巖土工程勘察第八章-8.3-泥石流

1、第三節(jié)第三節(jié) 泥石流泥石流 一一 概述概述 二二 泥石流泥石流形成形成條件及條件及分類分類 三三 泥石流的勘察及場地評價泥石流的勘察及場地評價 四四 泥石流泥石流防治防治1.1.什么是泥石流？什么是泥石流？ 泥石流泥石流(debris flow(debris flow，mudflow) mudflow) 是是由于由于降水（暴雨、冰川、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流。2.2.泥石流的

2、特點泥石流的特點 在在一個地段上往往突然暴發(fā)，能量巨大，來勢兇猛，歷時短一個地段上往往突然暴發(fā)，能量巨大，來勢兇猛，歷時短暫，且復發(fā)頻繁，因此破壞力強大。暫，且復發(fā)頻繁，因此破壞力強大。*泥石流現(xiàn)象幾乎在世界上所有的山區(qū)都有可能發(fā)生，尤以最新隆起山系最為泥石流現(xiàn)象幾乎在世界上所有的山區(qū)都有可能發(fā)生，尤以最新隆起山系最為活躍，遍及全球活躍，遍及全球5050多個國家，如日本、美國、俄羅斯、奧地利等多個國家，如日本、美國、俄羅斯、奧地利等*我國山區(qū)面積廣大，山地約占全國總面積的我國山區(qū)面積廣大，山地約占全國總面積的70% 70% ，又多處于季風氣候區(qū)，降，又多處于季風氣候區(qū)，降水集中，晚近代地殼運動

3、劇烈、地震頻繁、地形陡峭而切割破碎，泥石流現(xiàn)水集中，晚近代地殼運動劇烈、地震頻繁、地形陡峭而切割破碎，泥石流現(xiàn)象普遍象普遍云南新平縣泥石流（2002年8月14日）造成造成4040人死亡人死亡,23,23人失蹤人失蹤, ,直接經(jīng)濟損失達直接經(jīng)濟損失達2.282.28億元億元 20032003年年7 7月月1111日日 被稱為被稱為“美人谷美人谷”的四川省丹巴的四川省丹巴縣發(fā)生特大泥石流災害，縣發(fā)生特大泥石流災害，致使致使5151人死亡和失蹤。人死亡和失蹤。9.249.24泥石流后的北川縣城泥石流后的北川縣城汶川地震后的北川縣城汶川地震后的北川縣城9.249.24泥石流后的北川縣城泥石流后的北川縣

4、城造成沿河房屋被沖毀，泥石流阻斷白龍江、形成堰塞湖。舟曲縣內(nèi)造成沿河房屋被沖毀，泥石流阻斷白龍江、形成堰塞湖。舟曲縣內(nèi)三分之二區(qū)域被水淹沒。遇難三分之二區(qū)域被水淹沒。遇難14351435人，失蹤人，失蹤330330人人 全國全國大部分地區(qū)都有泥石流分布。大部分地區(qū)都有泥石流分布。2626個省個省( (區(qū)區(qū)) )分布有幾萬條泥石分布有幾萬條泥石流溝。大致以大興安嶺流溝。大致以大興安嶺燕山燕山太行山太行山巫山巫山雪峰山一線為界分雪峰山一線為界分為兩部分，西部的高原、高山、極高山是泥石流最發(fā)育、分布最集為兩部分，西部的高原、高山、極高山是泥石流最發(fā)育、分布最集中、災害頻繁而又嚴重的地區(qū)；東部的平原、

5、低山、丘陵，除遼東中、災害頻繁而又嚴重的地區(qū)；東部的平原、低山、丘陵，除遼東南山地泥石流密集外，廣大地區(qū)泥石流分布零散，災害較少。南山地泥石流密集外，廣大地區(qū)泥石流分布零散，災害較少。規(guī)模規(guī)模比較大的地區(qū)是西南、西北和中南地區(qū)。比較大的地區(qū)是西南、西北和中南地區(qū)。 我國我國地貌第一、二級階梯，包括廣闊的高原、深地貌第一、二級階梯，包括廣闊的高原、深 切割的極高山、高山和中山切割的極高山、高山和中山區(qū)，是泥石流最發(fā)育最集中的地區(qū)，泥石流溝群常呈帶狀或片狀分布。其中成片區(qū)，是泥石流最發(fā)育最集中的地區(qū)，泥石流溝群常呈帶狀或片狀分布。其中成片的集中在青藏高原東南緣山地、四川盆地周邊，以及隴東的集中在青

6、藏高原東南緣山地、四川盆地周邊，以及隴東- -陜南、晉西、陜南、晉西、 冀北等冀北等以及黃土高原東緣為主的地區(qū)。以及黃土高原東緣為主的地區(qū)。1.形成條件（1 1）有利于有利于貯集、運動和停淤的地形地貌條件；貯集、運動和停淤的地形地貌條件；（2 2）有有豐富的松散土石碎屑固體物質(zhì)來源；豐富的松散土石碎屑固體物質(zhì)來源；（3 3）短時間內(nèi)可提供充足的水源和適當?shù)募ぐl(fā)因素。短時間內(nèi)可提供充足的水源和適當?shù)募ぐl(fā)因素。2.工程分類（1 1）定性指標）定性指標根據(jù)泥石流的特征和流域特征劃分根據(jù)泥石流的特征和流域特征劃分 高頻泥石流高頻泥石流 低頻泥石流低頻泥石流 泥石流特征劃分依據(jù)：發(fā)生周期、固體物質(zhì)來源、

7、暴雨強泥石流特征劃分依據(jù)：發(fā)生周期、固體物質(zhì)來源、暴雨強度、形成的主要因素、泥石流的規(guī)模。度、形成的主要因素、泥石流的規(guī)模。 泥石流流域劃分依據(jù)：分布區(qū)特征、溝谷和堆積區(qū)特征、泥石流流域劃分依據(jù)：分布區(qū)特征、溝谷和堆積區(qū)特征、泥石流溝床坡降比。泥石流溝床坡降比。*地貌條件是形成泥石流的內(nèi)因和必要條件，制約地貌條件是形成泥石流的內(nèi)因和必要條件，制約著泥石流的形成和運動，影響泥石流的規(guī)模和特著泥石流的形成和運動，影響泥石流的規(guī)模和特性。性。 *泥石流總是發(fā)生在陡峻的山岳地區(qū)，一般是順著泥石流總是發(fā)生在陡峻的山岳地區(qū)，一般是順著縱坡降較大的狹窄溝谷活動的，可以是干涸的嶂縱坡降較大的狹窄溝谷活動的，可

8、以是干涸的嶂谷、沖溝，也可以是有水流的河谷。谷、沖溝，也可以是有水流的河谷。*泥石流形成的地貌條件：主要是泥石流形成的地貌條件：主要是泥石流溝溝床比泥石流溝溝床比降、溝坡坡度、坡向、集水區(qū)面積和溝谷形態(tài)降、溝坡坡度、坡向、集水區(qū)面積和溝谷形態(tài)等等 *每一處泥石流自成一個流域。典型的泥石流流域每一處泥石流自成一個流域。典型的泥石流流域可劃分為形成區(qū)、流通區(qū)和堆積區(qū)三個區(qū)段：可劃分為形成區(qū)、流通區(qū)和堆積區(qū)三個區(qū)段：（2）定量指標）定量指標在泥石流類別的基礎上又劃分為三個亞類：即破壞程度為嚴重、在泥石流類別的基礎上又劃分為三個亞類：即破壞程度為嚴重、中等、輕微的泥石流。中等、輕微的泥石流。 流域流域

9、面積；面積； 固體固體物質(zhì)一次沖出量；物質(zhì)一次沖出量； 泥石流泥石流溝谷的爆發(fā)流量；溝谷的爆發(fā)流量； 泥石流泥石流堆積區(qū)的面積。堆積區(qū)的面積。泥石流形成區(qū)；泥石流形成區(qū)；泥石流流通區(qū)；泥石流流通區(qū)；泥石流堆積區(qū)；泥石流堆積區(qū)；泥石流堵塞河流形成的湖泊；泥石流堵塞河流形成的湖泊；1 1峽谷；峽谷；2 2有水溝床；有水溝床；3 3無水溝床；無水溝床；4 4分區(qū)界線；分區(qū)界線；5 5流域界線流域界線( (一一) )形成區(qū)形成區(qū) 多為三面環(huán)山、一面出口的寬闊地段，周多為三面環(huán)山、一面出口的寬闊地段，周圍山坡陡峻，地形坡度多為圍山坡陡峻，地形坡度多為30306060，溝，溝床縱坡降可達床縱坡降可達303

10、0以上。以上。( (二二) )流通區(qū)流通區(qū) 該區(qū)是泥石流搬運通過的地段，多系狹窄該區(qū)是泥石流搬運通過的地段，多系狹窄而深切的峽谷或沖溝，谷壁陡峻而縱坡降較而深切的峽谷或沖溝，谷壁陡峻而縱坡降較大，且多陡坎和跌水。大，且多陡坎和跌水。 當縱坡陡而順直時，泥石流流途通暢，可當縱坡陡而順直時，泥石流流途通暢，可直瀉下游，能量大。反之則易堵塞停積或改直瀉下游，能量大。反之則易堵塞停積或改道，削弱能量。道，削弱能量。 ( (三三) )堆積區(qū)堆積區(qū) 一般位于出山口或山間盆地邊緣，地形坡一般位于出山口或山間盆地邊緣，地形坡度通常小于度通常小于5 5。由于地形豁然開闊平坦，。由于地形豁然開闊平坦，泥石流動能急

11、劇降低，最終停積下來，形成泥石流動能急劇降低，最終停積下來，形成扇形、錐形或帶形堆積灘。扇形、錐形或帶形堆積灘。我國易發(fā)育和形成泥石流的巖層主要有以下幾類：我國易發(fā)育和形成泥石流的巖層主要有以下幾類：(1)(1)新生界地層：為固結(jié)較差的粘土巖類和各種成因的松散堆積新生界地層：為固結(jié)較差的粘土巖類和各種成因的松散堆積物，如西南成都粘土、昔格達粘土，西北地區(qū)的黃土及含鹽地物，如西南成都粘土、昔格達粘土，西北地區(qū)的黃土及含鹽地層。層。 (2)(2)中生界陸相地層中生界陸相地層( (特別是含膏鹽紅層特別是含膏鹽紅層) )：此類巖層巖石固結(jié)性：此類巖層巖石固結(jié)性差，抗剪強度低，易軟化和泥化，在干濕度變化

12、下脹縮作用明差，抗剪強度低，易軟化和泥化，在干濕度變化下脹縮作用明顯，巖石表層崩解迅速，常形成較厚的碎屑層顯，巖石表層崩解迅速，常形成較厚的碎屑層; ;該地層常含膏該地層常含膏鹽，在水的長期作用下，固結(jié)力會降低甚至失去鹽，在水的長期作用下，固結(jié)力會降低甚至失去; ;由于軟化性由于軟化性大，當其處于邊坡位置，特別是當產(chǎn)狀與坡向一致時，坡面易大，當其處于邊坡位置，特別是當產(chǎn)狀與坡向一致時，坡面易于失穩(wěn)，產(chǎn)生滑坡，成為泥石流的物質(zhì)補給來源。于失穩(wěn)，產(chǎn)生滑坡，成為泥石流的物質(zhì)補給來源。 (3)(3)煤系地層。該地層為砂泥質(zhì)巖系，粘土巖類強度低，遇水易煤系地層。該地層為砂泥質(zhì)巖系，粘土巖類強度低，遇水易

13、軟化。軟化。 (4)(4)含凝灰?guī)r夾層的玄武巖含凝灰?guī)r夾層的玄武巖 (5)(5)變質(zhì)巖類：此類巖層時代古老，節(jié)理、裂隙發(fā)育，常有變質(zhì)巖類：此類巖層時代古老，節(jié)理、裂隙發(fā)育，常有較厚的風化帶，特別是在水浸作用下，其中變質(zhì)礦物如絹較厚的風化帶，特別是在水浸作用下，其中變質(zhì)礦物如絹云母、綠泥石易重新分解為粘土礦物而發(fā)生泥化，極易產(chǎn)云母、綠泥石易重新分解為粘土礦物而發(fā)生泥化，極易產(chǎn)生滑坡，形成泥石流。生滑坡，形成泥石流。(6)(6)碳酸鹽巖層。該巖層具有可溶性，在石灰?guī)r分布地區(qū)只碳酸鹽巖層。該巖層具有可溶性，在石灰?guī)r分布地區(qū)只有機械風化或寒凍風化所形成的巖塊碎屑或經(jīng)淋溶殘積紅有機械風化或寒凍風化所形成

14、的巖塊碎屑或經(jīng)淋溶殘積紅土，成為泥石流流域固體物質(zhì)補給源時，才有可能參與泥土，成為泥石流流域固體物質(zhì)補給源時，才有可能參與泥 石流活動。石流活動。 (7)(7)強烈風化的花崗巖?；◢弾r在炎熱多雨的氣候條件下，強烈風化的花崗巖。花崗巖在炎熱多雨的氣候條件下，易形成深厚的風化殼，厚度達到易形成深厚的風化殼，厚度達到50-10050-100米，強風化帶厚米，強風化帶厚5-5-3030米，呈砂土狀，強度低，易于泥石流發(fā)育和形成。在高米，呈砂土狀，強度低，易于泥石流發(fā)育和形成。在高 寒地區(qū)以寒凍風化為主，巖體機械破碎，形成巖屑型風化寒地區(qū)以寒凍風化為主，巖體機械破碎，形成巖屑型風化殼，也利于泥石流發(fā)育。

15、殼，也利于泥石流發(fā)育。1 1. .泥石流泥石流勘察應在勘察應在可行性研究或初步勘察階段可行性研究或初步勘察階段進行，進行，應查明泥石流的應查明泥石流的形成條件和泥石流的類型、規(guī)模、形成條件和泥石流的類型、規(guī)模、發(fā)育階段、活動規(guī)律發(fā)育階段、活動規(guī)律，并對工程場地做出適宜性評，并對工程場地做出適宜性評價，提出防治方案的建議。價，提出防治方案的建議。2.2.泥石流勘察應以工程地質(zhì)測繪和調(diào)查為主，測繪泥石流勘察應以工程地質(zhì)測繪和調(diào)查為主，測繪范圍應包括溝谷至分水嶺的全部地段和可能受泥石范圍應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流影響的地段。3.3.當需要對泥石流采取防治措施時，應進行勘探

16、測當需要對泥石流采取防治措施時，應進行勘探測試，進一步查明泥石流堆積物的性質(zhì)、結(jié)構(gòu)、厚度、試，進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、最大粒徑、流速、流量、沖出量和固體物質(zhì)含量、最大粒徑、流速、流量、沖出量和淤積量淤積量。4.4.泥石流地區(qū)工程建設適宜性的泥石流地區(qū)工程建設適宜性的評價。評價。5.5.泥石流泥石流巖土工程勘察報告巖土工程勘察報告*泥石流的工程地質(zhì)測繪泥石流的工程地質(zhì)測繪冰雪融化和暴雨強度一次最大降雨量、平均及最大流量、地下水冰雪融化和暴雨強度一次最大降雨量、平均及最大流量、地下水活動等情況；活動等情況；地形地貌特征，包括溝谷的發(fā)育程度、切割情況、坡度、彎曲、地形

17、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，并劃分泥石流的形成區(qū)、流通區(qū)和堆積區(qū)，圈繪整個溝粗糙程度，并劃分泥石流的形成區(qū)、流通區(qū)和堆積區(qū)，圈繪整個溝谷的匯水面積；谷的匯水面積；形成區(qū)的水源類型、水量、匯水條件、山坡坡度，巖層性質(zhì)和風形成區(qū)的水源類型、水量、匯水條件、山坡坡度，巖層性質(zhì)和風化程度；查明斷裂、滑坡、崩塌、巖堆等不良地質(zhì)作用的發(fā)育情況化程度；查明斷裂、滑坡、崩塌、巖堆等不良地質(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、儲量；及可能形成泥石流固體物質(zhì)的分布范圍、儲量；流通區(qū)的溝床縱橫坡度、跌水、急彎等特征；查明溝床兩側(cè)山坡流通區(qū)的溝床縱橫坡度、跌水、急彎等特

18、征；查明溝床兩側(cè)山坡坡度、穩(wěn)定程度、溝床的沖淤變化和泥石流的痕跡；坡度、穩(wěn)定程度、溝床的沖淤變化和泥石流的痕跡；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；查明堆積物的性質(zhì)、層次、厚度、一般粒徑和最大粒徑；沖淤情況；查明堆積物的性質(zhì)、層次、厚度、一般粒徑和最大粒徑；判定堆積區(qū)的形成歷史、堆積速度估算一次最大堆積量判定堆積區(qū)的形成歷史、堆積速度估算一次最大堆積量；(6)(6)泥石流泥石流溝谷的歷史，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、暴發(fā)前的降雨情況和暴發(fā)后產(chǎn)生

19、的災害情況；過程、暴發(fā)前的降雨情況和暴發(fā)后產(chǎn)生的災害情況；開礦棄渣、修路切坡、砍伐森林、陡坡開荒和過度放牧等人類活開礦棄渣、修路切坡、砍伐森林、陡坡開荒和過度放牧等人類活動情況；動情況；當?shù)胤乐文嗍鞯慕?jīng)驗。當?shù)胤乐文嗍鞯慕?jīng)驗。*泥石流地區(qū)工程場地適宜性評價內(nèi)容泥石流地區(qū)工程場地適宜性評價內(nèi)容1 1類和類和1 1類泥石流溝谷不應作為工程場地，各類線類泥石流溝谷不應作為工程場地，各類線路宜避開；路宜避開；2 2類和類和2 2類泥石流溝谷不宜作為工程場地，當必須類泥石流溝谷不宜作為工程場地，當必須利用時應采取治理措施；線路應避免直穿堆積扇，可在利用時應采取治理措施；線路應避免直穿堆積扇，可在溝口

20、設橋溝口設橋( (墩墩) )通過；通過；3 3類和類和3 3類泥石流溝谷可利用其堆積區(qū)作為工程場類泥石流溝谷可利用其堆積區(qū)作為工程場地，但應避開溝口；線路可在堆積扇通過，可分段設橋地，但應避開溝口；線路可在堆積扇通過，可分段設橋和采取排洪、導流措施，不宜改溝、并溝；和采取排洪、導流措施，不宜改溝、并溝；當上游大量棄渣或進行工程建設，改變了原有供排平當上游大量棄渣或進行工程建設，改變了原有供排平衡條件時，應重新判定產(chǎn)生新的泥石流的可能性。衡條件時，應重新判定產(chǎn)生新的泥石流的可能性。*泥石流勘察報告內(nèi)容泥石流勘察報告內(nèi)容泥石流的地質(zhì)背景和形成條件；泥石流的地質(zhì)背景和形成條件；形成區(qū)、流通區(qū)、堆積區(qū)

21、的分布和特征，繪制形成區(qū)、流通區(qū)、堆積區(qū)的分布和特征，繪制專門工程地質(zhì)圖；專門工程地質(zhì)圖；劃分泥石流類型，評價其對工程建設的適宜性；劃分泥石流類型，評價其對工程建設的適宜性；泥石流防治和監(jiān)測的泥石流防治和監(jiān)測的建議。建議。防治措施：防治措施：（1）生物措施）生物措施以以坡面侵蝕及溝谷侵蝕為上的泥石流地區(qū)、應以生物措施為坡面侵蝕及溝谷侵蝕為上的泥石流地區(qū)、應以生物措施為主、輔以工程措施主、輔以工程措施；（2 2）工程措施工程措施在崩塌、滑坡強烈活動的泥石流發(fā)生（形成）區(qū)，應以工程在崩塌、滑坡強烈活動的泥石流發(fā)生（形成）區(qū)，應以工程措施為主，兼用措施為主，兼用生物措施生物措施；（3 3）全流域綜合

22、治理全流域綜合治理在坡面侵蝕和重力侵蝕兼有的泥石流地區(qū)，則以綜合治理效在坡面侵蝕和重力侵蝕兼有的泥石流地區(qū)，則以綜合治理效果最佳。果最佳。 措施：措施：恢復恢復植被和合理耕植被和合理耕牧牧。 一般一般采用喬、灌、草等植物進行科學地配置營造，充采用喬、灌、草等植物進行科學地配置營造，充分分發(fā)揮發(fā)揮其滯留降水，保持水土，調(diào)節(jié)徑流等功能，從而達其滯留降水，保持水土，調(diào)節(jié)徑流等功能，從而達到到預防預防和制止泥石流發(fā)生或減小泥石流規(guī)模，減輕其危害和制止泥石流發(fā)生或減小泥石流規(guī)模，減輕其危害程度的程度的目的目的。 特點：特點：具有具有應用范圍廣，投資省、風險小，能促進生應用范圍廣，投資省、風險小，能促進生

23、態(tài)平穩(wěn)，改善自然環(huán)境條件，具有生產(chǎn)效益，以及防治作態(tài)平穩(wěn)，改善自然環(huán)境條件，具有生產(chǎn)效益，以及防治作用持續(xù)時間長的特點。生物措施初期效益一般不夠顯著，用持續(xù)時間長的特點。生物措施初期效益一般不夠顯著，需三五年或更長一些時間才可發(fā)揮明顯需三五年或更長一些時間才可發(fā)揮明顯作用作用。 泥石流泥石流防治的工程措施是在泥石流的形成、流通、堆積區(qū)內(nèi)，相防治的工程措施是在泥石流的形成、流通、堆積區(qū)內(nèi)，相應采取蓄水、引水工程，攔擋、支護工程，排導、引渡工程，停淤應采取蓄水、引水工程，攔擋、支護工程，排導、引渡工程，停淤工程及改土護坡工程等治理工程，以控制泥石流的發(fā)生和工程及改土護坡工程等治理工程，以控制泥石流的發(fā)生和危害危害。 跨越跨越工程工程是指修建橋梁、涵洞從泥石流上方凌空跨