泥石流基礎(chǔ)知識

泥石流基礎(chǔ)知識二大隊(duì)六中隊(duì)泥石流基礎(chǔ)知識

1泥石流定義及形成條件

2泥石流的分類

3泥石流的基本特征

4泥石流的防治概述：泥石流的定義泥石流：是發(fā)生在山區(qū)一種含有大量泥砂、石塊的暫時性湍急水流。Debrisflow；mudflow定義從地質(zhì)過程；氣象水文過程來研究。1997年美國舊金山召開第一次國際泥石流會議。中國泥石流易發(fā)分區(qū)在第一階梯內(nèi)青藏高原山區(qū)，物源條件充足，但因水源條件不充分，暴雨強(qiáng)度和總量均較低，故屬于泥石流輕度易發(fā)區(qū)。在第三階梯內(nèi)的山區(qū)，暴雨形成強(qiáng)度和總量均較大，但地表植被好，物源條件不很穩(wěn)定，故為暴雨泥石流中度易發(fā)區(qū)。在第二階梯內(nèi)山區(qū)，主要受緯向因素決定，大體可分為三區(qū)秦嶺以南廣大山地，屬濕潤高中山區(qū)，地形差異大，雨量豐沛、物源豐富，故為暴雨泥石流極易發(fā)區(qū)。秦嶺以北、陰山以南的第二階梯中部地區(qū)，屬半干旱、半濕潤地區(qū)，有大片黃土和部分沙漠覆蓋，物源豐富，暴雨強(qiáng)度大而總量不足，是暴雨泥石流的極易發(fā)區(qū)和中等易發(fā)區(qū)相間的過度區(qū)。廣大的新疆，內(nèi)蒙及甘、寧一部分等第二階梯的北部，屬半干旱和干旱的高中山區(qū)，有大片沙漠、黃土、戈壁，植被稀少，物源豐富而水源不足，故為泥石流輕度易發(fā)區(qū)。1985年，哥倫比亞的魯伊斯火山泥石流，以50公里每小時的速度沖擊了近3萬平方公里的土地，其中包括城鎮(zhèn)、農(nóng)村、田地，哥倫比亞的阿美羅城成為廢墟，造成2.5萬人死亡，15萬家畜死亡，13萬人無家可歸，經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)50億美元。泥石流的形成條件流域環(huán)境地形植被松散堆積物（人為的、自然的）分散補(bǔ)給集中補(bǔ)給泥沙匯流洪水匯流河溝或坡面洪水泥石流泥石流形成過程框圖降雨泥石流形成條件：地形條件形成區(qū)

三面環(huán)山，一面出口，周圍山坡陡峻（30-60度）流通區(qū)

狹窄而深切的峽谷或沖溝，谷壁陡峻縱坡降大堆積區(qū)

一般位于山口外或山間盆地邊緣，地形較緩泥石流形成條件：地質(zhì)條件地質(zhì)條件決定了松散物質(zhì)的來源泥石流多發(fā)區(qū)都是地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜、巖石風(fēng)化破碎、新構(gòu)造運(yùn)動活躍、地震頻發(fā)、崩滑災(zāi)害多發(fā)地段堆積物成因：重力堆積、風(fēng)化殘積、坡積、冰水沉積、人工棄渣、沖洪積等泥石流地常見基巖：片巖、千枚巖、板巖、泥頁巖和凝灰?guī)r等泥石流形成條件：氣象水文條件強(qiáng)烈的暫時性地表徑流暴雨、冰雪、水體潰決通常認(rèn)為泥石流的發(fā)生與前期降雨有關(guān)，但短時間內(nèi)的集中強(qiáng)降雨也可以引發(fā)年均降雨H24（D）H1（D）H1/6（D）代表地區(qū)（以當(dāng)?shù)亟y(tǒng)計結(jié)果為準(zhǔn)）﹥12001004012浙江、福建、臺灣、廣東、廣西、江西、湖南、湖北、安徽及云南西部、西藏東南部等省山區(qū)1200～800602010四川、貴州、云南東部和中部、陜西南部、山西東部、遼東、黑龍江、吉林、遼西、冀北部、西部等省山區(qū)800～50030156陜西北部、甘肅、內(nèi)蒙古、京郊、寧夏、山西、新疆部分、四川西北部、西藏等省山區(qū)﹤50025155青海、新疆、西藏及甘肅、寧夏兩省區(qū)的黃河以西地區(qū)可能發(fā)生泥石流的H24（D）、H1（D）、H1/6（D）的界限值表泥石流形成條件：中國泥石流分布地質(zhì)：近期構(gòu)造活動強(qiáng)烈、復(fù)雜，地震頻繁強(qiáng)度大，崩滑現(xiàn)象發(fā)育地勢：臺階式地形轉(zhuǎn)折明顯處，高差懸殊，起伏較大氣候：西南季風(fēng)和東南季風(fēng)向北、西方向推進(jìn)，遇地形升高易形成災(zāi)害暴雨，歷時短，強(qiáng)度大特點(diǎn)：三個帶、類型齊全、活動頻繁、災(zāi)害嚴(yán)重泥石流分類流域形態(tài)化分

標(biāo)準(zhǔn)型、河谷型、山坡型物質(zhì)組成劃分水石流、泥石流、泥水流流體性質(zhì)劃分粘性、稀性按照水源物源劃分暴雨、冰川、潰決火山、破面侵蝕型、崩滑型、棄渣型標(biāo)準(zhǔn)型泥石流流域呈扇形，能明顯劃分出形成區(qū)、流通區(qū)和堆積區(qū)。一、按照流域形態(tài)劃分河谷型泥石流流域呈狹長條形，固體物質(zhì)來源于溝谷中分散的坍滑體，對流通區(qū)和堆積區(qū)不能明顯分開。坡面型泥石流其流域呈斗狀，無明顯流通區(qū)，形成區(qū)與堆積區(qū)直接相連。二、按泥石流的物質(zhì)組成分類水石流一般含有非常不均勻的石塊和砂礫，粘土質(zhì)細(xì)粒物質(zhì)含量少，堆積物常常是很大的粗碎屑物質(zhì)。泥石流既含有很不均一的粗碎屑成分，又含有相當(dāng)多的粘土質(zhì)組粒物質(zhì)，有一定的粘結(jié)性，堆積物常形成了粘結(jié)較牢固的土石混合物。泥流基本上由細(xì)碎屑和粘土物質(zhì)組成，粗碎屑物含量很少，黃土高原地區(qū)分布有此類泥石流。分類指標(biāo)泥流型泥石型水石(沙)型重度≥1.60t/m3≥1.30t/m3≥1.30t/m3物質(zhì)組成粉沙、粘粒為主，粒度均勻，98％<2.0mm可含粘、粉、沙、礫、卵、漂各級粒度，很不均勻粉沙、粘粒含量極少，多為>2.0mm各級粒度，粒度很不均勻（水沙流較均勻）流體屬性多為非牛頓體，有粘性，粘度>0.3～0.15Pa?s多為非牛頓體，少部分也可以是牛頓體。有粘性的，也有無粘性的。為牛頓體，無粘性殘留表觀有濃泥漿殘留表面不干凈，表面有泥漿殘留表面較干凈，無泥漿殘留溝槽坡度較緩較陡(>10％＝5.71o)較陡（>10％）分布地域多集中分布在黃土及火山灰地區(qū)。廣見于各類地質(zhì)體及堆積體中。多見于火成巖及碳酸鹽巖地區(qū)。泥石流型泥流型水石流型三、按泥石流的流體性質(zhì)分類

粘性泥石流

含有大量的細(xì)粒粘土物質(zhì)，固體物質(zhì)含量占40-60%，粘性很大。它的密度大（>1.6t/m3），浮托力強(qiáng)。有明顯的爬高和截彎取直作用，堆積區(qū)不發(fā)生散流，堆積物無分選性，較密實(shí)。

稀性泥石流

水是主要成分，固體物質(zhì)占10-40%，且細(xì)粒物質(zhì)少，不能形成粘稠的整體，水泥漿速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于石塊的運(yùn)動速度，石塊以滾動或躍移方式下泄。堆積區(qū)呈扇狀散流，將原來的堆積扇切割成條條深溝。堆積物地面較平坦，結(jié)構(gòu)較松散，層次不明顯，沿流途的停積物有一定的分選性。性質(zhì)稀性泥石流粘性泥石流流體的組成及特性漿體是由不含或少含粘性物質(zhì)組成，粘度值<0.3Pa.S，不形成網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，不會產(chǎn)生屈伏應(yīng)力，為牛頓體。漿體是由富含粘性物質(zhì)（粘土、<0.01mm的粉砂）組成，粘度值>0.3Pa.S，形成網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生屈伏應(yīng)力，為非牛頓體。非漿體部份的組成非漿體部份的粗顆粒物質(zhì)由大小石塊、礫石、粗砂及少量粉砂粘土組成。非漿體部份的粗顆粒物質(zhì)由>0.01mm粉砂、礫石、塊石等固體物質(zhì)組成。流動狀態(tài)紊動強(qiáng)烈，固液兩相作不等速運(yùn)動，有垂直交換，有股流和散流現(xiàn)象，泥石流體中固體物質(zhì)易出、易納，表現(xiàn)為沖、淤變化大。無泥漿殘留現(xiàn)象。呈偽一相層狀流，有時呈整體運(yùn)動，無垂直交換，漿體濃稠，浮托力大，流體具有明顯的輔床減阻作用和陣性運(yùn)動，流體直進(jìn)性強(qiáng)，彎道爬高明顯，漿體與石塊摻混好，石塊無易出、易納特性，沿程沖、淤變化小，由于粘附性能好，沿流程有殘留物。堆積特征堆積物有一定分選性，平面上呈龍頭狀堆積和側(cè)堤式條帶狀堆積，沉積物以粗粒物質(zhì)為主，在彎道處可見典型的泥石流凹岸淤、凸岸沖的現(xiàn)象，泥石流過后即可通行。呈無分選泥礫混雜堆積，平面上呈舌狀，仍能保留流動時的結(jié)構(gòu)特征，沉積物內(nèi)部無明顯層理，但剖面上可明顯分辨不同場次泥石流的沉積層面，沉積物內(nèi)部有氣泡，某些河段可見泥球，沉積物滲水性弱，泥石流過后易干涸。容重1.30tf/m3～1.60tf/m31.60tf/m3～2.30tf/m3粘性泥石流稀性泥石流四、棄渣型泥石流礦渣泥石流(云南湯丹)礦山棄渣(四川鹽井溝)05-7-19沐川縣廢碴泥石流（7死9傷）2008-9-8山西襄汾塔山鐵礦尾礦庫潰壩造成56人死亡

泥石流的特征：堆積泥石流的堆積物一、泥石流的密度它的密度較大，達(dá)1.3-2.3t/m3。固體物質(zhì)的百分含量愈高和細(xì)顆粒成分愈多，泥石流的密度愈大。溝谷縱坡降的大小與泥石流密度也有一定關(guān)系。如有較大的密度，它的浮托力大，搬運(yùn)能力很強(qiáng)，重達(dá)數(shù)百噸的巨石也能被搬出出口，泥石流能以驚人的破壞力摧毀前進(jìn)道路上的障礙物。二、泥石流的結(jié)構(gòu)泥石流的結(jié)構(gòu)是由其中的水體量與固體物質(zhì)量之比值以及固體物質(zhì)的粒徑級配和礦物成分所決定的，存在三種密切相關(guān)的結(jié)構(gòu)，即網(wǎng)格結(jié)構(gòu)、網(wǎng)粒結(jié)構(gòu)和格架結(jié)構(gòu)。(1)網(wǎng)格結(jié)構(gòu)是由粘粒和含電解質(zhì)的水所構(gòu)成的，屬細(xì)粒漿所固有,有松散的、較緊密的、緊密的和極緊密的四種狀態(tài)。隨著漿體中粘粒成分的增加，自由水愈來愈少，而束縛在粘粒表面的水化膜又愈來愈薄，使粒間連結(jié)強(qiáng)度加大。(2)網(wǎng)粒結(jié)構(gòu)網(wǎng)粒結(jié)構(gòu)系由砂粒和細(xì)粒漿所構(gòu)成，屬粗粒漿體所固有。砂粒在松散網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的細(xì)粒漿體中處于沉底狀態(tài)，不能形成網(wǎng)粒結(jié)構(gòu)；而在其它三種狀態(tài)下就可束縛在結(jié)構(gòu)之中構(gòu)成一個較均一的整體結(jié)構(gòu)。含砂量愈大和細(xì)粒漿體的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)強(qiáng)度愈大，則網(wǎng)粒結(jié)構(gòu)強(qiáng)度也愈大。(3)格架結(jié)構(gòu)是由石塊與具有網(wǎng)粒結(jié)構(gòu)的粗粒漿體所構(gòu)成，是泥石流體最主要的結(jié)構(gòu)。石塊在粗粒漿體中可有懸浮、支承和沉底三種狀態(tài)。呈現(xiàn)四類格架結(jié)構(gòu)：星懸型、支承型、疊置型和鋃嵌型，它們的強(qiáng)度也依次增加。

格架結(jié)構(gòu)泥石流體的強(qiáng)度較前兩種結(jié)構(gòu)要大，因而它的沖擊力也最大。尤其是鋃嵌格架結(jié)構(gòu)，當(dāng)運(yùn)動時整體性強(qiáng)，石塊間不會發(fā)生猛烈的撞擊，普遍發(fā)生力的傳遞；它的沖擊力特別大，危害最為嚴(yán)重。粘性紊流稀性連續(xù)流三、泥石流的直進(jìn)性流體攜帶了大量固體物質(zhì)，受阻而將部分物質(zhì)堆積下來，溝床迅速抬高，超高、爬高，猛烈沖擊，截彎取直，沖出新道而向下游奔泄。流體愈粘稠，直進(jìn)性愈強(qiáng)，沖擊力就愈大。成昆線1981年利子依達(dá)溝泥石流，流速高達(dá)10m/s，密度為2.35t/m3，在溝槽轉(zhuǎn)彎處泥位超高4.8-5.1m。橋頭右岸地形急彎阻擋，爬高12m，為泥深的3-4倍。四、泥石流的脈動性一般的洪流過程線是單峰（少數(shù)為雙峰）型漲落曲線；泥石流暴發(fā)時，幾乎以相等的時間間隔一陣一陣地流動。稱陣性運(yùn)動或波狀運(yùn)動。曲線為正弦曲線，一場泥石流出現(xiàn)幾陣、幾十陣至上百陣。泥石流脈動性的主要原因是：一是具有賓漢體的性質(zhì)；二是具有運(yùn)動的阻塞特性。泥石流的流動過程泥石流危險性一級評估內(nèi)容泥石流危險性一級評估要求泥石流危險性一級評估種類及任務(wù)查明形成地地質(zhì)條件地形、地貌條件水流條件植被發(fā)育狀況人類工程活動影響現(xiàn)狀評估（對已有地質(zhì)災(zāi)害地危險性評估）任務(wù)：災(zāi)害類型規(guī)模分部、穩(wěn)定狀態(tài)、危險對象的危險性評估確定泥石流形成條件規(guī)?；顒犹卣髑治g方式破壞方式預(yù)測評估（對建設(shè)可能誘發(fā)地地質(zhì)災(zāi)害地危險性評估）任務(wù)：建設(shè)過程中及建設(shè)后可能對地質(zhì)環(huán)境的改變及影響，可能出現(xiàn)的災(zāi)種、災(zāi)害區(qū)及危害的評估預(yù)測

泥石流發(fā)展趨勢擬采取的防治措施綜合評估（根據(jù)現(xiàn)狀評估與預(yù)測評估地結(jié)果進(jìn)行定性、半定量地綜合評估）任務(wù)：地質(zhì)災(zāi)害危險性程度評估，對建設(shè)作出適宜性評估，提出防治或易地建設(shè)地建議泥石流防治措施

繞避泥石流的防治，應(yīng)貫徹綜合治理的原則，要突出重點(diǎn)，因害設(shè)防、因地制宜、講求實(shí)效。一、生物措施生物措施包括恢復(fù)或培育植被，合理耕牧，維持較優(yōu)化的生態(tài)平衡。二、工程措施(1)蓄水、引水工程包括調(diào)洪水庫、截水溝和引水渠。(2)支擋工程有擋土墻、護(hù)坡等。(3)攔擋工程這類工程多布置在流通區(qū)內(nèi)，主要是修建壩體，也稱谷坊壩。主要是攔泥滯流和護(hù)床固坡。從結(jié)構(gòu)來看，可分為實(shí)體壩和格柵壩。從材料來看，可分為土質(zhì)、圬工、混凝土和預(yù)制金屬構(gòu)件等。擋壩群是國內(nèi)外廣泛采用的防治工程。沿溝修筑一系列高5-10米的低壩或石墻，壩（墻）身上應(yīng)留有水孔以宣泄水流，壩頂留有溢流口可宣泄洪水。(4)儲淤工程包括攔淤庫和儲淤場。前者設(shè)置于流通區(qū)內(nèi)，就是修筑攔擋壩，形成泥石流庫。(5)排導(dǎo)及繞避工程包括排導(dǎo)溝、渡槽、急流槽、導(dǎo)流堤,明洞、廊道、隧道等，多數(shù)建在流通區(qū)和堆積區(qū)。它們的作用是調(diào)整流向，防止漫流，以保護(hù)附近的居民點(diǎn)、工礦點(diǎn)和交通線路泥石流溝的選線方案通過地區(qū)