泥石流地质灾害防治理论及技术3

地质灾害防治理论及技术泥石流篇2提纲一、

概况二、泥石流灾害防治理念三、泥石流灾害防治技术四、青海尼陇库泥石流防治一、

概况泥石流：泥石流是发生在山区的一种含有大量泥砂、石块的暂时性湍急水流。由于它具有强大的破坏力，往往在很短的时间内造成工程设施、农田和生命财产的严重损失，是严重威胁山区居民生存和工程建设的一种地质灾害。泥石流灾害：由泥石流造成的灾害，包括人员伤亡、财产损失、生态环境和资源破坏，称为泥石流灾害。3

一、

概况1、国内泥石流的分布2021年1-9月地质灾害类型构成452021年全国共发生地质灾害10482起，其中滑坡7846起、崩塌1795起、泥石流528起、地面塌陷255起、地裂缝50起和地面沉降8起。分别占地质灾害总数的74.9%、17.1%、5.0%、2.4%、0.5%和0.1%，共造成299人死亡、51人失踪、205人受伤，直接经济损失51.0亿元。一、

概况以辽西山地、冀北山地、华北太行山、陕西华山、四川龙门山和云南乌蒙山一线为界，该线以西的华北山地、黄土高原、川滇山地和西藏高原东南部山地，是泥石流的主要发育地区，泥石流呈带状或片状分布；此线以东的辽东、华东、中南山地以及台湾和海南岛等山地，泥石流呈零星分布。1、国内泥石流的分布6一、

概况目前，世界泥石流多发地带为环太平洋褶皱带(山系)、阿尔卑斯-喜马拉雅褶皱带、欧亚大陆内部的一些褶皱山区。据统计，近50多个国家存在泥石流的潜在威胁，其中比较严重的有哥伦比亚、秘鲁、瑞士、中国、日本等。其中日本的泥石流沟有62000条之多，春夏两季经常爆发泥石流。进入20世纪，全球泥石流爆发频率急剧增加。仅2021年，就先后在乌干达、秘鲁、加拿大等多个国家发生严重的泥石流灾害。2、世界泥石流的分布7世界泥石流多发地分布示意图82006年2月17日，位于菲律宾南莱特省圣伯纳德镇的山体豁开一道巨大缺口，泥浆裹着岩石向山脚下的吉恩萨贡村倾泻，方圆5至7公里的土地刹那间变成一个巨大泥潭，300多座房屋被埋没。截至2月19日晚，仍有近1400人被埋在泥潭中，生还希望非常渺茫，吉恩萨贡村可能会变成“永远的坟场〞。9泥石流形成条件必备条件丰富的松散固体物质陡峻的地形足够的突发性水源

一、概况10松散固体物质〔地质条件〕形成区内有大量易于被水流侵蚀冲刷的疏松土石堆积物，是泥石流形成的最重要的条件。地形条件典型的泥石流流域可划分为形成区、流通区和沉积区三个区段。11该区多为三面环山、一面出口的半圆形宽阔地段，周围山坡陡峻，沟谷纵坡降可达30°以上。斜坡常被冲沟切割，且崩塌、滑坡发育；坡体光秃，无植被覆盖，这样的地形，有利于聚集周围山坡上的水流的固体物质。形成区又可分为汇水动力区和物质供给区。形成区1217

该区多为狭窄而深切的峡谷或冲沟，谷壁陡峻而纵坡降较大，常出现陡坎和跌水，泥石流进入本区后极具冲刷能力。流通区形似颈状或喇叭状。非典型的泥石流沟，可能没有明显的流通区。流通区

一般位于山口外或山间盆地的边缘，地形较平缓。泥石流至此速度急剧变小，最终堆积下来，形成扇形、锥状堆积体，有的堆积区还直接为河漫滩或阶地。沉积区1415水源条件泥石流形成必须有强烈的地表径流，地表径流是爆发泥石流的动力条件。人为因素人类工程活动的不当可促进泥石流的发生、开展、复活或加重其危害程度。〔一〕按流体性质分类1.粘性泥流；2.粘性泥石流；3.稀性泥流；4.稀性泥石流；5.水石流〔二〕按泥石流规模大小分类1.小型；2.中型；3.大型；4.特大型〔三〕泥石流按发育阶段分期1.发育初期；2.旺盛期；3.间歇期

一、概况泥石流的分类16泥石流水石流泥

流〔四〕按所含固体物质成分分为：1722〔五〕按地貌特征分类1、沟谷型19〔五〕按地貌特征分类2、山坡型

二、

泥石流灾害防治理念减轻泥石流灾害的方法和措施可分为软性防治和硬性防治两类。1、软性防治：调查与掌握泥石流形成主导因素对灾害发生的直接作用,据主导因素的动态变化预测灾害发育过程,并及时采取行政管理措施,将危险区内的人畜和重要财产疏散撤离,使其避开泥石流流路或迁出泥石流危险区,以减少人员伤亡和财产损失。这是一种积极的、以防避为特点的减灾途径。20

二、

泥石流灾害防治理念2、硬性防治：采取人为工程措施〔生态工程、土木工程〕和管理措施,构成防御泥石流灾害的设施体系,对泥石流形成与活动施加影响和限制,以到达抑制泥石流发生,降低泥石流爆发频率,减小泥石流规模和危害,减轻泥石流灾害的目的。这是一种主动的,以抗灾和治灾为特点,对泥石流发生发育过程有控制作用的防御措施。21

二、

泥石流灾害防治理念软性防治泥石流防治硬性防治土木工程措施生态工程措施行政管理措施法制管理措施预测预报和报警系统各级防灾管理机构建筑物维修养护抢险救灾及灾后救援系统防灾宣传教育与经验普及推广泥石流防治分类图22

三、

泥石流灾害防治技术〔一〕泥石流防治的原那么及措施-根本原那么全面规划，重点突出。根据泥石流发生条件、活动特点及危害状况，全面综合地制定防治规划。坚持以防为主，防、治结合，除害兴利的方针。在具体实施泥石流的防治时，宜采取坡面、沟道兼顾，上下游统筹的综合治理方案。一般在沟谷上游以治水为主，中游以治土为主，下游以排导为主。在实施泥石流防治的工程措施的同时，还应与生物措施和其他措施〔如行政法令措施等〕相结合，这样才能保证其防治效益的有效发挥。23工程措施蓄水、引水工程：调洪水库、截水沟、引水渠〔一〕泥石流防治的原那么及措施-工程措施24支挡工程：挡土墙、护坡拦挡工程：谷坊坝排导工程：排导沟、渡槽、急流槽、导流堤储淤工程：拦淤库、储淤场

三、

泥石流灾害防治技术25调洪水库截水沟引水渠26挡土墙护坡

三、

泥石流灾害防治技术27拦淤库储淤场生物措施林业工程农业工程〔一〕泥石流防治的原那么及措施-生物措施28

三、

泥石流灾害防治技术〔二〕沟坡整治工程泥石流沟坡整治工程，主要是对泥石流沟道及岸坡的不稳定地段进行整治。通过修建相应的工程措施，防止或减轻沟床及岸坡遭受严重侵蚀，使沟床及岸坡上的松散土体能保持稳定平衡状态，从而阻止或减少泥石流的发生与规模。对于流路不顺、变化大的沟谷段进行调治，使泥石流能沿规定的流路顺畅排泄。29

三、

泥石流灾害防治技术〔二〕沟坡整治工程-谷坊工程谷坊是在山溪沟道上横向修建的5m以下的低坝，又名闸山沟、沙土坝、拦沙堰等。其作用是为防治沟底下切、沟头上延，还可拦蓄泥沙，使沟底坡度平缓，河床固定，到达减小水流流速和洪水流量保护沟道。石谷坊溢水口可直接设在谷坊顶部的中间或靠近地质条件好的岩坡一侧，过水局部可用浆砌。土谷坊一般不允许洪水漫顶，土谷坊的溢洪口是一项重要设施，一般布设在坝址一侧的山坳处或坡度平缓的实土上。如果设在谷坊上但应做好防冲处理。30

三、

泥石流灾害防治技术〔二〕沟坡整治工程-谷坊工程土石谷坊施工要按小型水利工程施工方法进行。坊溢洪口下游与土质沟床连接处，应设消能防冲设施。谷坊淤满后要充分利用淤成的土地，种植防冲林木，维护好溢水口，防止形成新的冲沟。31

三、

泥石流灾害防治技术柳编谷坊32柔性谷坊33〔二〕沟坡整治工程-护坡工程护坡工程主要是防止坡脚被冲刷及岸坡的坍塌等，一般采用水泥砂浆砌石护坡，或用铅丝笼、木笼及干砌石护坡等。对于崩滑体岸坡，可采用水泥砂浆砌石或混凝土挡墙支挡，按水工挡土墙要求进行设计。假设崩滑体系由坡脚被冲刷侵蚀所引起，那么在地形条件允许情况下，可将流水沟道改线，使流水沟道避开崩滑坡体，那么崩滑体很快就会稳定下来。采用削坡减载或采用坡地改梯地及植树造林等水土保持措施，对岸坡加以保护。利用坡面排水〔沟〕工程及等高线壕沟工程等拦排地表雨水，使坡体保持稳定。34

三、

泥石流灾害防治技术〔二〕沟坡整治工程-调治工程一是通过疏浚、截弯取直、丁坝导流等工程措施，规整泥石流的流路，改善其排泄条件，使泥石流对沟岸坡脚不产生大的局部冲刷。二是充分利用上游或邻近区内的清水流量，将支沟注入的泥石流稀释、并排泄至保护区以外。三是在上游清水区设置调节水库，并用人工渠道将水逐渐排入下游，使水土分家，减轻或免除对中下游沟床及岸坡崩滑体坡脚的冲刷，防止泥石流的形成与危害。对于流路不顺、变化大的沟谷段进行调治，使泥石流能沿规定的流路顺畅排泄。35

三、

泥石流灾害防治技术〔2〕拦沙坝类型浆砌石重力坝：浆砌石重力坝是我国泥石流防治中最常用的一种坝型。实用于各种类型及规模的泥石流防治，坝高不受限制；在石料充足的地区，可就地取材，施工技术条件简单，工程投资较少。干砌石坝：干砌石坝适用于规模较小的泥石流防治，要求断面尺寸大，坝前应填土防渗及减缓冲击，过流局部应采用一定厚度〔﹥1m米〕的浆砌块石护面。坝顶最好不过流，而另外设置排导槽〔溢洪道〕过流。混凝土及浆砌石拱坝：当地缺少石料、两侧沟壁地质条件又较好时，可采用节省材料的拱坝拦截泥石流。坝的高度及跨度不宜太大，并常用同心等半径圆周拱。此类坝的缺点是抗冲击及震动较差，因此不适宜含巨大漂砾的泥石流沟防治。〔三〕拦挡工程-实体拦沙坝工程36

三、

泥石流灾害防治技术土坝：土坝多适用于泥流或含漂砾很小、规模又不很大的泥石流沟防治。优点是能就地取材、结构简单，施工方便。缺点是不能过流，需另行设置溢洪道，而且需要经常维护。格栅坝：主要适用于稀性泥石流及水石流防治，目前已修建的有钢结构或钢筋混凝土结构两大类，坝高多为3-10米的中小型坝。具有节省建筑材料、施工快速〔可装配施工〕，使用期长等优点。钢筋混凝土板支墩坝：适用于无石料来源、泥石流的规模较小、漂砾含量很少的泥石流地区。坝顶可以溢流，坝体两侧的钢筋混凝土板与支墩的连接为自由式，坝体内可用沟道内的沙砾土回填，并可根据需要设置一定数量的排水孔。〔三〕拦挡工程-实体拦沙坝工程〔2〕拦沙坝类型37

三、

泥石流灾害防治技术〔3〕拦沙坝的平面布置拦沙坝最好布置在泥石流形成区的下部，或置于泥石流形成－流通区的衔接部位。从地形上讲，拦沙坝应设置于沟床的颈部〔峡谷入口处〕。坝址处两岸坡体稳定，无危岩、崩滑坡体存在，沟床及岸坡基岩出露、巩固完整，具有很强的承载能力。在基岩窄口或跌坎处建坝，可节省工程投资，对排泄和消能都十分有利。拦沙坝应设置在能较好控制主、支沟泥石流活动的沟谷地段。拦沙坝应设置在靠近沟岸崩塌滑坡活动的下游地段，应能使拦沙坝在崩滑体坡脚的回淤厚度满足稳定崩塌滑坡的要求。〔三〕拦挡工程-实体拦沙坝工程38

三、

泥石流灾害防治技术从沟床冲刷下切段下游开始，逐级向上游设置拦沙坝，使坝上游沟床被淤积抬高及展宽，从而到达防止沟床继续被冲刷，进而阻止沟岸崩滑活动的开展。拦沙坝应设置在有大量漂砾分布及活动的沟谷下游，拦沙坝高度应满足回淤后长度能覆盖所有漂砾，使漂砾能稳定在拦沙坝库内。拦沙坝在平面布置上，坝轴线尽可能按直线布置，并与流体主流线方向垂直。假设拦沙坝本身不过流时，应在坝的一侧设置排洪道工程。〔三〕拦挡工程-实体拦沙坝工程〔3〕拦沙坝的平面布置39

三、

泥石流灾害防治技术〔4〕拦沙坝的坝高与间距拦沙坝的高度除受控于坝址段的地形、地质条件外，还与拦沙效益、施工期限、坝下消能等多种因素有关。当单个坝库不能满足防治泥石流的要求时，那么可采用梯级坝系。在布置中，各单个坝体之间应相互协调配合，使梯级坝系能构成有机的整体。拦沙坝的间距由坝高及回淤坡度有关。〔三〕拦挡工程-实体拦沙坝工程40

三、

泥石流灾害防治技术以混凝土、钢筋混凝土、浆砌石、型钢等为材料，将坝体做成横向或竖向格栅，或做成平面、立体网格，或做成整体格架结构的透水型拦沙坝，称为格栅拦沙坝。格栅坝不仅能拦蓄大量的泥沙、石块，而且能起到调节泥沙的效果，因此，亦有人称此类坝为泥沙调节坝。〔三〕拦挡工程-栅格坝〔1〕什么是栅格坝41

三、

泥石流灾害防治技术与实体坝比较，格栅坝具有受力条件好，拦沙及排水效果突出；大局部构件可由工厂予制后装配，既缩短了工期，又保证了工程质量，节省材料，节约投资，有利于坝体维护管理。具备拦大〔漂石、巨石等〕排小〔挟沙水流及砾石等〕功能，能到达调节拦排泥沙比例的目的，这是实体重力拦沙坝不可能到达的。〔三〕拦挡工程-栅格坝〔2〕栅格坝的特点42

三、

泥石流灾害防治技术格栅坝主要适用于水及沙石易于别离的水石流、稀性泥石流，以及粘性泥石流与洪水交错出现的沟谷。对含粗颗粒较多的频发性粘性泥石流及拦挡滑坡体的效果较差，但当沟谷较宽时，由于格栅坝有透水功能，拦沙库内的地下水位被降低，那么同样具备较好的效果。〔三〕拦挡工程-栅格坝〔3〕栅格坝的适用条件43

三、

泥石流灾害防治技术〔四〕泥石流排导工程排导工程的主要作用是将泥石流通过排导槽等顺畅地排入下游非危害区，控制泥石流对通过区或堆积区的危害。排导工程可以人为地调整泥石流流路，限制泥石流漫流。改善沟槽纵坡，调整过流断面，提高或控制泥石流流速及输沙能力，制约泥石流的冲淤变化与危害。－主要作用44

三、

泥石流灾害防治技术〔四〕泥石流排导工程具有一定宽度的长条形地段，满足排导工程过流断面的需要，使泥石流在流动过程中不产生漫溢。排导工程布设区应有足够的地形坡度，或采取一定的工程措施后，能创造足够的纵坡，使泥石流在运行过程中不产生危害建筑物平安的淤积或冲刷破坏。排导工程布设场地顺直，或通过截弯取直后能到达比较顺直，利于泥石流排泄。排导工程的尾部应有充足的停淤场所，或被排泄的泥沙、石块能较快地由大河等水流所挟带至下游。－适用条件45

三、

泥石流灾害防治技术〔四〕泥石流排导工程－排导槽工程〔1〕平面布置46

三、

泥石流灾害防治技术〔四〕泥石流排导工程－排导槽工程〔2〕纵断面布置纵坡应大于该沟泥石流运动的最小坡度。纵坡应与泥石流沟流通段的沟床纵坡根本保持一致，不宜过于偏大或偏小，这样就能到达有效泄洪防淤或防冲刷的目的。按照选择的纵坡及其对应的断面宽深比，根据泥石流的不同规模验算排导槽内产生的流速，该值应小于或等于排导槽所能允许的防冲刷流速。按照沟床冲淤根本平衡的原那么进行类比，选择纵坡；或借用已经过实际运行证明是合理的排导槽纵坡进行选择。47粘性泥石流:tgθm>(Υs-Υy)tgφm/Υs+τ0/CvHcΥscosθm稀性泥石流：tgθm>[(Υs-Υy)CvHccosθmtgφm+τ0]/ΥcHccosθm

三、

泥石流灾害防治技术〔四〕泥石流排导工程－排导槽工程〔3〕横断面布置排导槽横断面应满足不同规模泥石流的过流能力及具有最正确的水力特性，当规定的最大流量通过时，应是平安的。急流槽横断面设计，就是选择一组宽深比和纵坡组合，既能满足排导槽长期不淤的要求，又能到达工程造价最经济。急流槽宽深比一般采用1:1-1:1.5。48

三、

泥石流灾害防治技术〔四〕泥石流排导工程－排导槽工程〔4〕排导槽结构排导槽的结构要既能保证槽内停淤量很少，又能不至于产生较大的冲刷破坏，从而保证排导槽运行的平安。整体式圬工结构：两槽壁及槽底多用钢筋混凝土或水泥沙浆砌石筑成空间整体结构。适用于泥石流规模不大，槽宽小于5米的排导槽。别离式圬工结构：侧墙与槽底护砌分开，槽的侧墙可由混凝土或浆砌石挡土墙或护坡组成，槽底可用混凝土、浆砌石全面护砌，或间隔布设防冲肋槛而成。此类结构多适用于河床根底较好，泥石流爆发规模大，槽底亦宽的排导槽。49

三、

泥石流灾害防治技术〔四〕泥石流排导工程－排导槽工程具有侧向刺槛〔丁坝〕的防护结构：当槽底为较宽的天然沟床，并设有防冲肋槛时，为防止山洪泥石流对排导槽导流堤产生冲刷，而在靠堤身一侧沿水流方向设置多道刺槛，约束山洪泥石流按规定的方向流动。〔4〕排导槽结构50

三、

泥石流灾害防治技术〔四〕泥石流排导工程－渡槽工程渡槽是泥石流导流工程的一个特殊类型，其长度远比排导槽短，而纵坡那么又大得很多。渡槽通常建于泥石流沟的流通段或流通－堆积段，与山区铁路、公路、水渠、管道及其它线形设施形成立体交叉。泥石流以急流的形式在被保护设施上空的渡槽内排泄，其流速与输移能力较高，是防治小型泥石流危害的一种常用排导措施。51

三、

泥石流灾害防治技术〔四〕泥石流排导工程－渡槽工程〔1〕适用条件渡槽系架设在被保护设施的上空，故在地形上要求有足够的高差。渡槽的进出口位置能布设顺畅，地基有足够的承载力及抗冲刷能力。渡槽适用于坡度很陡的山坡型稀性泥石流沟，泥石流规模不宜过大，应属中小型，或具备山洪泥石流能交替出现的泥石流沟。对于沟道变化急剧，泥石流规模、容重及含巨砾很大的粘性泥石流沟和含巨砾很多的水石流沟，那么不宜采用或应慎用渡槽排泄。52

三、

泥石流灾害防治技术〔四〕泥石流排导工程－渡槽工程〔2〕特点及要求泥石流渡槽长度一般较短，但槽底纵坡那么要求很大；渡槽的跨度一般只需略大于线路宽度即可。由于渡槽的过流宽度一般都大于3米，并为开敞式断面，为免除泥石流体中所含巨砾及漂浮物撞击，一般不在槽壁上部设置横向拉杆。渡槽受力荷载很大。槽壁：泥石流体的水平荷载、泥石流体内巨砾之间横向挤压推力及流体的冲击力等。槽体底部：垂直重力及拖洩力。泥石流在渡槽内的流动速度很高，故对槽底、槽壁均会产生较大的磨损，故除应选择好耐磨材料外，还需相应增大构件的厚度。53

三、

泥石流灾害防治技术〔四〕泥石流排导工程－渡槽工程〔3〕平面布置渡槽与泥石流沟应顺直、平滑地连接。槽身局部应为等断面直线段，其长度应包括跨越建筑物的横向宽度及相应的延伸长度〔约为1-2倍槽宽〕。渡槽出口段应与槽身连接成直线，要防止在槽尾附近就地散流停淤成新的堆积扇。渡槽的出流口最好能与地面或大河水面之间有一定的高差。渡槽的出口段假设紧靠大河冲刷岸坡，为防止河水进一步加大冲刷对渡槽平安构成威胁，应采用相应的护岸措施。54

三、

泥石流灾害防治技术〔四〕泥石流排导工程－渡槽工程〔4〕纵横断面为了减少渡槽内的淤积，要求渡槽的纵坡一般均应等于或大于原沟床的坡度，并用竖曲线与原沟平顺连接，或者不小于泥石流运动的最小坡度。渡槽下净空不够，需提高渡槽底部标高时，应采取对应措施提高上游沟床，不在渡槽附近形成突变。在堆积扇上修建渡槽时，可以适当地提高沟床底部标高。按设计最大流量计算的横断面面积是渡槽的有效过流面积，加上平安超高及相应的扩大宽度，才为设计的横断面尺寸。55

三、

泥石流灾害防治技术〔四〕泥石流排导工程－渡槽工程〔5〕泥石流渡槽的结构56

三、

泥石流灾害防治技术〔四〕泥石流排导工程－渡槽工程〔5〕泥石流渡槽的结构根底：一般应采用整体连续式条形根底，或支承墩、柱及排架等支承形式。根底应对称布设，埋设深度应满足抗冲刷、抗冻融要求，应置于新鲜基岩或密实坚硬的石质土层上，否那么应另作加固处理。渡槽进出口段与槽身之间应设置沉陷缝和伸缩缝，并对缝隙作防渗处理〔如灌注沥青麻丝等〕。渡槽进出口段的边跨支墩，承受很大的推力，故应采用重力式结构，并设置槽底止推装置。泥石流对渡槽的过流面产生很大的冲击和磨损作用，故需增加5－10厘米厚的耐磨保护层。57

三、

泥石流灾害防治技术〔五〕泥石流停淤场工程泥石流停淤场工程，主要是在一定时间内，根据泥石流的运动与堆积原理，通过采取相应的措施后，将流动的泥石流体引入预定的平坦开阔洼地或邻近流域内的低洼地，促使泥石流固体物质自然减速停淤。其作用是削减下泄流体中的固体物质总量及洪峰流量，减少下游排导工程及沟槽内的淤积量。58

三、

泥石流灾害防治技术〔五〕泥石流停淤场工程〔1〕停淤场的类型沟道停淤场堆积扇停淤场跨流域停淤场围堰式停淤场停淤场的类型〔平面位置〕59

三、

泥石流灾害防治技术〔五〕泥石流停淤场工程〔2〕停淤场的工程结构物60

三、

泥石流灾害防治技术〔五〕泥石流停淤场工程〔3〕停淤场的布置停淤场应布置在有足够停淤面积和停淤厚度的荒废洼地，在停淤场使用期间，泥石流体应能保持自流方式，逐渐在场面上停淤。新停淤场应避开已建的公共设施，少占或不占农用耕地及草场。停淤场停止使用后，应具备综合开发利用价值。停淤场需保证有足够的平安性，