1、第九章 泥石流場地,第一節(jié) 概 述,1. 泥石流的基本概念 泥石流是山區(qū)特有的一種災(zāi)難性的自然地質(zhì)現(xiàn)象。它是由于降水（暴雨、冰川、積雪融化水）產(chǎn)生在溝谷或山坡上的一種挾帶大量泥砂、石塊和巨礫等固體物質(zhì)的特殊洪流，是高濃度的固體和液體的混合顆粒流。它的運(yùn)動過程介于山崩、滑坡和洪水之間，是種種自然因素（地質(zhì)、地貌、水文、氣象等）或人為因素綜合作用的結(jié)果。,泥石流是在松散的固體物質(zhì)來源豐富和地形條件有利的前提下，通過暴雨、融雪、冰川、水體潰決等因素的激發(fā)而產(chǎn)生的。爆發(fā)時，混濁的泥石流體沿著陡峻的山溝，前推后擁，奔騰咆哮而下，地面為之震動，山谷有如雷鳴；沖出山口之后，在寬闊的堆積區(qū)橫沖直撞，漫流遍地。

2、由于泥石流爆發(fā)突然，運(yùn)動很快，能量巨大，來勢兇猛，破壞性非常強(qiáng)，常給山區(qū)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)建設(shè)造成極大危害，對山區(qū)鐵路、公路的危害，尤為嚴(yán)重。,泥石流流動的全過程一般只有幾個小時，短的只有幾分鐘。它是一種廣泛分布于世界各國一些具有特殊地形、地貌狀況地區(qū)的自然災(zāi)害。泥石流的主要危害是沖毀城鎮(zhèn)、礦山、鄉(xiāng)村，造成人畜傷亡，破壞房屋及其他工程設(shè)施，破壞農(nóng)作物、林木及耕地。此外，泥石流有時也會淤塞河道，不但阻斷航運(yùn)，還可能引起水災(zāi)。影響泥石流強(qiáng)度的因素較多，如泥石流容量、流速、流量等，其中泥石流流量對泥石流成災(zāi)程度的影響最為主要。此外，多種人為活動也在多方面加劇這上述因素的作用，促進(jìn)泥石流的形成。,2、泥石流的

3、形成 泥石流的形成與所在地區(qū)的自然條件和人類經(jīng)濟(jì)活動密切相關(guān)，地形、地質(zhì)和水文氣象條件等是泥石流形成的三大條件，缺一不可。 （1）地形條件：山高溝深，地勢陡峻，溝床縱坡大，流域的形狀便于水流的匯集。 典型的泥石流流域，從上游到下游，一般可分為形成區(qū)、流通區(qū)和堆積區(qū)三個區(qū)：,1）上游形成區(qū)：地形多為三面環(huán)山，一面出口的圈椅狀（瓢狀）地形，周圍山高坡陡，但地形開闊，山體光禿破碎，植被不良。這樣的地形有利于水和碎屑物的集中。 2）中游流通區(qū)：地形多為狹窄陡深的峽谷，谷床縱坡大，使泥石流得以迅猛通過，直瀉而下。 3）下游堆積區(qū)：地形多為開闊的山前平原或河谷階地，使泥石流停止流動并堆積固體物質(zhì)。,（2）

4、地質(zhì)條件：是泥石流固體物質(zhì)產(chǎn)生、來源的條件。凡是泥石流活躍的地區(qū)，地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜、巖性軟弱，具有豐富的物質(zhì)來源。具體表現(xiàn)為 1）地質(zhì)構(gòu)造：斷層褶皺發(fā)育，新構(gòu)造運(yùn)動強(qiáng)烈，地震烈度高。由于這些因素導(dǎo)致地表巖層破碎，滑坡、崩塌等不良地質(zhì)作用發(fā)育，為固體物質(zhì)來源創(chuàng)造了條件。 2）地層巖性：巖性軟弱、結(jié)構(gòu)松散、易于風(fēng)化的巖層，或軟弱相間成層的、易遭受破壞的巖層，都是碎屑物產(chǎn)生的良好母體。,（3）水文氣象條件：水是泥石流的組成部分，又是搬運(yùn)介質(zhì)，松散固體物質(zhì)大量充水達(dá)到飽和或過飽和狀態(tài)后，結(jié)構(gòu)破壞、摩阻力降低、滑動力增大，從而產(chǎn)生流動。泥石流的形成是與短時間內(nèi)突然性的大量流水密切相關(guān)。 突然性的大量流水主要

5、來自： 1）強(qiáng)度較大的暴雨； 2）冰川、積雪的強(qiáng)烈消融； 3）冰川湖、高山湖、水庫等的突然潰決。,上述條件概括起來就是： 有陡峻便于集物、集水的適當(dāng)?shù)匦危?上游堆積有豐富的松散固體物質(zhì)； 短期內(nèi)有突然性大量水的來源。 三者缺一不可。,3. 泥石流的分類 泥石流的分類，不僅是為了識別和鑒定泥石流，也是防止泥石流的依據(jù)。 （1）根據(jù)流域特征分為： 1）標(biāo)準(zhǔn)型泥石流流域：呈扇形，能明顯地分出形成區(qū)、流通區(qū)和堆積區(qū)。（規(guī)模大）,2）河谷型泥石流流域：呈狹長形，形成區(qū)不明顯，松散物質(zhì)主要來自中游地段，泥石流沿溝谷有堆積、也有沖刷搬運(yùn)。 3）山坡型泥石流流域：流域面積小，呈漏斗狀，流通區(qū)不明顯，形成區(qū)直接

6、與堆積區(qū)相連，堆積作用迅速。（規(guī)模一般較?。?（2）按物質(zhì)組分分為： 1）泥流：以粘性土為主，砂粒、石塊少量，粘度大，呈稠泥狀。 2）泥石流：由大量的粘性土和粒徑不等的砂粒、塊石組成。 3）水石流：以大小不等的石塊、砂粒為主，粘性土含量較少。,（3）按物質(zhì)狀態(tài)分為： 1）粘性泥石流：含大量粘性土的泥石流或泥流，粘性大，固體物質(zhì)占4060%，最高達(dá)80%，水不是搬運(yùn)介質(zhì)而僅是組成物質(zhì)，石塊呈懸浮狀態(tài)。爆發(fā)突然，持續(xù)時間短，破壞力大，堆積物在堆積區(qū)不散流，石塊堆積成“舌”狀或“崗”狀。 2）稀性泥石流：水為主要成分，粘性土含量少。固體物質(zhì)占1040%，有很大分散性。水為搬運(yùn)介質(zhì)，石塊以滾動或躍移方

7、式前進(jìn)，有強(qiáng)烈下切作用。堆積物在堆積區(qū)呈扇狀散流，似“石?！?。,（4）按“巖土工程勘察規(guī)范”的分類工程分類,（4）按“巖土工程勘察規(guī)范”的分類工程分類,4. 泥石流的發(fā)生規(guī)律,泥石流發(fā)生的時間具有如下兩個規(guī)律： 季節(jié)性：中國泥石流的暴發(fā)主要是受連續(xù)降雨、暴雨，尤其是特大暴雨集中降雨的激發(fā)。因此，泥石流發(fā)生的時間規(guī)律是與集中降雨時間規(guī)律相一致，具有明顯的季節(jié)性。一般發(fā)生在多雨的夏秋季節(jié)。因集中降雨的時間的差異而有所不同。四川、云南等西南地區(qū)的降雨多集中在6-9月，因此、西南地區(qū)的泥石流多發(fā)生在6-9月；而西北地區(qū)降雨多集中在6、7、8三個月，尤其是7、8兩個月降雨集中，暴雨強(qiáng)度大，因此西北地區(qū)的

8、泥石流多發(fā)生在7、8兩個月。,周期性：泥石流的發(fā)生受暴雨、洪水、地震的影響，而暴雨、洪水、地震總是周期性地出現(xiàn)。因此，泥石流的發(fā)生和發(fā)展也具有一定的周期性，且其活動周期與暴雨、洪水、地震的活動周期大體相一致。當(dāng)暴雨、洪水兩者的活動周期相疊加時，常常形成泥石流活動的一個高潮。如云南省東川地區(qū)在1966年是近十幾年的強(qiáng)震期，使東川泥石流的發(fā)展加劇。僅東川鐵路在1970-1981年的11年中就發(fā)生泥石流災(zāi)害250余次。又如1981年，東川達(dá)德線泥石流，成昆鐵路利子伊達(dá)泥石流、寶成鐵路、寶天鐵路的泥石流，都是在大周期暴雨的情況下發(fā)生的。泥石流的發(fā)生，一般是在一次降雨的高峰期，或是在連續(xù)降雨稍后。,5、

9、泥石流的分布特點(diǎn),中國泥石流的分布，明顯受地形、地質(zhì)和降水條件的控制。特別是在地形條件上表現(xiàn)得更為明顯。泥石流在中國集中分布在兩個帶上。一是青藏高原與次一級的高原與盆地之間的接觸帶；另一個是上述的高原、盆地與東部的低山丘陵或平原的過渡帶。,在上述兩個帶中，泥石流又集中分布在一些大斷裂、深大斷裂發(fā)育的河流溝谷兩側(cè)。這是我國泥石流的密度最大、活動最頻繁、危害最嚴(yán)重的地帶。在各大型構(gòu)造帶中，具有高頻率的泥石流，又往往集中在板巖、片巖、片麻巖、混合花崗巖、千枚巖等變質(zhì)巖系及泥巖、頁巖、泥灰?guī)r、煤系等軟弱巖系和第四系堆積物分布區(qū)。,泥石流的分布還與大氣降水、冰雪融化的顯著特征密切相關(guān)。即高頻率的泥石流，

10、主要分布在氣候干濕季較明顯、較暖濕、局部暴雨強(qiáng)大、冰雪融化快的地區(qū)。如云南、四川、甘肅、西藏等。低頻率的稀性泥石流主要分布在東北和南方地區(qū)。,泥石流雖然有其危害性，但并不是所有的泥石流溝谷都不能作為建筑場地，而決定于泥石流的類型、規(guī)模、目前所處的發(fā)育階段、爆發(fā)的頻繁程度和破壞程度等。對那些規(guī)模小、爆發(fā)頻率低、破壞性不大的泥石流堆積區(qū)等，在采取相應(yīng)措施后，還是可以作為建筑場地的。因此，在決定其能否作為建筑場地之前，關(guān)鍵就是要做好巖土工程勘察與評價工作。,第二節(jié) 泥石流巖土工程勘察基本技術(shù)要求,泥石流能否給工程建設(shè)帶來危害，與建筑場地的選擇和總平面圖的布置關(guān)系極為密切。因此，泥石流問題不在工程建設(shè)

11、的前期工作中解決，必然會給后期工作造成被動，或在經(jīng)濟(jì)上造成損失。故泥石流的巖土工程勘察工作應(yīng)在選址或初勘階段進(jìn)行。 1、勘察目的與任務(wù) 主要有： （1）判斷上游溝谷是否具備產(chǎn)生泥石流的條件，即產(chǎn)生泥石流的可能性；,（2）預(yù)測泥石流的類型、規(guī)模、發(fā)育階段、活動規(guī)律及其對工程的危害程度； （3）評價工程場地的穩(wěn)定性與適宜性，并提出相應(yīng)的防治措施。 2. 工作方法與內(nèi)容 （1）工作方法： 主要以工程地質(zhì)測繪與調(diào)查為主，當(dāng)測繪資料不能滿足設(shè)計(jì)要求或需對泥石流采取防治措施時，才布置適當(dāng)?shù)目碧脚c測試工作。,（2）工作內(nèi)容 1）工程地質(zhì)測繪與調(diào)查：范圍，應(yīng)包括溝谷至分水嶺的全部地段和可能受泥石流影響的地段。

12、比例尺，全流域宜采用150000；中、下游可采用12000110000；測繪調(diào)查的主要內(nèi)容有： (a) 冰雪融化、暴雨強(qiáng)度、前期降雨量、一次最大降雨量、平均與最大流量、地下水活動情況； (b) 地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、不良地質(zhì)現(xiàn)象，松散堆積物的物質(zhì)組成、分布及儲量；,(c) 溝谷的地形地貌特征，包括溝谷的發(fā)育程度、切割情況、坡度、彎曲、粗糙程度，劃分泥石流的形成區(qū)、流通區(qū)與堆積區(qū)，圈繪整個溝谷的匯水面積； (d) 形成區(qū)的水源類型、水量、匯水條件，山坡坡度、巖層性質(zhì)及風(fēng)化程度，斷裂、滑坡、崩塌等不良地質(zhì)作用的發(fā)育情況及可能形成泥石流固體物質(zhì)的分布范圍及儲量； (e) 流通區(qū)的溝床縱、橫坡度、跌水、

13、急彎等特征，兩側(cè)山坡坡度及穩(wěn)定程度，溝床的沖淤變化和泥石流的痕跡；,(f) 堆積區(qū)的堆積扇分布范圍、表面形態(tài)，縱坡、植被、溝道變遷和沖淤情況，堆積物的性質(zhì)、層次、厚度、一般及最大粒徑、分布規(guī)律，判定堆積區(qū)的形成歷史、堆積速度，估算一次最大堆積量； (g) 泥石流溝谷的歷史，歷次泥石流的發(fā)生時間、頻數(shù)、規(guī)模、形成過程，爆發(fā)前的降水情況和爆發(fā)后產(chǎn)生的災(zāi)害情況，區(qū)分是正常的溝谷還是低頻率泥石流溝谷； (h) 開礦棄渣、修路切坡、砍伐森林、陡坡開荒及過度放牧等人類活動情況； (i) 當(dāng)?shù)胤乐文嗍鞯拇胧┘敖ㄖ?jīng)驗(yàn)等。,在測繪與調(diào)查過程中，如何判斷與識別泥石流是否存在或產(chǎn)生呢？野外工作中可根據(jù)以下幾個方

14、面進(jìn)行綜合判定： 1*）根據(jù)泥石流的形成條件判斷即判斷能否產(chǎn)生泥石流 *a) 地形條件：匯水面積小，一般不足數(shù)十平方公里；山坡坡度一般在40以上，坡面不穩(wěn)，有大量松散物質(zhì)堆積，溝的縱坡比降在形成區(qū)達(dá)30%以上，在流通區(qū)達(dá)20%。,*b) 物質(zhì)供給條件：形成區(qū)地層多為片巖、千枚巖、板巖、頁巖、泥巖、砂巖及黃土等質(zhì)軟易風(fēng)化巖層。 *c) 水源條件：多由暴雨激發(fā)而成。 2*）根據(jù)溝谷形態(tài)特點(diǎn)判斷可判斷溝谷已發(fā)生過泥石流 *a) 中游溝身常不對稱，參差不齊，往往凹岸發(fā)生沖刷，凸岸堆積成延伸不長的“石堤”，或凸岸被沖刷凹岸堆積，有明顯的裁彎取直現(xiàn)象。,*b) 溝槽經(jīng)常大段地被大量松散固體物質(zhì)堵塞，構(gòu)成跌

15、水。 *c) 由于多次規(guī)模不同泥石流的下切淤積，溝的中下游常有多級階地，在較寬闊地帶，常有垅崗狀堆積物。 *d) 溝谷內(nèi)清清流水在雜亂無章的大小石塊中下切成小溝，溝床有較厚松散堆積物構(gòu)成的跌水。 *e) 溝谷中常有泥石流沖刷碰撞等留下的痕跡。,3*）根據(jù)泥石流堆積物的特征判斷可判斷溝谷已發(fā)生過泥石流 *a) 下游堆積扇的軸部一般較高聳，稠度大的堆積物其扇角小，呈丘狀。 *b) 堆積扇上溝槽不固定，扇體上雜亂分布著垅崗狀、舌狀、島狀堆積物； *c) 堆積的石塊均具尖銳的棱角，無方向性，無明顯的分選層次。 *d) 泥石流堆積區(qū)的典型堆積扇，一般表面垅崗?fù)黄?，巨石累累，猶如一片波浪起伏的“石?！?。,

16、2）勘探與測試 以進(jìn)一步查明泥石流堆積物的性質(zhì)、結(jié)構(gòu)、厚度、固體物質(zhì)含量、粒徑、流速、流量、沖出量和淤積量等。 1*）需查明泥石流堆積物的組成與厚度時，可采用鉆探、挖探方法，條件合適時也可采用物探。 2*）為查明泥石流堆積厚度的鉆孔，鉆入基巖的厚度應(yīng)超過溝內(nèi)最大塊石直徑35m。,3*）泥石流試驗(yàn)的取樣工作應(yīng)在測繪調(diào)查后進(jìn)行，應(yīng)選取流域內(nèi)的代表性泥石流堆積物土樣。 4*）泥石流流體密度、固體顆粒密度、顆分試驗(yàn)應(yīng)在現(xiàn)場進(jìn)行；粘性泥石流要做濕陷性試驗(yàn)及可溶鹽試驗(yàn)；稀性泥石流還要取固體物質(zhì)補(bǔ)給區(qū)試樣做顆分試驗(yàn)。 5*）對嚴(yán)重危害鐵路的大規(guī)模泥石流溝谷應(yīng)配合有關(guān)專業(yè)建立觀測試驗(yàn)站，以取得泥石流各項(xiàng)特征值

17、的定量指標(biāo)。,第三節(jié) 泥石流巖土工程評價 1. 建筑場地穩(wěn)定性與適宜性評價 應(yīng)結(jié)合泥石流工程分類表進(jìn)行，主要有四個方面的結(jié)論。 （1）1、1亞類泥石流，因其規(guī)模大、復(fù)雜、危害性大、防治工作困難且不經(jīng)濟(jì)，不應(yīng)作為建筑場地，應(yīng)采取繞避方案； （2）2、2亞類泥石流溝谷不宜作為建筑場地，一般說各類建筑還是繞避為好。必須建筑時，應(yīng)提出綜合治理的防治措施。線路應(yīng)避免直穿堆積扇，可設(shè)橋通過。,（3）3、3亞類泥石流溝谷，由于規(guī)模小、危害程度輕微、防治較易和較經(jīng)濟(jì)，可利用堆積扇作為建筑場地，但應(yīng)避開溝口；線路工程亦可在堆積扇通過，可分段設(shè)橋，不要隨意改溝和并溝，同時還應(yīng)據(jù)具體情況做好排洪、疏導(dǎo)等防治措施；

18、（4）如果在溝口上游有大量棄渣或進(jìn)行工程建設(shè)而改變了原有供排平衡條件，則應(yīng)重新判定產(chǎn)生新泥石流的可能性和重新進(jìn)行適宜性評價。,2.泥石流的防治 防治原則： 全面規(guī)劃、綜合治理； 以防為主、以治為輔。 防治方法： 生物措施與工程措施相結(jié)合。,（1）預(yù)防措施： a. 上游水土保持：植樹造林，種植草皮，以鞏固土壤不受沖刷、不使流失（即改善生態(tài)環(huán)境）； b. 治理地表水和地下水：修筑排水溝系，以疏干土壤或不使土壤受浸濕； c. 修筑防護(hù)工程：如溝頭防護(hù)、岸邊防護(hù)、邊坡防護(hù)等，在易坍塌、滑坡地段設(shè)支擋工程，以加固土層、穩(wěn)定邊坡。,d. 跨越工程：修建橋梁、涵洞，從泥石流溝的上方跨越通過，讓泥石流在其下方

19、排泄，用以避防泥石流。這是鐵道和公路交通部門為了保障交通安全常用的措施。 e. 穿過工程：修隧道、明硐或渡槽，從泥石流的下方通過，而讓泥石流從其上方排泄。這也是鐵路和公路通過泥石流地區(qū)的又一主要工程形式。,（2）防治措施： a. 攔截措施：在泥石流溝中修筑各種攔渣壩，如石籠壩、格棚壩，以攔截泥石流中的石塊。設(shè)置停淤場，以減輕泥石流的動力作用。 b. 滯留措施：在泥石流溝中修筑各種低矮攔擋壩（谷坊壩），泥石流可以漫過壩頂。壩的作用是，攔蓄泥砂石塊等固體物質(zhì)，減小泥石流的規(guī)模；固定泥石流溝床，防止溝床下切和各種坍塌；平緩縱坡，減小泥石流流速。,c. 疏排和利導(dǎo)措施：在下游堆積區(qū)修筑排洪道、急流槽、導(dǎo)流堤等設(shè)施以固定溝槽，約束水流，改善溝床平面等。 對于防治泥石流，常采用多種措施相結(jié)合，進(jìn)行綜合治理，比用單一措施更為有效。,3. 泥石流的動態(tài)監(jiān)測 內(nèi)容主要包括： （1）年際或多年的長期監(jiān)測