岩土工程勘察第八章-8.3-泥石流

1、第三节第三节 泥石流泥石流 一一 概述概述 二二 泥石流泥石流形成形成条件及条件及分类分类 三三 泥石流的勘察及场地评价泥石流的勘察及场地评价 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、积雪融化水）产生在沟谷或山坡上的一种挟带大量泥砂、石块和积雪融化水）产生在沟谷或山坡上的一种挟带大量泥砂、石块和巨砾等固体物质的特殊洪流，是高浓度的固体和液体的混合颗粒巨砾等固体物质的特殊洪流，是高浓度的固体和液体的混合颗粒流流。2.2.泥石流的

2、特点泥石流的特点 在在一个地段上往往突然暴发，能量巨大，来势凶猛，历时短一个地段上往往突然暴发，能量巨大，来势凶猛，历时短暂，且复发频繁，因此破坏力强大。暂，且复发频繁，因此破坏力强大。*泥石流现象几乎在世界上所有的山区都有可能发生，尤以最新隆起山系最为泥石流现象几乎在世界上所有的山区都有可能发生，尤以最新隆起山系最为活跃，遍及全球活跃，遍及全球5050多个国家，如日本、美国、俄罗斯、奥地利等多个国家，如日本、美国、俄罗斯、奥地利等*我国山区面积广大，山地约占全国总面积的我国山区面积广大，山地约占全国总面积的70% 70% ，又多处于季风气候区，降，又多处于季风气候区，降水集中，晚近代地壳运动

3、剧烈、地震频繁、地形陡峭而切割破碎，泥石流现水集中，晚近代地壳运动剧烈、地震频繁、地形陡峭而切割破碎，泥石流现象普遍象普遍云南新平县泥石流（2002年8月14日）造成造成4040人死亡人死亡,23,23人失踪人失踪, ,直接经济损失达直接经济损失达2.282.28亿元亿元 20032003年年7 7月月1111日日 被称为被称为“美人谷美人谷”的四川省丹巴的四川省丹巴县发生特大泥石流灾害，县发生特大泥石流灾害，致使致使5151人死亡和失踪。人死亡和失踪。9.249.24泥石流后的北川县城泥石流后的北川县城汶川地震后的北川县城汶川地震后的北川县城9.249.24泥石流后的北川县城泥石流后的北川县

4、城造成沿河房屋被冲毁，泥石流阻断白龙江、形成堰塞湖。舟曲县内造成沿河房屋被冲毁，泥石流阻断白龙江、形成堰塞湖。舟曲县内三分之二区域被水淹没。遇难三分之二区域被水淹没。遇难14351435人，失踪人，失踪330330人人 全国全国大部分地区都有泥石流分布。大部分地区都有泥石流分布。2626个省个省( (区区) )分布有几万条泥石分布有几万条泥石流沟。大致以大兴安岭流沟。大致以大兴安岭燕山燕山太行山太行山巫山巫山雪峰山一线为界分雪峰山一线为界分为两部分，西部的高原、高山、极高山是泥石流最发育、分布最集为两部分，西部的高原、高山、极高山是泥石流最发育、分布最集中、灾害频繁而又严重的地区；东部的平原、

5、低山、丘陵，除辽东中、灾害频繁而又严重的地区；东部的平原、低山、丘陵，除辽东南山地泥石流密集外，广大地区泥石流分布零散，灾害较少。南山地泥石流密集外，广大地区泥石流分布零散，灾害较少。规模规模比较大的地区是西南、西北和中南地区。比较大的地区是西南、西北和中南地区。 我国我国地貌第一、二级阶梯，包括广阔的高原、深地貌第一、二级阶梯，包括广阔的高原、深 切割的极高山、高山和中山切割的极高山、高山和中山区，是泥石流最发育最集中的地区，泥石流沟群常呈带状或片状分布。其中成片区，是泥石流最发育最集中的地区，泥石流沟群常呈带状或片状分布。其中成片的集中在青藏高原东南缘山地、四川盆地周边，以及陇东的集中在青

6、藏高原东南缘山地、四川盆地周边，以及陇东- -陕南、晋西、陕南、晋西、 冀北等冀北等以及黄土高原东缘为主的地区。以及黄土高原东缘为主的地区。1.形成条件（1 1）有利于有利于贮集、运动和停淤的地形地貌条件；贮集、运动和停淤的地形地貌条件；（2 2）有有丰富的松散土石碎屑固体物质来源；丰富的松散土石碎屑固体物质来源；（3 3）短时间内可提供充足的水源和适当的激发因素。短时间内可提供充足的水源和适当的激发因素。2.工程分类（1 1）定性指标）定性指标根据泥石流的特征和流域特征划分根据泥石流的特征和流域特征划分 高频泥石流高频泥石流 低频泥石流低频泥石流 泥石流特征划分依据：发生周期、固体物质来源、

7、暴雨强泥石流特征划分依据：发生周期、固体物质来源、暴雨强度、形成的主要因素、泥石流的规模。度、形成的主要因素、泥石流的规模。 泥石流流域划分依据：分布区特征、沟谷和堆积区特征、泥石流流域划分依据：分布区特征、沟谷和堆积区特征、泥石流沟床坡降比。泥石流沟床坡降比。*地貌条件是形成泥石流的内因和必要条件，制约地貌条件是形成泥石流的内因和必要条件，制约着泥石流的形成和运动，影响泥石流的规模和特着泥石流的形成和运动，影响泥石流的规模和特性。性。 *泥石流总是发生在陡峻的山岳地区，一般是顺着泥石流总是发生在陡峻的山岳地区，一般是顺着纵坡降较大的狭窄沟谷活动的，可以是干涸的嶂纵坡降较大的狭窄沟谷活动的，可

8、以是干涸的嶂谷、冲沟，也可以是有水流的河谷。谷、冲沟，也可以是有水流的河谷。*泥石流形成的地貌条件：主要是泥石流形成的地貌条件：主要是泥石流沟沟床比泥石流沟沟床比降、沟坡坡度、坡向、集水区面积和沟谷形态降、沟坡坡度、坡向、集水区面积和沟谷形态等等 *每一处泥石流自成一个流域。典型的泥石流流域每一处泥石流自成一个流域。典型的泥石流流域可划分为形成区、流通区和堆积区三个区段：可划分为形成区、流通区和堆积区三个区段：（2）定量指标）定量指标在泥石流类别的基础上又划分为三个亚类：即破坏程度为严重、在泥石流类别的基础上又划分为三个亚类：即破坏程度为严重、中等、轻微的泥石流。中等、轻微的泥石流。 流域流域

9、面积；面积； 固体固体物质一次冲出量；物质一次冲出量； 泥石流泥石流沟谷的爆发流量；沟谷的爆发流量； 泥石流泥石流堆积区的面积。堆积区的面积。泥石流形成区；泥石流形成区；泥石流流通区；泥石流流通区；泥石流堆积区；泥石流堆积区；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峡谷；峡谷；2 2有水沟床；有水沟床；3 3无水沟床；无水沟床；4 4分区界线；分区界线；5 5流域界线流域界线( (一一) )形成区形成区 多为三面环山、一面出口的宽阔地段，周多为三面环山、一面出口的宽阔地段，周围山坡陡峻，地形坡度多为围山坡陡峻，地形坡度多为30306060，沟，沟床纵坡降可达床纵坡降可达303

10、0以上。以上。( (二二) )流通区流通区 该区是泥石流搬运通过的地段，多系狭窄该区是泥石流搬运通过的地段，多系狭窄而深切的峡谷或冲沟，谷壁陡峻而纵坡降较而深切的峡谷或冲沟，谷壁陡峻而纵坡降较大，且多陡坎和跌水。大，且多陡坎和跌水。 当纵坡陡而顺直时，泥石流流途通畅，可当纵坡陡而顺直时，泥石流流途通畅，可直泻下游，能量大。反之则易堵塞停积或改直泻下游，能量大。反之则易堵塞停积或改道，削弱能量。道，削弱能量。 ( (三三) )堆积区堆积区 一般位于出山口或山间盆地边缘，地形坡一般位于出山口或山间盆地边缘，地形坡度通常小于度通常小于5 5。由于地形豁然开阔平坦，。由于地形豁然开阔平坦，泥石流动能急

11、剧降低，最终停积下来，形成泥石流动能急剧降低，最终停积下来，形成扇形、锥形或带形堆积滩。扇形、锥形或带形堆积滩。我国易发育和形成泥石流的岩层主要有以下几类：我国易发育和形成泥石流的岩层主要有以下几类：(1)(1)新生界地层：为固结较差的粘土岩类和各种成因的松散堆积新生界地层：为固结较差的粘土岩类和各种成因的松散堆积物，如西南成都粘土、昔格达粘土，西北地区的黄土及含盐地物，如西南成都粘土、昔格达粘土，西北地区的黄土及含盐地层。层。 (2)(2)中生界陆相地层中生界陆相地层( (特别是含膏盐红层特别是含膏盐红层) )：此类岩层岩石固结性：此类岩层岩石固结性差，抗剪强度低，易软化和泥化，在干湿度变化

12、下胀缩作用明差，抗剪强度低，易软化和泥化，在干湿度变化下胀缩作用明显，岩石表层崩解迅速，常形成较厚的碎屑层显，岩石表层崩解迅速，常形成较厚的碎屑层; ;该地层常含膏该地层常含膏盐，在水的长期作用下，固结力会降低甚至失去盐，在水的长期作用下，固结力会降低甚至失去; ;由于软化性由于软化性大，当其处于边坡位置，特别是当产状与坡向一致时，坡面易大，当其处于边坡位置，特别是当产状与坡向一致时，坡面易于失稳，产生滑坡，成为泥石流的物质补给来源。于失稳，产生滑坡，成为泥石流的物质补给来源。 (3)(3)煤系地层。该地层为砂泥质岩系，粘土岩类强度低，遇水易煤系地层。该地层为砂泥质岩系，粘土岩类强度低，遇水易

13、软化。软化。 (4)(4)含凝灰岩夹层的玄武岩含凝灰岩夹层的玄武岩 (5)(5)变质岩类：此类岩层时代古老，节理、裂隙发育，常有变质岩类：此类岩层时代古老，节理、裂隙发育，常有较厚的风化带，特别是在水浸作用下，其中变质矿物如绢较厚的风化带，特别是在水浸作用下，其中变质矿物如绢云母、绿泥石易重新分解为粘土矿物而发生泥化，极易产云母、绿泥石易重新分解为粘土矿物而发生泥化，极易产生滑坡，形成泥石流。生滑坡，形成泥石流。(6)(6)碳酸盐岩层。该岩层具有可溶性，在石灰岩分布地区只碳酸盐岩层。该岩层具有可溶性，在石灰岩分布地区只有机械风化或寒冻风化所形成的岩块碎屑或经淋溶残积红有机械风化或寒冻风化所形成

14、的岩块碎屑或经淋溶残积红土，成为泥石流流域固体物质补给源时，才有可能参与泥土，成为泥石流流域固体物质补给源时，才有可能参与泥 石流活动。石流活动。 (7)(7)强烈风化的花岗岩。花岗岩在炎热多雨的气候条件下，强烈风化的花岗岩。花岗岩在炎热多雨的气候条件下，易形成深厚的风化壳，厚度达到易形成深厚的风化壳，厚度达到50-10050-100米，强风化带厚米，强风化带厚5-5-3030米，呈砂土状，强度低，易于泥石流发育和形成。在高米，呈砂土状，强度低，易于泥石流发育和形成。在高 寒地区以寒冻风化为主，岩体机械破碎，形成岩屑型风化寒地区以寒冻风化为主，岩体机械破碎，形成岩屑型风化壳，也利于泥石流发育。

15、壳，也利于泥石流发育。1 1. .泥石流泥石流勘察应在勘察应在可行性研究或初步勘察阶段可行性研究或初步勘察阶段进行，进行，应查明泥石流的应查明泥石流的形成条件和泥石流的类型、规模、形成条件和泥石流的类型、规模、发育阶段、活动规律发育阶段、活动规律，并对工程场地做出适宜性评，并对工程场地做出适宜性评价，提出防治方案的建议。价，提出防治方案的建议。2.2.泥石流勘察应以工程地质测绘和调查为主，测绘泥石流勘察应以工程地质测绘和调查为主，测绘范围应包括沟谷至分水岭的全部地段和可能受泥石范围应包括沟谷至分水岭的全部地段和可能受泥石流影响的地段流影响的地段。3.3.当需要对泥石流采取防治措施时，应进行勘探

16、测当需要对泥石流采取防治措施时，应进行勘探测试，进一步查明泥石流堆积物的性质、结构、厚度、试，进一步查明泥石流堆积物的性质、结构、厚度、固体物质含量、最大粒径、流速、流量、冲出量和固体物质含量、最大粒径、流速、流量、冲出量和淤积量淤积量。4.4.泥石流地区工程建设适宜性的泥石流地区工程建设适宜性的评价。评价。5.5.泥石流泥石流岩土工程勘察报告岩土工程勘察报告*泥石流的工程地质测绘泥石流的工程地质测绘冰雪融化和暴雨强度一次最大降雨量、平均及最大流量、地下水冰雪融化和暴雨强度一次最大降雨量、平均及最大流量、地下水活动等情况；活动等情况；地形地貌特征，包括沟谷的发育程度、切割情况、坡度、弯曲、地形

17、地貌特征，包括沟谷的发育程度、切割情况、坡度、弯曲、粗糙程度，并划分泥石流的形成区、流通区和堆积区，圈绘整个沟粗糙程度，并划分泥石流的形成区、流通区和堆积区，圈绘整个沟谷的汇水面积；谷的汇水面积；形成区的水源类型、水量、汇水条件、山坡坡度，岩层性质和风形成区的水源类型、水量、汇水条件、山坡坡度，岩层性质和风化程度；查明断裂、滑坡、崩塌、岩堆等不良地质作用的发育情况化程度；查明断裂、滑坡、崩塌、岩堆等不良地质作用的发育情况及可能形成泥石流固体物质的分布范围、储量；及可能形成泥石流固体物质的分布范围、储量；流通区的沟床纵横坡度、跌水、急弯等特征；查明沟床两侧山坡流通区的沟床纵横坡度、跌水、急弯等特

18、征；查明沟床两侧山坡坡度、稳定程度、沟床的冲淤变化和泥石流的痕迹；坡度、稳定程度、沟床的冲淤变化和泥石流的痕迹；堆积区的堆积扇分布范围，表面形态，纵坡，植被，沟道变迁和堆积区的堆积扇分布范围，表面形态，纵坡，植被，沟道变迁和冲淤情况；查明堆积物的性质、层次、厚度、一般粒径和最大粒径；冲淤情况；查明堆积物的性质、层次、厚度、一般粒径和最大粒径；判定堆积区的形成历史、堆积速度估算一次最大堆积量判定堆积区的形成历史、堆积速度估算一次最大堆积量；(6)(6)泥石流泥石流沟谷的历史，历次泥石流的发生时间、频数、规模、形成沟谷的历史，历次泥石流的发生时间、频数、规模、形成过程、暴发前的降雨情况和暴发后产生

19、的灾害情况；过程、暴发前的降雨情况和暴发后产生的灾害情况；开矿弃渣、修路切坡、砍伐森林、陡坡开荒和过度放牧等人类活开矿弃渣、修路切坡、砍伐森林、陡坡开荒和过度放牧等人类活动情况；动情况；当地防治泥石流的经验。当地防治泥石流的经验。*泥石流地区工程场地适宜性评价内容泥石流地区工程场地适宜性评价内容1 1类和类和1 1类泥石流沟谷不应作为工程场地，各类线类泥石流沟谷不应作为工程场地，各类线路宜避开；路宜避开；2 2类和类和2 2类泥石流沟谷不宜作为工程场地，当必须类泥石流沟谷不宜作为工程场地，当必须利用时应采取治理措施；线路应避免直穿堆积扇，可在利用时应采取治理措施；线路应避免直穿堆积扇，可在沟口

20、设桥沟口设桥( (墩墩) )通过；通过；3 3类和类和3 3类泥石流沟谷可利用其堆积区作为工程场类泥石流沟谷可利用其堆积区作为工程场地，但应避开沟口；线路可在堆积扇通过，可分段设桥地，但应避开沟口；线路可在堆积扇通过，可分段设桥和采取排洪、导流措施，不宜改沟、并沟；和采取排洪、导流措施，不宜改沟、并沟；当上游大量弃渣或进行工程建设，改变了原有供排平当上游大量弃渣或进行工程建设，改变了原有供排平衡条件时，应重新判定产生新的泥石流的可能性。衡条件时，应重新判定产生新的泥石流的可能性。*泥石流勘察报告内容泥石流勘察报告内容泥石流的地质背景和形成条件；泥石流的地质背景和形成条件；形成区、流通区、堆积区

21、的分布和特征，绘制形成区、流通区、堆积区的分布和特征，绘制专门工程地质图；专门工程地质图；划分泥石流类型，评价其对工程建设的适宜性；划分泥石流类型，评价其对工程建设的适宜性；泥石流防治和监测的泥石流防治和监测的建议。建议。防治措施：防治措施：（1）生物措施）生物措施以以坡面侵蚀及沟谷侵蚀为上的泥石流地区、应以生物措施为坡面侵蚀及沟谷侵蚀为上的泥石流地区、应以生物措施为主、辅以工程措施主、辅以工程措施；（2 2）工程措施工程措施在崩塌、滑坡强烈活动的泥石流发生（形成）区，应以工程在崩塌、滑坡强烈活动的泥石流发生（形成）区，应以工程措施为主，兼用措施为主，兼用生物措施生物措施；（3 3）全流域综合

22、治理全流域综合治理在坡面侵蚀和重力侵蚀兼有的泥石流地区，则以综合治理效在坡面侵蚀和重力侵蚀兼有的泥石流地区，则以综合治理效果最佳。果最佳。 措施：措施：恢复恢复植被和合理耕植被和合理耕牧牧。 一般一般采用乔、灌、草等植物进行科学地配置营造，充采用乔、灌、草等植物进行科学地配置营造，充分分发挥发挥其滞留降水，保持水土，调节径流等功能，从而达其滞留降水，保持水土，调节径流等功能，从而达到到预防预防和制止泥石流发生或减小泥石流规模，减轻其危害和制止泥石流发生或减小泥石流规模，减轻其危害程度的程度的目的目的。 特点：特点：具有具有应用范围广，投资省、风险小，能促进生应用范围广，投资省、风险小，能促进生

23、态平稳，改善自然环境条件，具有生产效益，以及防治作态平稳，改善自然环境条件，具有生产效益，以及防治作用持续时间长的特点。生物措施初期效益一般不够显著，用持续时间长的特点。生物措施初期效益一般不够显著，需三五年或更长一些时间才可发挥明显需三五年或更长一些时间才可发挥明显作用作用。 泥石流泥石流防治的工程措施是在泥石流的形成、流通、堆积区内，相防治的工程措施是在泥石流的形成、流通、堆积区内，相应采取蓄水、引水工程，拦挡、支护工程，排导、引渡工程，停淤应采取蓄水、引水工程，拦挡、支护工程，排导、引渡工程，停淤工程及改土护坡工程等治理工程，以控制泥石流的发生和工程及改土护坡工程等治理工程，以控制泥石流的发生和危害危害。 跨越跨越工程工程是指修建桥梁、涵洞从泥石流上方凌空跨