泥石流基础知识

泥石流基础知识二大队六中队泥石流基础知识

1泥石流定义及形成条件

2泥石流的分类

3泥石流的基本特征

4泥石流的防治概述：泥石流的定义泥石流：是发生在山区一种含有大量泥砂、石块的暂时性湍急水流。Debrisflow；mudflow定义从地质过程；气象水文过程来研究。1997年美国旧金山召开第一次国际泥石流会议。中国泥石流易发分区在第一阶梯内青藏高原山区，物源条件充足，但因水源条件不充分，暴雨强度和总量均较低，故属于泥石流轻度易发区。在第三阶梯内的山区，暴雨形成强度和总量均较大，但地表植被好，物源条件不很稳定，故为暴雨泥石流中度易发区。在第二阶梯内山区，主要受纬向因素决定，大体可分为三区秦岭以南广大山地，属湿润高中山区，地形差异大，雨量丰沛、物源丰富，故为暴雨泥石流极易发区。秦岭以北、阴山以南的第二阶梯中部地区，属半干旱、半湿润地区，有大片黄土和部分沙漠覆盖，物源丰富，暴雨强度大而总量不足，是暴雨泥石流的极易发区和中等易发区相间的过度区。广大的新疆，内蒙及甘、宁一部分等第二阶梯的北部，属半干旱和干旱的高中山区，有大片沙漠、黄土、戈壁，植被稀少，物源丰富而水源不足，故为泥石流轻度易发区。1985年，哥伦比亚的鲁伊斯火山泥石流，以50公里每小时的速度冲击了近3万平方公里的土地，其中包括城镇、农村、田地，哥伦比亚的阿美罗城成为废墟，造成2.5万人死亡，15万家畜死亡，13万人无家可归，经济损失高达50亿美元。泥石流的形成条件流域环境地形植被松散堆积物（人为的、自然的）分散补给集中补给泥沙汇流洪水汇流河沟或坡面洪水泥石流泥石流形成过程框图降雨泥石流形成条件：地形条件形成区

三面环山，一面出口，周围山坡陡峻（30-60度）流通区

狭窄而深切的峡谷或冲沟，谷壁陡峻纵坡降大堆积区

一般位于山口外或山间盆地边缘，地形较缓泥石流形成条件：地质条件地质条件决定了松散物质的来源泥石流多发区都是地质构造复杂、岩石风化破碎、新构造运动活跃、地震频发、崩滑灾害多发地段堆积物成因：重力堆积、风化残积、坡积、冰水沉积、人工弃渣、冲洪积等泥石流地常见基岩：片岩、千枚岩、板岩、泥页岩和凝灰岩等泥石流形成条件：气象水文条件强烈的暂时性地表径流暴雨、冰雪、水体溃决通常认为泥石流的发生与前期降雨有关，但短时间内的集中强降雨也可以引发年均降雨H24（D）H1（D）H1/6（D）代表地区（以当地统计结果为准）﹥12001004012浙江、福建、台湾、广东、广西、江西、湖南、湖北、安徽及云南西部、西藏东南部等省山区1200～800602010四川、贵州、云南东部和中部、陕西南部、山西东部、辽东、黑龙江、吉林、辽西、冀北部、西部等省山区800～50030156陕西北部、甘肃、内蒙古、京郊、宁夏、山西、新疆部分、四川西北部、西藏等省山区﹤50025155青海、新疆、西藏及甘肃、宁夏两省区的黄河以西地区可能发生泥石流的H24（D）、H1（D）、H1/6（D）的界限值表泥石流形成条件：中国泥石流分布地质：近期构造活动强烈、复杂，地震频繁强度大，崩滑现象发育地势：台阶式地形转折明显处，高差悬殊，起伏较大气候：西南季风和东南季风向北、西方向推进，遇地形升高易形成灾害暴雨，历时短，强度大特点：三个带、类型齐全、活动频繁、灾害严重泥石流分类流域形态化分

标准型、河谷型、山坡型物质组成划分水石流、泥石流、泥水流流体性质划分粘性、稀性按照水源物源划分暴雨、冰川、溃决火山、破面侵蚀型、崩滑型、弃渣型标准型泥石流流域呈扇形，能明显划分出形成区、流通区和堆积区。一、按照流域形态划分河谷型泥石流流域呈狭长条形，固体物质来源于沟谷中分散的坍滑体，对流通区和堆积区不能明显分开。坡面型泥石流其流域呈斗状，无明显流通区，形成区与堆积区直接相连。二、按泥石流的物质组成分类水石流一般含有非常不均匀的石块和砂砾，粘土质细粒物质含量少，堆积物常常是很大的粗碎屑物质。泥石流既含有很不均一的粗碎屑成分，又含有相当多的粘土质组粒物质，有一定的粘结性，堆积物常形成了粘结较牢固的土石混合物。泥流基本上由细碎屑和粘土物质组成，粗碎屑物含量很少，黄土高原地区分布有此类泥石流。分类指标泥流型泥石型水石(沙)型重度≥1.60t/m3≥1.30t/m3≥1.30t/m3物质组成粉沙、粘粒为主，粒度均匀，98％<2.0mm可含粘、粉、沙、砾、卵、漂各级粒度，很不均匀粉沙、粘粒含量极少，多为>2.0mm各级粒度，粒度很不均匀（水沙流较均匀）流体属性多为非牛顿体，有粘性，粘度>0.3～0.15Pa∙s多为非牛顿体，少部分也可以是牛顿体。有粘性的，也有无粘性的。为牛顿体，无粘性残留表观有浓泥浆残留表面不干净，表面有泥浆残留表面较干净，无泥浆残留沟槽坡度较缓较陡(>10％＝5.71o)较陡（>10％）分布地域多集中分布在黄土及火山灰地区。广见于各类地质体及堆积体中。多见于火成岩及碳酸盐岩地区。泥石流型泥流型水石流型三、按泥石流的流体性质分类

粘性泥石流

含有大量的细粒粘土物质，固体物质含量占40-60%，粘性很大。它的密度大（>1.6t/m3），浮托力强。有明显的爬高和截弯取直作用，堆积区不发生散流，堆积物无分选性，较密实。

稀性泥石流

水是主要成分，固体物质占10-40%，且细粒物质少，不能形成粘稠的整体，水泥浆速度远远大于石块的运动速度，石块以滚动或跃移方式下泄。堆积区呈扇状散流，将原来的堆积扇切割成条条深沟。堆积物地面较平坦，结构较松散，层次不明显，沿流途的停积物有一定的分选性。性质稀性泥石流粘性泥石流流体的组成及特性浆体是由不含或少含粘性物质组成，粘度值<0.3Pa.S，不形成网格结构，不会产生屈伏应力，为牛顿体。浆体是由富含粘性物质（粘土、<0.01mm的粉砂）组成，粘度值>0.3Pa.S，形成网格结构，产生屈伏应力，为非牛顿体。非浆体部份的组成非浆体部份的粗颗粒物质由大小石块、砾石、粗砂及少量粉砂粘土组成。非浆体部份的粗颗粒物质由>0.01mm粉砂、砾石、块石等固体物质组成。流动状态紊动强烈，固液两相作不等速运动，有垂直交换，有股流和散流现象，泥石流体中固体物质易出、易纳，表现为冲、淤变化大。无泥浆残留现象。呈伪一相层状流，有时呈整体运动，无垂直交换，浆体浓稠，浮托力大，流体具有明显的辅床减阻作用和阵性运动，流体直进性强，弯道爬高明显，浆体与石块掺混好，石块无易出、易纳特性，沿程冲、淤变化小，由于粘附性能好，沿流程有残留物。堆积特征堆积物有一定分选性，平面上呈龙头状堆积和侧堤式条带状堆积，沉积物以粗粒物质为主，在弯道处可见典型的泥石流凹岸淤、凸岸冲的现象，泥石流过后即可通行。呈无分选泥砾混杂堆积，平面上呈舌状，仍能保留流动时的结构特征，沉积物内部无明显层理，但剖面上可明显分辨不同场次泥石流的沉积层面，沉积物内部有气泡，某些河段可见泥球，沉积物渗水性弱，泥石流过后易干涸。容重1.30tf/m3～1.60tf/m31.60tf/m3～2.30tf/m3粘性泥石流稀性泥石流四、弃渣型泥石流矿渣泥石流(云南汤丹)矿山弃渣(四川盐井沟)05-7-19沐川县废碴泥石流（7死9伤）2008-9-8山西襄汾塔山铁矿尾矿库溃坝造成56人死亡

泥石流的特征：堆积泥石流的堆积物一、泥石流的密度它的密度较大，达1.3-2.3t/m3。固体物质的百分含量愈高和细颗粒成分愈多，泥石流的密度愈大。沟谷纵坡降的大小与泥石流密度也有一定关系。如有较大的密度，它的浮托力大，搬运能力很强，重达数百吨的巨石也能被搬出出口，泥石流能以惊人的破坏力摧毁前进道路上的障碍物。二、泥石流的结构泥石流的结构是由其中的水体量与固体物质量之比值以及固体物质的粒径级配和矿物成分所决定的，存在三种密切相关的结构，即网格结构、网粒结构和格架结构。(1)网格结构是由粘粒和含电解质的水所构成的，属细粒浆所固有,有松散的、较紧密的、紧密的和极紧密的四种状态。随着浆体中粘粒成分的增加，自由水愈来愈少，而束缚在粘粒表面的水化膜又愈来愈薄，使粒间连结强度加大。(2)网粒结构网粒结构系由砂粒和细粒浆所构成，属粗粒浆体所固有。砂粒在松散网格结构的细粒浆体中处于沉底状态，不能形成网粒结构；而在其它三种状态下就可束缚在结构之中构成一个较均一的整体结构。含砂量愈大和细粒浆体的网格结构强度愈大，则网粒结构强度也愈大。(3)格架结构是由石块与具有网粒结构的粗粒浆体所构成，是泥石流体最主要的结构。石块在粗粒浆体中可有悬浮、支承和沉底三种状态。呈现四类格架结构：星悬型、支承型、叠置型和锒嵌型，它们的强度也依次增加。

格架结构泥石流体的强度较前两种结构要大，因而它的冲击力也最大。尤其是锒嵌格架结构，当运动时整体性强，石块间不会发生猛烈的撞击，普遍发生力的传递；它的冲击力特别大，危害最为严重。粘性紊流稀性连续流三、泥石流的直进性流体携带了大量固体物质，受阻而将部分物质堆积下来，沟床迅速抬高，超高、爬高，猛烈冲击，截弯取直，冲出新道而向下游奔泄。流体愈粘稠，直进性愈强，冲击力就愈大。成昆线1981年利子依达沟泥石流，流速高达10m/s，密度为2.35t/m3，在沟槽转弯处泥位超高4.8-5.1m。桥头右岸地形急弯阻挡，爬高12m，为泥深的3-4倍。四、泥石流的脉动性一般的洪流过程线是单峰（少数为双峰）型涨落曲线；泥石流暴发时，几乎以相等的时间间隔一阵一阵地流动。称阵性运动或波状运动。曲线为正弦曲线，一场泥石流出现几阵、几十阵至上百阵。泥石流脉动性的主要原因是：一是具有宾汉体的性质；二是具有运动的阻塞特性。泥石流的流动过程泥石流危险性一级评估内容泥石流危险性一级评估要求泥石流危险性一级评估种类及任务查明形成地地质条件地形、地貌条件水流条件植被发育状况人类工程活动影响现状评估（对已有地质灾害地危险性评估）任务：灾害类型规模分部、稳定状态、危险对象的危险性评估确定泥石流形成条件规模活动特征侵蚀方式破坏方式预测评估（对建设可能诱发地地质灾害地危险性评估）任务：建设过程中及建设后可能对地质环境的改变及影响，可能出现的灾种、灾害区及危害的评估预测

泥石流发展趋势拟采取的防治措施综合评估（根据现状评估与预测评估地结果进行定性、半定量地综合评估）任务：地质灾害危险性程度评估，对建设作出适宜性评估，提出防治或易地建设地建议泥石流防治措施

绕避泥石流的防治，应贯彻综合治理的原则，要突出重点，因害设防、因地制宜、讲求实效。一、生物措施生物措施包括恢复或培育植被，合理耕牧，维持较优化的生态平衡。二、工程措施(1)蓄水、引水工程包括调洪水库、截水沟和引水渠。(2)支挡工程有挡土墙、护坡等。(3)拦挡工程这类工程多布置在流通区内，主要是修建坝体，也称谷坊坝。主要是拦泥滞流和护床固坡。从结构来看，可分为实体坝和格栅坝。从材料来看，可分为土质、圬工、混凝土和预制金属构件等。挡坝群是国内外广泛采用的防治工程。沿沟修筑一系列高5-10米的低坝或石墙，坝（墙）身上应留有水孔以宣泄水流，坝顶留有溢流口可宣泄洪水。(4)储淤工程包括拦淤库和储淤场。前者设置于流通区内，就是修筑拦挡坝，形成泥石流库。(5)排导及绕避工程包括排导沟、渡槽、急流槽、导流堤,明洞、廊道、隧道等，多数建在流通区和堆积区。它们的作用是调整流向，防止漫流，以保护附近的居民点、工矿点和交通线路泥石流沟的选线方案通过地区