工程地质水文地质--第六章 泥石流工程地质研究.ppt

中国地质大学工程学院 贾洪彪 第六章 泥石流工程地质研究 第一节 概述 第二节 泥石流的形成条件 第三节 泥石流的特征 第四节 泥石流的工程分类 第五节 泥石流的防治措施 第一节 概述 1、泥石流的定义： 泥石流是发生在山区的一种携带有大量泥砂、石块的暂时性急水流，其固体物质的含量有时超过水量，是介于挟砂水流和滑坡之间的土石、水、气混合流或颗粒剪切流。 2、泥石流的危害： 暴发突然，来势凶猛，运动快速，历时短暂，危害严重 第二节 泥石流形成条件 一、地形条件 泥石流大多发生于陡峻的山岳地区。这种陡峻地形条件为泥石流发生、发展提供了充足的位能，赋予泥石流一定的侵蚀、搬运和堆积能量。一般情况下，泥石流多沿纵坡降较大的狭窄沟谷活动。每一处泥石流自成一个流域，典型的泥石流域可划出形成区、流通区和堆积区三个区段，它包括分水岭脊线和泥石流活动范围内的面积，亦即清水汇流面积与堆积扇面积之和。 (一)形成区 泥石流形成区多为三面环山、一面出口的宽阔地段，周围山坡陡峻，地形坡度多为30～ 60 °，沟床纵坡降可达30°以上。 面积有时可达几十甚至几百平方公里。 坡体往往光秃破碎，无植被覆盖。 周围斜坡常为冲沟切割，崩塌滑坡堆积物发育。 这种地形有利于大量水流和固体物质迅速聚积，并形成具有强大冲刷能力的泥石流。 (二)流通区 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大，且多陡坎和跌水。所以泥石流物质进入本区后具极强的冲刷能力，将沟床和沟壁上冲刷下来的土石携走。 流通区纵坡的陡缓、曲直和长短，对泥石流的强度有很大影响。 当纵坡陡而顺直时，泥石流流途通畅，可直泻下游，能量大。反之易堵塞停积或改道，削弱能量。 本区长短不一，甚至可缺失。 (三)堆积区 堆积区一般位于出山口或山间盆地边缘，地形坡度通常小于5°。由于地形豁然开阔平坦，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。 典型的地貌形态为洪积扇。堆积扇地面往往垄岗起伏、坎坷不平，大小石块混杂。 若泥石流物质能直泻入主河槽，而河水搬运能力又很强时，则堆积扇有可能缺乏。 由于扇顶侵蚀基准面的长期不断变化，前后多次泥石流活动的结果，可使泥石流堆积范围不断前进或后退，形成所谓溯源侵蚀或溯源堆积。 有时因泥石流频繁活动，可使堆积扇不断淤高扩展，到一定程度逐渐减弱泥石流对下游的破坏作用。 二、地质条件 泥石流强烈发育的山区，多是地质构造复杂、岩石风化破碎、新构造运动活跃、地震崩滑等灾害多发的地段。既为泥石流准备了丰富的固体物质来源；又为泥石流活动提供了强大的动能优势。 在形成区内有大量易于被水流侵蚀冲刷的疏松土石堆积物，乃是泥石流形成的最重要条件。这些疏松堆积物干燥时处于相对稳定状态；但一旦湿化饱水后，则会软化崩解，易于坍垮而被冲刷。 泥石流形成区最常见的岩层是泥岩、片岩、千枚岩、板岩、泥灰岩、凝灰岩等软弱岩层。 风化作用也能为泥石流提供固体物质来源，尤其是在干旱、半干旱气候带的山区，植被不发育，岩石物理风化作用强烈，在山坡和沟谷中堆聚起大量的松散碎屑物质，便成为泥石流的补给源地。 三、气象水文条件 泥石流形成必须有强烈的地表径流。它是暴发泥石流的动力条件，其通常来源于暴雨、高山冰雪强烈融化和水体溃决。 水体来源是激发泥石流的决定性因素。 人类工程经济活动也可直接诱发泥石流灾害，或加重区域泥石流活动强度。 人类工程经济活动对泥石流影响的消极因素颇多，如毁林、开荒与陡坡耕种，放牧、水库溃决、渠水渗漏、工程和矿山弃碴不当等等。往往导致大范围生态失衡、水土流失，并产生大面积山体崩滑现象，为泥石流发生提供了充足固体物质来源，泥石流的发生、发展又反过来加剧环境恶化。 第三节 泥石流的特征 一、泥石流的密度 泥石流体中固体物质与水体的比例关系，对泥石流的性质有重要影响。固、水比例关系可以用多种指标表示，其中主要的是密度。 泥石流体一般的密度为1.2～2.4g/cm３。 由于泥石流具有较大密度，其冲刷力很强，往往可将前进途中凸出物冲蚀并使之加入到泥石流体中。 由于泥石流具有较大密度，具有很大的浮力，能够搬运巨大的石块于山口。因此泥石流能以惊人的破坏力摧毁沿途障碍物，使工程设施和人民生命财产毁于一旦。 二、泥石流的结构 泥石流的结构是指其中粘粒、粉粒、砂粒、石块等土粒与含电解质水之间的各种联结和排列形式。 泥石流体中存在三类密切相关的结构——网格结构、网粒结构和格架结构。格架结构系由石块与具有网粒结构的粗粒浆体所组成，是泥石流体最主要的结构类型。随着石块含量的增加和粒径的变化，可呈现出四种格架结构——星悬型、支撑型、叠置型、镶嵌型。 具有格架结构泥石流体冲击力最强。尤其是镶嵌型结构泥石流体，整体性强，石块间不易发生强烈撞击，因而可以进行