泥石流工程地质研究中国地质大学

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1、基础工程地质学基础工程地质学 n 第五章 泥石流工程地质研究 第1节 概述 第2节 泥石流形成基本条件 第3节 泥石流特征 第4节 泥石流分类 第5节 泥石流预测预报 第6节 泥石流防治对策 第7节 泥石流治理措施 基础工程地质学基础工程地质学 第五章 泥石流工程地质研究 第1节 概述 问题 泥石流特性？ 研究的必要性？ 如何决策？ 基础工程地质学基础工程地质学 第五章 泥石流工程地质研究 第1节 概述 u泥石流-发生在山区的一种含有大量泥沙和石 块的暂时性急水流。 u泥石流特性 固体物含量高； 能量大、爆发突然、来势凶猛、历时短、复 发频繁、危害大 对环境破坏严重，往往是不可逆的。 基础工程

2、地质学基础工程地质学 第五章泥石流工程地质研究 第1节 概述 u泥石流特性 爆发突然，复发频繁，危害巨大，对环境破 坏严重，往往是不可逆的。 u研究必要性 对于线路工程和山区城市的安全，构成严重 的威胁。 v秘鲁，火山喷发-冰雪融化-泥石流，造成5万人亡， 80万人无家可归，有2万居民的云盖城被掩埋，1970年 。 v美国洛杉矶，1938年爆发泥石流，流量2000m3/S,固 体物达1100万立方，造成2000人丧生。 v阿拉木图，高山冰雪融化，加暴雨，形成间隔 3060S的波浪式泥石流，街道成了深河床，400人丧生 ，500所房被毁，1921年。 v1981年，成昆线利子达依沟一次泥石流将开

3、出隧道的 火车车厢，连同桥梁冲入大渡河，275人丧生，经济损 失达200万元。 v甘川交界的关家沟，泥石流长期为害，历史上四次对 文县构成灭顶之灾，1852年县城尽成废墟。 v小江流域是泥石流多发区，被戏称为“座座山头走蛟 龙，条条沟口吹喇叭”，1985年夏，东川地区泥石流灾 害空前，铁路多处被埋，东川市被泥石流包围，处于 瘫痪状态。 v1989年7月，华蓥山地区暴雨引起山体滑坡，导致泥 石流灾害，冲毁厂矿、村庄，死亡215人。 v1981年7月，辽宁复县老帽山地区灾害性暴雨导致泥 石流，造成610人丧生。 基础工程地质学基础工程地质学 第五章泥石流工程地质研究 第1节 概述 u据统计，我国2

4、0世纪后40年造成死亡约3700 人；铁路沿线泥石流沟达千余条，危及铁路 3000km以上，危及桥涵200km。 u对策 以防为主、以防为主、 标本兼治，全流域规划标本兼治，全流域规划。 基础工程地质学基础工程地质学 第五章泥石流工程地质研究 第1节 概述 形成基本条件 特征物理、运动 分类单指标、多因素 预测预报空间、时间 特征值分析、危险度判定 防治对策、措施 研究内容 基础工程地质学基础工程地质学 第五章泥石流工程地质研究 第2节 泥石流形成基本条件 u地形地貌条件 固体物来源、径流条件 u地质构造条件 固体物来源、运动势能 u气象水文条件 液体量、径流强度 基础工程地质学基础工程地质学

5、 第五章泥石流工程地质研究 第2节 泥石流形成基本条件 p一、地形地貌纵比降大、坡面多、流域面积大、汇 流迅速，提供固体物、势能、加大径流强度。 n1、地形-相对高差大于200m的地区有泥石流分布，相 对高差大于1000m的地区为泥石流高频区。 n2、地貌-我国第一地貌阶梯青藏高原4000m，第二阶 梯云贵、黄土高原、陇南山区10002000m，第三阶梯 四川盆地300700m，其过渡地带高差大、切割剧烈， 为泥石流活跃地带（滇东北、川西、陇南)。 基础工程地质学基础工程地质学 第五章泥石流工程地质研究 第2节 泥石流形成基本条件 p二、地质构造条件：为泥石流的形成提供丰富的固体 物源及强大的

6、动能。 n1、构造复杂岩性破碎；地震频发崩、滑多发， 为泥石流提供丰富的固体物质。 n2、新构造运动活跃地应力值高、地形陡峻，为泥 石流提供势能储备。 小江流域发育在著名的小江深大断裂带上，新老构造小江流域发育在著名的小江深大断裂带上，新老构造 错综复杂，岩层破碎，不足错综复杂，岩层破碎，不足90km90km江段上便发育了江段上便发育了107107 条泥石流沟。条泥石流沟。 基础工程地质学基础工程地质学 第五章泥石流工程地质研究 第2节 泥石流形成基本条件 p三、气象水文条件 集中降雨、高温天气产生强烈的地表径流，地表强径 流使泥石流具备启动、携运能力。 n1、水体量决定于气候条件（暴雨型、冰

7、雪融化型)。 n2、径流强度决定于气候（雨量、雨强）及地形条件 （汇流速度）。 小江流域年雨量小江流域年雨量700700 1200mm1200mm，多暴雨，最大雨强，多暴雨，最大雨强 108mm/h108mm/h；辽宁老帽山：；辽宁老帽山：6 6小时小时395mm395mm，116.5mm/h116.5mm/h。 基础工程地质学基础工程地质学 第五章泥石流工程地质研究 第3节 泥石流特征 u密度决定了泥石流的流态和运动特征； u结构使泥石流具有的破坏力不同； u流态对沟床的改造能力不同； u直进性粘性泥石流具有，破坏力强； u脉动性蓄能再动，前峰破坏力极强。 基础工程地质学基础工程地质学 第五

8、章泥石流工程地质研究 第3节 泥石流特征 p一、泥石流物理特征： n1、密度固体物机械堆积、分选差、粒度成 分悬殊，密度值达1.22.4t/m3，浮托力大。 密度值取决于固体物与水体的比例， 取决于固体物中细粒成分所占比例。 密度值沿程变化。密度值沿程变化。 基础工程地质学基础工程地质学 第五章泥石流工程地质研究 第3节 泥石流特征 p一、泥石流物理特征： n2、结构-主要为石块、砂砾、泥浆体共同组 成的格架结构。 石块在浆体中呈悬浮、支撑、沉底状态， 主要有星悬、支撑、叠置、镶嵌等结构 。 泥石流冲击力依次泥石流冲击力依次渐强渐强。 基础工程地质学基础工程地质学 第五章泥石流工程地质研究 第

9、3节 泥石流特征 p二、泥石流流动特性： n1、流态-受水体与固体量比值及固体粒径级配制约 紊动流：稀性泥石流常见流态，与挟沙水流流态类同 。 扰动流：粘性泥石流常见流态，流变方程以宾汉方程 为基础。 蠕动流：粘性泥石流，流速梯度很小时对应的流态。 三种流态随沟床变化可相互转换、沿程变化。三种流态随沟床变化可相互转换、沿程变化。 基础工程地质学基础工程地质学 第五章泥石流工程地质研究 第3节 泥石流特征 p二、泥石流流动特性： n2、直进性 流体运动中受阻，所携固体物堆积，填平、 抬升沟床，后阵流体便可前进， 超高爬高、截弯取直、冲向下游。 流体越粘直进性越强、冲击力越大。 基础工程地质学基础

10、工程地质学 第五章泥石流工程地质研究 第3节 泥石流特征 p二、泥石流流动特性： n3、脉动性 呈阵性运动。其过程线似正弦曲线，上涨曲 线较下落曲线陡些，以相等的时间间隔流动 （阵发）， 阵的前锋为高大的泥石流龙头，具极强的冲 击力。 一场泥石流常出现几十至上百阵一场泥石流常出现几十至上百阵。 基础工程地质学基础工程地质学 第五章泥石流工程地质研究 第4节 泥石流分类 u单指标分类： 按物质组成泥水流、水石流、泥石流。 按流体性质粘性泥石流、稀性泥石流。 按流域形态标准型、河谷型、山坡型。 u多指标综合分类： 成因、物质组成、流域特征、流体性质、危害程度等 因素综合考虑。 基础工程地质学基础工

11、程地质学 第五章泥石流工程地质研究 第4节 泥石流分类 p一、流体性质 n1、粘性泥石流 固体物含量高（40%60%）、细粒多；密度 大（1.62.4）、浮托力强，具直进性；堆积 不散流、无分选。 此类泥石流破坏力极强。此类泥石流破坏力极强。 基础工程地质学基础工程地质学 第五章泥石流工程地质研究 第4节 泥石流分类 p一、流体性质 n2、稀性泥石流 固体物含量低（40%）、细粒少、密度值 中等（1.21.6）；水泥浆速度大于石块速度 ，具极强冲刷力；堆积散流、有分选。 基础工程地质学基础工程地质学 第五章泥石流工程地质研究 第4节 泥石流分类 p二、流域形态 n1、标准型典型泥石流，流域呈扇

12、形，面积较大， 能明显分出形成区、流通区、堆积区。 n2、河谷型流域呈狭长形，形成区为河流上游沟谷 ，物源分散、水源丰富，流通、堆积区不能明显分 开。 n3、山坡型流域呈漏斗状，面积较小，无明显的流 通区，形成与堆积区相连。 v“面面俱到”、“源远流长”、“直截了当”。 基础工程地质学基础工程地质学 第五章泥石流工程地质研究 第5节 泥石流预测预报 u空间预测确定泥石流危险区的分布（大、中、小 比例尺）。 u时间预报泥石流爆发的可能性，时间上定量。 u基本特征值泥石流运动的参数，定量评价、预测 预报、防治设计必不可少的数据。 u危险度判定发生的可能性及危害的严重程度。 基础工程地质学基础工程地

13、质学 第五章泥石流工程地质研究 第5节 泥石流预测预报-空间预测 u小比例尺确定危险区分布状况（全国、省），比例 尺为1：100万。 u中比例尺查明区内泥石流的一般规律及形成条件， 确定泥石流发生的危险度。比例尺为1：1050万。 具体内容：地层岩性、构造、地形切割情况，泥石流 活跃度、危险度。 u大比例尺分析流域泥石流发育特征，拟定防治对策 。比例尺为1：15万。 分析图上应反映泥石流形成的各项因素及定量指标。 基础工程地质学基础工程地质学 第五章泥石流工程地质研究 第5节 泥石流预测预报-时间预报 v泥石流爆发取决于强烈的地表径流。与灾害暴雨相关 季节指标灾害暴雨型、冰雪融化型泥石流发生季

14、节 有规律。中长期和短期预报均用此指标。 天气尺度控制灾害暴雨的天气尺度系统各地不同。 沿海：热带风暴；西南、西北地区：低涡和切变线。 日暴雨量决定泥石流发生的几率和规模。东南沿海 、西南地区，200；西北地区，2550 小时雨强直接影响泥石流发生的危险性。 基础工程地质学基础工程地质学 第五章泥石流工程地质研究 第5节 泥石流预测预报-特征值分析 u密度用于流速、流量、方量计算与防治工程设计。 实测典型剖面，土、石分别按体积百分量计算。 u流速经验公式计算。 u流量雨洪修正法、泥痕调查法。 u泥位反映流速、流量，并与泥石流规模、危险度相 关。超出危险泥位，可能成灾。实测。 u方量表征泥石流危

15、险度的重要指标。 用泥石流过程曲线直接求；据泥石流过境痕迹推测。 基础工程地质学基础工程地质学 第五章泥石流工程地质研究 第5节 泥石流预测预报-特征值分析 u流速粘性（陈光曦）： -稀性（铁一院）： -（北大地理系）： 时间-19641966； 地点-东川蒋家沟 时间-2002； 地点-蒋家沟 基础工程地质学基础工程地质学 第五章泥石流工程地质研究 第5节 泥石流预测预报-特征值分析 u流量- Q w-清水流量；-修正系数；Dd-堵塞系数； Wd-过流断面面积；Vd-流速； a, 雨洪修正法： b, 泥痕调查法： 基础工程地质学基础工程地质学 第五章泥石流工程地质研究 第5节 泥石流预测预报-危险度判定 u单因子判定以一次泥石流冲出物最大方量判定。 u多因子综合评判是否为泥石流沟、活动度如何。 参评因子：规模、流域面积、地形高差及切割程度 、沟床特点、物源丰度、降雨及雨强、危害类型及 发展趋势。 评价方法：确定主因素分项给级差赋值列参 评因子反应矩阵求危险度。 分级：严重、中等、轻微、非。 泥石流方量 （m3) 104104 105105 106 危险度小中等大 基础工程地质学基础工程地质学 第五章泥石流工程地质研究 第6节 泥石流防治对策 vv