泥石流工程地質研究

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所形成的、并由固體物質（石塊、沙礫、粘粒）所飽和的暫時性山地洪流。 一般地說，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現(xiàn)象，它具有暴發(fā)突然、結束快速、歷時短暫和破壞力卻極大的特點。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，四川省甘孜藏族自治州丹巴縣發(fā)生特大泥石流災害，造成1人死亡，50人失蹤，另有71人被困。這是災情最嚴重的水卡子村損毀嚴重的民房。 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災害實例云南省建水縣大箐溝泥石流地質災害實例（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，主溝長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，長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8萬萬m3，泥痕和訪問調查最，泥痕和訪問調查最大流量約大流量約36m3/s，泥石流持，泥石流持續(xù)時間續(xù)時間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（見出物曾經(jīng)短暫堵斷元江（見照片照片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物源。據(jù)現(xiàn)場不完全調查，大箐溝中下游兩岸谷坡布設的采礦坑不下20口，采礦礦渣沿溝傾倒，數(shù)十萬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松散固體物源（見照片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為主；支溝溝床縱坡239530，為巖質溝床，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、高強度降雨是災害的直接誘發(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，形成泥石流災害。第一節(jié) 泥石流的概念及研究意義三）地質災害發(fā)展的趨勢 由于目前大箐溝溝道仍有大量的松散固體物質，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，受人類工程活動的影響，危巖體穩(wěn)定性差，而部分工棚和活動設施位于危巖體下方，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泥石流分布我國泥石流分布第一節(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）地質條件：松散固體來源和動能、勢能 在匯水區(qū)和流通區(qū)，巖土層分布廣泛、厚度大、結構松軟、易風化、層理發(fā)育；泥石流流域具有不良地質構造。 （3）水文氣象條件：強烈的地表徑流 短時間內(nèi)有強度較大的暴雨或冰川和積雪的強烈消融，或高山湖泊、水庫的突然潰決等。第二節(jié) 泥石流的形成條件沉積區(qū)形成區(qū)匯水動力區(qū)物質供給區(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 散土石固體物質互相作用，并形成固液兩相流體，在一定的溝槽河谷中運動，并最終堆積的全部的過程以及各個階段中內(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制1、根據(jù)侵蝕、搬運、滑移過程，提出了侵 蝕搬運型泥石流形成機制；侵蝕滑移型泥石流形成機制；滑移(滑坡)型泥石流形成機制；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)的形成運動機制；滑坡型泥石流形成機制；從斜坡穩(wěn)定分析觀點和顆粒流理論論證泥石流形成機制。第三節(jié) 泥石流的特征及分類一、泥石流地質地貌特征（例舉：）形成區(qū)及類別：山區(qū)粘滯的(結構)匯水區(qū)特征：具有粘土質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動的方向作整體運動，在靜止時固結，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物受破壞，具有直進性和脈動性。第三節(jié) 泥石流的特征及分類二、泥石流的流態(tài)特征(例舉模式) 泥石流流態(tài)的土力學理論根據(jù)是庫侖粘滯模式，約翰遜 (1970)提出的此種模式用剪應力和剪應變率關系方程及圖 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 度K代替，而呈準賓漢塑性模式：s =K+bs 賓漢塑流體的s和s 之間呈線性關系。泥石流運動的產(chǎn)生必須克 服初始屈服強度；b

9、 、s值不能低于抗剪強度初始值而為零第三節(jié) 泥石流的特征及分類三、泥石流體的結構特征：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，危害嚴重第三節(jié) 泥石流的特征及分類四 泥石流發(fā)生的時間規(guī)律(1)季節(jié)性：我國泥石流的暴發(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) (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，且其活動周期

10、與暴雨、洪水、地震的活動周期大體相一致。當暴雨、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 (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四、泥石流的分類 泥石流分類是泥石流基本理論問題之一， 它應該反映出泥石流形成機制和各類泥石 流之間的關系、泥石流形成運動過程、影響因素以及其激發(fā)活動的有關力的作用模式等。 從物質成分：水石質、泥石質及泥質。 從水體補給方式：雨水型、冰川型兩類 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：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其形成條件及形成機制以及不同性質 的泥石流類型分別對待。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，同時減緩溝床縱坡；擋下游以疏導為主，盡可能減少淤積。導第四節(jié) 泥石流的防治 工農(nóng)業(yè)基本建設，以避開為宜。盡可能 做到合理布局，以少受泥石流龍頭直接 威脅為宜， 交通線路的通過方案:扇前避繞，扇后避 繞及扇身通過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，事先應對泥石流流速、流量以及予計攔擋導流建筑的 尺寸予以充分調查與計算，計算必須選用或建立適當?shù)墓?。第四?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、預防、預防 在上游匯水區(qū)，作好水土保持工作，如植樹造林，種植草皮等；調整地表徑流，橫穿斜坡修建導流堤，筑排水溝系，使水不沿坡度較大處流動，以降低流速；加固岸坡，以防巖土沖刷和崩塌，盡力減少固體物質來源。 2 2、攔截、攔截 在中游流通區(qū)，設置一系列攔截構筑物，如攔截壩、攔柵、溢流壩等。以阻擋泥石流中夾帶的