河流沟谷两侧。这是我国泥石流的密度最大、活动最频繁、危害最严重的地带。在各大型构造带中，具有高频率的泥石流，又往往集中在板岩、片岩、片麻岩、混合花岗岩、千枚岩等变质岩系及泥岩、页岩、泥灰岩、煤系等软弱岩系和第四系堆积物分布区。,泥石流的分布还与大气降水、冰雪融化的显著特征密切相关。即高频率的泥石流，

10、主要分布在气候干湿季较明显、较暖湿、局部暴雨强大、冰雪融化快的地区。如云南、四川、甘肃、西藏等。低频率的稀性泥石流主要分布在东北和南方地区。,泥石流虽然有其危害性，但并不是所有的泥石流沟谷都不能作为建筑场地，而决定于泥石流的类型、规模、目前所处的发育阶段、爆发的频繁程度和破坏程度等。对那些规模小、爆发频率低、破坏性不大的泥石流堆积区等，在采取相应措施后，还是可以作为建筑场地的。因此，在决定其能否作为建筑场地之前，关键就是要做好岩土工程勘察与评价工作。,第二节 泥石流岩土工程勘察基本技术要求,泥石流能否给工程建设带来危害，与建筑场地的选择和总平面图的布置关系极为密切。因此，泥石流问题不在工程建设

11、的前期工作中解决，必然会给后期工作造成被动，或在经济上造成损失。故泥石流的岩土工程勘察工作应在选址或初勘阶段进行。 1、勘察目的与任务 主要有： （1）判断上游沟谷是否具备产生泥石流的条件，即产生泥石流的可能性；,（2）预测泥石流的类型、规模、发育阶段、活动规律及其对工程的危害程度； （3）评价工程场地的稳定性与适宜性，并提出相应的防治措施。 2. 工作方法与内容 （1）工作方法： 主要以工程地质测绘与调查为主，当测绘资料不能满足设计要求或需对泥石流采取防治措施时，才布置适当的勘探与测试工作。,（2）工作内容 1）工程地质测绘与调查：范围，应包括沟谷至分水岭的全部地段和可能受泥石流影响的地段。

12、比例尺，全流域宜采用150000；中、下游可采用12000110000；测绘调查的主要内容有： (a) 冰雪融化、暴雨强度、前期降雨量、一次最大降雨量、平均与最大流量、地下水活动情况； (b) 地层岩性、地质构造、不良地质现象，松散堆积物的物质组成、分布及储量；,(c) 沟谷的地形地貌特征，包括沟谷的发育程度、切割情况、坡度、弯曲、粗糙程度，划分泥石流的形成区、流通区与堆积区，圈绘整个沟谷的汇水面积； (d) 形成区的水源类型、水量、汇水条件，山坡坡度、岩层性质及风化程度，断裂、滑坡、崩塌等不良地质作用的发育情况及可能形成泥石流固体物质的分布范围及储量； (e) 流通区的沟床纵、横坡度、跌水、

13、急弯等特征，两侧山坡坡度及稳定程度，沟床的冲淤变化和泥石流的痕迹；,(f) 堆积区的堆积扇分布范围、表面形态，纵坡、植被、沟道变迁和冲淤情况，堆积物的性质、层次、厚度、一般及最大粒径、分布规律，判定堆积区的形成历史、堆积速度，估算一次最大堆积量； (g) 泥石流沟谷的历史，历次泥石流的发生时间、频数、规模、形成过程，爆发前的降水情况和爆发后产生的灾害情况，区分是正常的沟谷还是低频率泥石流沟谷； (h) 开矿弃渣、修路切坡、砍伐森林、陡坡开荒及过度放牧等人类活动情况； (i) 当地防治泥石流的措施及建筑经验等。,在测绘与调查过程中，如何判断与识别泥石流是否存在或产生呢？野外工作中可根据以下几个方

14、面进行综合判定： 1*）根据泥石流的形成条件判断即判断能否产生泥石流 *a) 地形条件：汇水面积小，一般不足数十平方公里；山坡坡度一般在40以上，坡面不稳，有大量松散物质堆积，沟的纵坡比降在形成区达30%以上，在流通区达20%。,*b) 物质供给条件：形成区地层多为片岩、千枚岩、板岩、页岩、泥岩、砂岩及黄土等质软易风化岩层。 *c) 水源条件：多由暴雨激发而成。 2*）根据沟谷形态特点判断可判断沟谷已发生过泥石流 *a) 中游沟身常不对称，参差不齐，往往凹岸发生冲刷，凸岸堆积成延伸不长的“石堤”，或凸岸被冲刷凹岸堆积，有明显的裁弯取直现象。,*b) 沟槽经常大段地被大量松散固体物质堵塞，构成跌

15、水。 *c) 由于多次规模不同泥石流的下切淤积，沟的中下游常有多级阶地，在较宽阔地带，常有垅岗状堆积物。 *d) 沟谷内清清流水在杂乱无章的大小石块中下切成小沟，沟床有较厚松散堆积物构成的跌水。 *e) 沟谷中常有泥石流冲刷碰撞等留下的痕迹。,3*）根据泥石流堆积物的特征判断可判断沟谷已发生过泥石流 *a) 下游堆积扇的轴部一般较高耸，稠度大的堆积物其扇角小，呈丘状。 *b) 堆积扇上沟槽不固定，扇体上杂乱分布着垅岗状、舌状、岛状堆积物； *c) 堆积的石块均具尖锐的棱角，无方向性，无明显的分选层次。 *d) 泥石流堆积区的典型堆积扇，一般表面垅岗突起，巨石累累，犹如一片波浪起伏的“石海”。,

16、2）勘探与测试 以进一步查明泥石流堆积物的性质、结构、厚度、固体物质含量、粒径、流速、流量、冲出量和淤积量等。 1*）需查明泥石流堆积物的组成与厚度时，可采用钻探、挖探方法，条件合适时也可采用物探。 2*）为查明泥石流堆积厚度的钻孔，钻入基岩的厚度应超过沟内最大块石直径35m。,3*）泥石流试验的取样工作应在测绘调查后进行，应选取流域内的代表性泥石流堆积物土样。 4*）泥石流流体密度、固体颗粒密度、颗分试验应在现场进行；粘性泥石流要做湿陷性试验及可溶盐试验；稀性泥石流还要取固体物质补给区试样做颗分试验。 5*）对严重危害铁路的大规模泥石流沟谷应配合有关专业建立观测试验站，以取得泥石流各项特征值

17、的定量指标。,第三节 泥石流岩土工程评价 1. 建筑场地稳定性与适宜性评价 应结合泥石流工程分类表进行，主要有四个方面的结论。 （1）1、1亚类泥石流，因其规模大、复杂、危害性大、防治工作困难且不经济，不应作为建筑场地，应采取绕避方案； （2）2、2亚类泥石流沟谷不宜作为建筑场地，一般说各类建筑还是绕避为好。必须建筑时，应提出综合治理的防治措施。线路应避免直穿堆积扇，可设桥通过。,（3）3、3亚类泥石流沟谷，由于规模小、危害程度轻微、防治较易和较经济，可利用堆积扇作为建筑场地，但应避开沟口；线路工程亦可在堆积扇通过，可分段设桥，不要随意改沟和并沟，同时还应据具体情况做好排洪、疏导等防治措施；

18、（4）如果在沟口上游有大量弃渣或进行工程建设而改变了原有供排平衡条件，则应重新判定产生新泥石流的可能性和重新进行适宜性评价。,2.泥石流的防治 防治原则： 全面规划、综合治理； 以防为主、以治为辅。 防治方法： 生物措施与工程措施相结合。,（1）预防措施： a. 上游水土保持：植树造林，种植草皮，以巩固土壤不受冲刷、不使流失（即改善生态环境）； b. 治理地表水和地下水：修筑排水沟系，以疏干土壤或不使土壤受浸湿； c. 修筑防护工程：如沟头防护、岸边防护、边坡防护等，在易坍塌、滑坡地段设支挡工程，以加固土层、稳定边坡。,d. 跨越工程：修建桥梁、涵洞，从泥石流沟的上方跨越通过，让泥石流在其下方

19、排泄，用以避防泥石流。这是铁道和公路交通部门为了保障交通安全常用的措施。 e. 穿过工程：修隧道、明硐或渡槽，从泥石流的下方通过，而让泥石流从其上方排泄。这也是铁路和公路通过泥石流地区的又一主要工程形式。,（2）防治措施： a. 拦截措施：在泥石流沟中修筑各种拦渣坝，如石笼坝、格棚坝，以拦截泥石流中的石块。设置停淤场，以减轻泥石流的动力作用。 b. 滞留措施：在泥石流沟中修筑各种低矮拦挡坝（谷坊坝），泥石流可以漫过坝顶。坝的作用是，拦蓄泥砂石块等固体物质，减小泥石流的规模；固定泥石流沟床，防止沟床下切和各种坍塌；平缓纵坡，减小泥石流流速。,c. 疏排和利导措施：在下游堆积区修筑排洪道、急流槽、导流堤等设施以固定沟槽，约束水流，改善沟床平面等。 对于防治泥石流，常采用多种措施相结合，进行综合治理，比用单一措施更为有效。,3. 泥石流的动态监测 内容主要包括： （1）年际或多年的长期监测