泥石流工程地質(zhì)研究

1、第一節(jié) 泥石流的概念及研究意義一、泥石流的定義 泥石流泥石流是指在山區(qū)一些流域內(nèi)，主要是在暴雨降落時(shí)所形成的、并由固體物質(zhì)（石塊、沙礫、粘粒）所飽和的暫時(shí)性山地洪流。 一般地說(shuō)，泥石流的組成成分是水體和巖石破壞產(chǎn)物。泥石流是山區(qū)特有的一種不良地質(zhì)現(xiàn)象，它具有暴發(fā)突然、結(jié)束快速、歷時(shí)短暫和破壞力卻極大的特點(diǎn)。由大量粘性土和粒徑不等的砂粒、石塊組成的叫泥石流；以粘性土為主，含少量砂粒、石塊、粘度大、呈稠泥狀的叫泥流；由水和大小不等的砂粒、石塊組成的稱(chēng)之水石流。理解：第一節(jié) 泥石流的概念及研究意義第一節(jié) 泥石流的概念及研究意義二、研究意義第一節(jié) 泥石流的概念及研究意義第一節(jié) 泥石流的概念及研究意義2

2、003年7月11日22時(shí)，四川省甘孜藏族自治州丹巴縣發(fā)生特大泥石流災(zāi)害，造成1人死亡，50人失蹤，另有71人被困。這是災(zāi)情最嚴(yán)重的水卡子村損毀嚴(yán)重的民房。 2005年10月8日，危地馬拉暴雨引發(fā)的泥石流5日吞噬了危地馬拉首都危地馬拉城以西180公里的兩個(gè)村落，1400多人失蹤，生還希望渺茫。第一節(jié) 泥石流的概念及研究意義云南省建水縣大箐溝泥石流地質(zhì)災(zāi)害實(shí)例云南省建水縣大箐溝泥石流地質(zhì)災(zāi)害實(shí)例（一）泥石流特征（一）泥石流特征 大箐溝位于元江左岸，大箐溝位于元江左岸，流域面積流域面積5.8km2，主溝長(zhǎng)，主溝長(zhǎng)4.2km，泥石流沖出物主要，泥石流沖出物主要為礦渣，泥石流堆積扇寬約為礦渣，泥石流堆積

3、扇寬約300m，長(zhǎng)，長(zhǎng)180m，溝口堆積，溝口堆積物厚度物厚度1-4m，沖出物總量近，沖出物總量近8萬(wàn)萬(wàn)m3，泥痕和訪問(wèn)調(diào)查最，泥痕和訪問(wèn)調(diào)查最大流量約大流量約36m3/s，泥石流持，泥石流持續(xù)時(shí)間續(xù)時(shí)間20多分鐘，泥石流沖多分鐘，泥石流沖出物曾經(jīng)短暫堵斷元江（見(jiàn)出物曾經(jīng)短暫堵斷元江（見(jiàn)照片照片1）。）。第一節(jié) 泥石流的概念及研究意義照片1.大箐溝泥石流堆積扇（泥石流曾短暫阻斷元江）元江第一節(jié) 泥石流的概念及研究意義二）成因分析1、采礦棄渣置于溝道內(nèi)為泥石流發(fā)生提供了豐富的可移動(dòng)物源。據(jù)現(xiàn)場(chǎng)不完全調(diào)查，大箐溝中下游兩岸谷坡布設(shè)的采礦坑不下20口，采礦礦渣沿溝傾倒，數(shù)十萬(wàn)方礦渣堆積于溝道內(nèi)，為泥

4、石流發(fā)生提供了豐富的可移動(dòng)松散固體物源（見(jiàn)照片2）。照片2 .礦渣直接堆棄于溝道內(nèi)，為泥石流提供固體物源第一節(jié) 泥石流的概念及研究意義 2、溝谷形態(tài)有利于泥石流形成。大箐溝屬中山峽谷地貌，谷坡坡度2555。溝谷溝床以巖質(zhì)為主，寬311m，主溝縱坡70279，溝床穩(wěn)定，溝床堆積物以人工堆積和崩塌物質(zhì)為主；支溝溝床縱坡239530，為巖質(zhì)溝床，多跌坎，是泥石流加速溝段。陡峻的地形條件為泥石流形成提供了充足的勢(shì)能。照片2 礦渣直接堆棄于溝道內(nèi)，為泥石流提供固體物源 3、高強(qiáng)度降雨是災(zāi)害的直接誘發(fā)因素。5月下旬至6月上旬，建水縣境內(nèi)出現(xiàn)連續(xù)降雨天氣，導(dǎo)致溝道松散物飽水，6月9日下午大箐溝流域出現(xiàn)局地暴

5、雨，暴雨迅速在溝道內(nèi)轉(zhuǎn)變?yōu)榈乇韽搅?，并沖潰堆積于溝道內(nèi)的礦渣堆積體，形成泥石流災(zāi)害。第一節(jié) 泥石流的概念及研究意義三）地質(zhì)災(zāi)害發(fā)展的趨勢(shì) 由于目前大箐溝溝道仍有大量的松散固體物質(zhì)，在暴雨激發(fā)下仍具備發(fā)生泥石流的條件。此外，大箐溝兩岸谷坡分布有多處危巖體，受人類(lèi)工程活動(dòng)的影響，危巖體穩(wěn)定性差，而部分工棚和活動(dòng)設(shè)施位于危巖體下方，直接受到威脅。因此，牛滾塘鉛鋅礦發(fā)生崩塌和泥石流災(zāi)害的隱患仍然很大。第一節(jié) 泥石流的概念及研究意義第一節(jié) 泥石流的概念及研究意義我國(guó)泥石流分布我國(guó)泥石流分布第一節(jié) 泥石流的概念及研究意義一、形成條件泥石流的形成必須具備以下條件 （1）地形條件：具有形成區(qū)、流通區(qū)和堆積區(qū)。

6、 （2）地質(zhì)條件：松散固體來(lái)源和動(dòng)能、勢(shì)能 在匯水區(qū)和流通區(qū)，巖土層分布廣泛、厚度大、結(jié)構(gòu)松軟、易風(fēng)化、層理發(fā)育；泥石流流域具有不良地質(zhì)構(gòu)造。 （3）水文氣象條件：強(qiáng)烈的地表徑流 短時(shí)間內(nèi)有強(qiáng)度較大的暴雨或冰川和積雪的強(qiáng)烈消融，或高山湖泊、水庫(kù)的突然潰決等。第二節(jié) 泥石流的形成條件沉積區(qū)形成區(qū)匯水動(dòng)力區(qū)物質(zhì)供給區(qū)流通區(qū)河流第二節(jié) 泥石流的形成條件（1）地形條件第二節(jié) 泥石流的形成條件二、泥石流形成機(jī)制即特定的地表水流在其流域內(nèi)與各種松 散土石固體物質(zhì)互相作用，并形成固液兩相流體，在一定的溝槽河谷中運(yùn)動(dòng)，并最終堆積的全部的過(guò)程以及各個(gè)階段中內(nèi)外力的作用方式。要討論的內(nèi)容：形成、發(fā)展以及消亡的全部

7、過(guò)程以及力的作用方式。第二節(jié) 泥石流的形成條件泥石流的形成機(jī)制1、根據(jù)侵蝕、搬運(yùn)、滑移過(guò)程，提出了侵 蝕搬運(yùn)型泥石流形成機(jī)制；侵蝕滑移型泥石流形成機(jī)制；滑移(滑坡)型泥石流形成機(jī)制；2、根據(jù)“膨脹現(xiàn)象”及“躍移現(xiàn)象”論證了河床型高濃度水流(即稀性紊流型泥石流)的形成運(yùn)動(dòng)機(jī)制；滑坡型泥石流形成機(jī)制；從斜坡穩(wěn)定分析觀點(diǎn)和顆粒流理論論證泥石流形成機(jī)制。第三節(jié) 泥石流的特征及分類(lèi)一、泥石流地質(zhì)地貌特征（例舉：）形成區(qū)及類(lèi)別：山區(qū)粘滯的(結(jié)構(gòu))匯水區(qū)特征：具有粘土質(zhì)巖石和以蒙脫石為代表的粘土，此外還有能造成巨大山麓堆積和堅(jiān)硬的石灰?guī)r、 片巖及火成巖等不易破碎的巖塊。重度：1.91.6組成：粘土組分不大于

8、固體部分的2530%；其余的為 砂、小碎石、礫石、巨礫，水是泥流組成的部分之一。泥石流保持著直線運(yùn)動(dòng)的方向作整體運(yùn)動(dòng)，在靜止時(shí)固結(jié)，各組成部分不分散。破壞：位于山洪泥流經(jīng)道路上的建筑物及在石流橫向上的防護(hù)物受破壞，具有直進(jìn)性和脈動(dòng)性。第三節(jié) 泥石流的特征及分類(lèi)二、泥石流的流態(tài)特征(例舉模式) 泥石流流態(tài)的土力學(xué)理論根據(jù)是庫(kù)侖粘滯模式，約翰遜 (1970)提出的此種模式用剪應(yīng)力和剪應(yīng)變率關(guān)系方程及圖 s =c+n tan+bs 式中的粘聚力c和內(nèi)摩擦力n tan可用屈服強(qiáng) 度K代替，而呈準(zhǔn)賓漢塑性模式：s =K+bs 賓漢塑流體的s和s 之間呈線性關(guān)系。泥石流運(yùn)動(dòng)的產(chǎn)生必須克 服初始屈服強(qiáng)度；b

9、 、s值不能低于抗剪強(qiáng)度初始值而為零第三節(jié) 泥石流的特征及分類(lèi)三、泥石流體的結(jié)構(gòu)特征：其流體內(nèi)粒狀土石(其最大石塊直徑為 最小顆粒直徑的1010倍)與水體的結(jié)合形式。石塊在漿體中有懸浮、支撐和沉底三種狀態(tài)沖擊力大，危害嚴(yán)重第三節(jié) 泥石流的特征及分類(lèi)四 泥石流發(fā)生的時(shí)間規(guī)律(1)季節(jié)性：我國(guó)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(shí)間規(guī)律是與集中降雨時(shí)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) (2)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(dòng)周期

10、與暴雨、洪水、地震的活動(dòng)周期大體相一致。當(dāng)暴雨、洪水兩者的活動(dòng)周期相疊加時(shí)，常常形成泥石流活動(dòng)的一個(gè)高潮 (3)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。第三節(jié) 泥石流的特征及分類(lèi)四、泥石流的分類(lèi) 泥石流分類(lèi)是泥石流基本理論問(wèn)題之一， 它應(yīng)該反映出泥石流形成機(jī)制和各類(lèi)泥石 流之間的關(guān)系、泥石流形成運(yùn)動(dòng)過(guò)程、影響因素以及其激發(fā)活動(dòng)的有關(guān)力的作用模式等。 從物質(zhì)成分：水石質(zhì)、泥石質(zhì)及泥質(zhì)。 從水體補(bǔ)給方式：雨水型、冰川型兩類(lèi) 暴發(fā)起因：融雪型泥流、潰決型泥石流、地震型 泥石流及火山型泥石流 受力性質(zhì)：土力型（滑坡型和崩塌型兩種）；水力型（坡面侵蝕型及河床侵蝕型）第四節(jié) 泥石流的防

11、治泥石流的防治原則針對(duì)其形成條件及形成機(jī)制以及不同性質(zhì) 的泥石流類(lèi)型分別對(duì)待。盡可能保持水土不產(chǎn)生流失，上游溝谷兩 岸的斜坡予以穩(wěn)定；保中游以攔擋為主，同時(shí)減緩溝床縱坡；擋下游以疏導(dǎo)為主，盡可能減少淤積。導(dǎo)第四節(jié) 泥石流的防治 工農(nóng)業(yè)基本建設(shè)，以避開(kāi)為宜。盡可能 做到合理布局，以少受泥石流龍頭直接 威脅為宜， 交通線路的通過(guò)方案:扇前避繞，扇后避 繞及扇身通過(guò)幾種可能性加以比較，選擇較優(yōu)方案。 不論采取何種工程措施，事先應(yīng)對(duì)泥石流流速、流量以及予計(jì)攔擋導(dǎo)流建筑的 尺寸予以充分調(diào)查與計(jì)算，計(jì)算必須選用或建立適當(dāng)?shù)墓健５谒墓?jié) 泥石流的防治 安寧河斷裂帶上的泥石流地區(qū)鐵路選線1 1、預(yù)防、預(yù)防 在上游匯水區(qū)，作好水土保持工作，如植樹(shù)造林，種植草皮等；調(diào)整地表徑流，橫穿斜坡修建導(dǎo)流堤，筑排水溝系，使水不沿坡度較大處流動(dòng)，以降低流速；加固岸坡，以防巖土沖刷和崩塌，盡力減少固體物質(zhì)來(lái)源。 2 2、攔截、攔截 在中游流通區(qū)，設(shè)置一系列攔截構(gòu)筑物，如攔截壩、攔柵、溢流壩等。以阻擋泥石流中夾帶的