泥石流地質(zhì)災(zāi)害勘查與防治淺析

1、泥石流地質(zhì)災(zāi)害勘查與防治淺析 泥石流地質(zhì)災(zāi)害勘查與防治淺析 摘要：泥石流主要是由于暴雨、以及上游的冰雪消融形成的帶有大量泥土和石塊的間歇性洪流，按照規(guī)模分為小型、中型、大型、巨型泥石流。泥石流突發(fā)性較強(qiáng)，而且來勢兇猛，從開始到結(jié)束也就歷時幾個小時，但是其破壞的程度卻是無法估量，一旦發(fā)生泥石流，周邊的村莊、公路、房屋、農(nóng)田將無一幸免，全部淹沒。本文就泥石流地質(zhì)災(zāi)害的勘查進(jìn)行分析，并提出一定的防治措施。 關(guān)鍵詞：泥石流；地質(zhì)災(zāi)害勘查；防治 中圖分類號： P642 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 引言 泥石流地質(zhì)災(zāi)害是指在山區(qū)或者其他溝谷深壑，因暴雨、冰雪融化等水源激發(fā)的并攜帶有大量泥沙以及石塊的危害人民生命和財

2、產(chǎn)平安的特殊洪流。隨著工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的開展，人類對自然資源的開發(fā)程度和規(guī)模也在不斷開展。當(dāng)人類經(jīng)濟(jì)活動違反自然規(guī)律時，必然引起大自然的報復(fù)，有些泥石流的發(fā)生，就是由于人類不合理的開發(fā)而造成的。可能誘發(fā)泥石流的人類工程活動主要就是人類對生存環(huán)境的破環(huán)。泥石流地質(zhì)災(zāi)害的防治主要是通過工程措施、生物措施的施工，減輕泥石流地質(zhì)災(zāi)害對人民生命和財產(chǎn)平安的危害。建德市乾潭鎮(zhèn)幸福村陳家自然村泥石流是比擬典型的一個泥石流，為一沖溝溝源坡面滑坡、崩塌、溝谷侵蝕等引發(fā)的溝谷型小型泥石流。 1 工程概況 建德市乾潭鎮(zhèn)幸福村陳家自然村泥石流沖溝位于建德市乾潭鎮(zhèn)幸福村陳家自然村，距離乾潭鎮(zhèn)鎮(zhèn)政府直線距離約3km，距離G32

3、0國道直線距離約1.3km，泥石流前緣有鄉(xiāng)村道路通過。該沖溝最近一次發(fā)生泥石流時間為2021年6月19日凌晨，方量約400600m3，根據(jù)了解，當(dāng)時受災(zāi)戶數(shù)達(dá)數(shù)十戶，無人員傷亡。泥石流發(fā)生以后，在溝口局部段已采用了漿砌塊石對溝壁進(jìn)行了支護(hù)。 2工程地質(zhì)水文地質(zhì)條件 地形地貌 泥石流溝口地理位置坐標(biāo)為N29°3728.43，E119°332.81，工程區(qū)總體地形地貌屬于低山、山前坡洪積地貌。泥石流沖溝山頂高程最大高程為358.99，位于工程區(qū)SE側(cè)山頂，溝底高程約9498m，山體自然坡度約3050°，坡面覆蓋層厚度0.52.5m，植被發(fā)育，屬低山地貌。沖溝前緣為山前

4、坡洪積地貌，高程7095m，地形坡度510°。 地層巖性 根據(jù)工程地質(zhì)測繪，工程區(qū)內(nèi)出露的第四系有： 泥石流堆積 巖性為含碎塊石粉質(zhì)粘土，塊石直徑一般1030cm，可見最大塊徑0.6m，含量2030%，碎石含量1530%，厚度0.31.5m不等，結(jié)構(gòu)松散。主要分布于沖溝內(nèi)高程94143m沖溝表層； 滑坡堆積體：巖性為含碎塊石粉質(zhì)粘土，塊石直徑一般120cm，含量1020%，堆積厚度0.51.0m不等，碎石含量1020%，結(jié)構(gòu)松散。主要分布在物源區(qū)滑坡體表層及滑坡前緣沖溝表層； 全新統(tǒng)沖洪積：巖性為含碎石粉質(zhì)粘土，碎石含量1020%，厚度0.51.2m，主要分布在沖溝內(nèi)112122m高

5、程：殘坡積層：巖性為含碎石粉質(zhì)粘土，碎石含量1020%，厚度0.52.5m不等，結(jié)構(gòu)松散。主要分布在山體表層： 上更新統(tǒng)坡洪積：巖性為含碎石粉質(zhì)粘土，碎石含量1020%，厚度大于2m，主要分布在工程區(qū)西側(cè)坡洪積地貌單元區(qū)。出露的前第四系為侏羅系上統(tǒng)黃尖組：巖性為熔結(jié)凝灰?guī)r夾凝灰質(zhì)砂巖，巖體呈塊狀，沖溝內(nèi)以中風(fēng)化巖體為主，溝口附近見有強(qiáng)風(fēng)化層，厚度23m。 水文地質(zhì) 工程區(qū)位于低山丘陵區(qū)，據(jù)野外調(diào)查及邊坡巖性揭示，根據(jù)其地下水埋藏、賦存條件、水理性質(zhì)和水動力特征，地下水類型可分為孔隙潛水、基巖裂隙水?？紫稘撍褐饕x存于殘坡積及坡洪積含碎石粉質(zhì)粘土層中，水量較為貧乏，其動態(tài)完全決定于大氣降水，直

6、接受大氣降水補(bǔ)給?；鶐r裂隙水：主要賦存于侏羅系上統(tǒng)黃尖組基巖熔結(jié)凝灰?guī)r夾凝灰質(zhì)砂巖風(fēng)化裂隙中，含水量受地形地貌、地層巖性、巖體風(fēng)化程度及地質(zhì)構(gòu)造發(fā)育程度、植被等多種因素控制，一般富水性貧乏?；鶐r裂隙水接受松散巖類孔隙水及大氣降水滲入補(bǔ)給。 3泥石流根本工程地質(zhì)特征 該泥石流沖溝位于建德市乾潭鎮(zhèn)幸福村，沖溝主溝全長約547m，溝口高程94m，主溝溝源高程325m，支溝1溝源高程258m，主溝河床平均縱坡降約420，溝谷流域匯水面積約0.084km2。 圖1主溝溝谷縱坡降圖 3.1泥石流物源區(qū)特征 根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查，沖溝溝源崩塌、滑坡發(fā)育，崩塌主要分布在主溝溝源，滑坡主要分布在支溝1內(nèi)，溝內(nèi)泥石流物源

7、主要由溝谷兩側(cè)補(bǔ)給，溝床內(nèi)基巖裸露。 崩塌 崩塌點分布于主溝溝源300m以上，高程沖溝兩側(cè)山體自然地形坡度3545°，植被發(fā)育，以灌木雜草等為主。表層殘坡積層厚度0.51.5m不等，巖性為含碎石粉質(zhì)粘土，沖溝內(nèi)基巖裸露，基巖巖性為侏羅系上統(tǒng)黃尖組熔結(jié)凝灰?guī)r夾凝灰質(zhì)砂巖，中等風(fēng)化，層面產(chǎn)狀為N80°ESE20°。主要發(fā)育的節(jié)理有：N20°WNE75°，間距1530cm，延伸23m，微張；N60°ENW65°，間距1015cm，延伸短；EWN3040°，間距1020cm，延伸短。 該崩塌點主要由上部殘坡積層在降雨及自重

8、影響下及巖體在結(jié)構(gòu)面與層面相互切割形成碎塊石向溝內(nèi)產(chǎn)生移動所致，其已產(chǎn)生崩塌方量約300400m3，主要為一小型土質(zhì)崩塌，現(xiàn)狀該崩塌穩(wěn)定性較差，在降雨及自重影響下有再次發(fā)生崩塌的可能，是主溝中主要的泥石流物質(zhì)來源。 滑坡 在支溝1高程220255m山體邊坡上發(fā)育有一滑坡地質(zhì)災(zāi)害，見圖2，滑坡前緣長約7m，斜長約38m，高差約25m，主滑動方向為S72°W，已產(chǎn)生滑坡方量約300400m3，為一小型土質(zhì)滑坡地質(zhì)災(zāi)害?；碌刭|(zhì)災(zāi)害點后緣山體自然地形坡度4045°，植被發(fā)育，主要為灌木及雜草等?；马敳恳娪懈呒s11.2m的陡坎，殘坡積層厚度11.5m不等，巖性為含碎石粉質(zhì)粘土?；?/p>

9、坡堆體巖性為含碎塊石粉質(zhì)粘土，下覆基巖為侏羅系上統(tǒng)黃尖組熔結(jié)凝灰?guī)r夾凝灰質(zhì)砂巖，中等風(fēng)化為主，滑坡前緣位于沖溝內(nèi)，溝內(nèi)見有滑坡堆積物，厚度11.5m不等。該滑坡形成機(jī)制為上部殘坡積層在降雨及自重因素影響下沿基巖面產(chǎn)生滑動，由于邊坡坡度較陡且邊坡表局部布有滑坡堆積物，在降雨及自重影響下滑坡堆積物及頂部和兩側(cè)有可能繼續(xù)產(chǎn)生滑動，為泥石流提供物質(zhì)來源。 圖2HP1工程地質(zhì)平剖面圖 在支溝1高程190215m山體邊坡上發(fā)育有滑坡地質(zhì)災(zāi)害，見圖3，滑坡前緣長約7m，斜長約24m，高差約25m，主滑動方向為S88°W，已產(chǎn)生滑坡方量約150200m3，為一小型土質(zhì)滑坡地質(zhì)災(zāi)害。滑坡地質(zhì)災(zāi)害點后緣

10、山體自然地形坡度4045°，植被發(fā)育，主要為灌木及雜草等?；马敳恳娪懈呒s11.5m的陡坎，殘坡積層厚度11.5m不等，巖性為含碎石粉質(zhì)粘土?；露洋w巖性為含碎塊石粉質(zhì)粘土，下覆基巖為侏羅系上統(tǒng)黃尖組熔結(jié)凝灰?guī)r夾凝灰質(zhì)砂巖，中等風(fēng)化為主，滑坡前緣位于沖溝內(nèi)，溝內(nèi)見有滑坡堆積物，厚度11.5m不等。該滑坡形成機(jī)制為上部殘坡積層在降雨及自重因素影響下沿基巖面產(chǎn)生滑動，由于邊坡坡度較陡且邊坡表局部布有滑坡堆積物，在降雨及自重影響下滑坡堆積物及頂部和兩側(cè)有可能繼續(xù)產(chǎn)生滑動，為泥石流提供物質(zhì)來源。 圖3HP1工程地質(zhì)平剖面圖 3.2泥石流流通區(qū)特征 泥石流流通區(qū)位于高程105200m高程之間，

11、流通區(qū)分布在主溝和支溝內(nèi)，總長約345m，坡降200。溝谷兩側(cè)山體自然地形坡度4045°，植被發(fā)育，主要為灌木及雜草等。殘坡積層厚度0.52.5m不等，巖性為含碎石粉質(zhì)粘土，下覆基巖為侏羅系上統(tǒng)黃尖組熔結(jié)凝灰?guī)r夾凝灰質(zhì)砂巖，中等風(fēng)化為主。溝內(nèi)基巖多裸露，局部溝段見有第四系沖洪積堆積物。 3.3泥石流堆積區(qū)特征 根據(jù)現(xiàn)場地質(zhì)調(diào)查，泥石流堆積區(qū)高程在83105m之間段，其中8395m高程為溝口前緣道路高程，長約100m，高程95105m段為沖溝段，長度約70m，坡降120。溝谷兩側(cè)山體自然地形坡度3040°，植被發(fā)育，主要為灌木及雜草等。沖溝兩側(cè)殘坡積層厚度1.02.5m不等，

12、巖性為含碎石粉質(zhì)粘土，下覆基巖為侏羅系上統(tǒng)黃尖組熔結(jié)凝灰?guī)r夾凝灰質(zhì)砂巖，中等風(fēng)化為主，在溝口附近見有強(qiáng)風(fēng)化，風(fēng)化厚度一般小于3m。溝內(nèi)現(xiàn)狀無泥石流堆積物堆積，據(jù)了解已經(jīng)被去除。溝口段現(xiàn)狀局部段已采用漿砌塊石護(hù)坡，并采用直徑約1.2m的排水涵管。據(jù)調(diào)查了解，去年發(fā)生的泥石流堆積物已堆積至距離現(xiàn)狀溝口下游約70m處，堆積厚度0.51.0m，泥漿那么沖至下游。其方量約400600m3左右。 4泥石流形成機(jī)制、歷史泥石流發(fā)生情況及流速計算 泥石流的形成機(jī)制 根據(jù)調(diào)查，本次爆發(fā)的泥石流沖溝匯水面積較小，平常沒有水流，只有強(qiáng)降雨時有水流，一般流量較小，雨停后即枯槁，沖溝縱坡降較大，溝道順直，溝谷相對狹窄，

13、溝內(nèi)一般滑坡發(fā)育，沖溝內(nèi)松散固體物質(zhì)主要分布于溝床和溝谷兩側(cè)坡底，松散固體物質(zhì)由松散覆蓋層及強(qiáng)風(fēng)化破碎塊石、碎石土組成，結(jié)構(gòu)較松散，由于溝谷坡降大，在暴雨季節(jié)，洪水迅猛，溝床和溝谷兩側(cè)被流水沖刷、淘蝕，從而與洪水聚集形成泥石流。 歷史泥石流發(fā)生情況 根據(jù)野外調(diào)查和訪問，工程區(qū)曾于2021年6月19日凌晨爆發(fā)了較大規(guī)模的泥石流，該泥石流主要是由連續(xù)降雨激發(fā)。根據(jù)收集到的資料，2021年6月19日前已連續(xù)多日發(fā)生降雨，而在19日凌晨2點5點三小時累計降水量達(dá)160mm左右，降雨持續(xù)時間短、集中且強(qiáng)度大。由于沖溝溝床坡降較大、洪水迅猛，導(dǎo)致溝內(nèi)松散物源被洪水?dāng)y帶形成當(dāng)時泥石流。據(jù)了解，當(dāng)時受災(zāi)村民達(dá)

14、數(shù)十戶，無人員傷亡。 圖4泥石流曾經(jīng)發(fā)生情況 泥石流流速的計算 對泥石流流速目前還沒有成熟的計算方法，在泥石流防治工程設(shè)計中，一般采用經(jīng)驗公式進(jìn)行計算。目前有關(guān)泥石流流速的計算公式很多，本次采用鐵道科學(xué)研究院西南科學(xué)研究所研究東川泥石流后推薦的流速改良公式： 式中：泥石流流速，m/s； 泥石流容重； 泥石流中固體顆粒容重； 巴克諾夫糙率系數(shù)，具體取值見表1； R水力半徑，R=/P,過流斷面面積,P濕周; I泥石流水面坡度或溝床縱坡，； 泥石流阻力系數(shù)，； 泥砂修正數(shù)，。 利用前面的計算公式，取泥石流容重為1.31t/m3，沖溝內(nèi)巖體為熔結(jié)凝灰?guī)r夾凝灰質(zhì)砂巖，為2.68t/m3，流域在山區(qū)河槽，

15、河槽經(jīng)過塊石、碎石土河床，局部溝床內(nèi)基巖出露，中小粒徑固體物質(zhì)能完全滾動的物質(zhì)組成，河槽阻塞輕微，河岸有草木及木本植物，溝底降落較均勻，取9.8。根據(jù)野外地質(zhì)測繪實測過水?dāng)嗝?，水力半徑R約為0.60m，水面比降計算時采用溝床縱比降代替。沖溝泥石流流速計算參數(shù)及結(jié)果如表1。 表1沖溝泥石流流速計算表 I R 9.8 420 1.31 2.68 1.41 0.37 0.60 Vc 3.56 計算結(jié)果顯示，泥石流流速為3.56m/s。 5泥石流地質(zhì)災(zāi)害的防治措施及設(shè)計 防治措施 工程措施主要包括跨越工程、穿過工程、防護(hù)工程、排導(dǎo)工程、攔擋工程。生物措施主要是在泥石流流域內(nèi)，植樹種草，保護(hù)和恢復(fù)森林植

16、被，防治水土流失以及合理耕植、放牧。防止人為破壞生物資源和生態(tài)環(huán)境。對于防治泥石流，常采用多種措施相結(jié)合，比用單一措施更為有效。 防治工程設(shè)計 經(jīng)過詳細(xì)的地質(zhì)災(zāi)害勘查，查明了泥石流流域的地形地貌、水源、物源條件，以及泥石流的發(fā)生時間、頻率、規(guī)模、形成過程、成災(zāi)范圍及成災(zāi)害情況；分析誘發(fā)因素，評價易發(fā)程度和災(zāi)情等級，預(yù)測危害程度；根據(jù)已有防治工程根本情況、防治效果及存在的問題、擬設(shè)治理工程部位的工程地質(zhì)條件，提出治理工程方案為以“攔為主，攔排結(jié)合，整體方案為“5座攔擋壩+1條導(dǎo)流堤。攔擋壩的主要作用：控制泥石流強(qiáng)度攔截泥沙，降低泥石流的濃度，改變輸沙條件，減少輸沙粒徑，調(diào)節(jié)輸沙量，使泥沙輸沙形態(tài)

17、有泥石流向水流輸沙轉(zhuǎn)化；降低河床坡降，減緩泥石流運動速度并防止河道縱向侵蝕和橫向侵蝕；充分利用回淤效益，穩(wěn)坡固谷。設(shè)計攔擋壩均為實體重力攔擋壩，采用M10漿砌石結(jié)構(gòu)。塊石應(yīng)質(zhì)地均勻、無裂縫、不易風(fēng)化。塊石厚度不小于15cm，寬度25cm-30cm，長度30cm-45cm，塊石強(qiáng)度不低于30MPa，容重不小于20KN/m3，壩體頂部采用M10砂漿抹面2cm；針對保護(hù)對象，要求壩肩嵌進(jìn)基巖深度不小于1.0m，嵌進(jìn)碎石土不小于2.0m；壩基采用放坡開挖，放坡坡度以滿足開挖基坑穩(wěn)定為準(zhǔn)，推薦壩肩兩側(cè)在基巖中采用1:0.1放坡開挖，壩基上下游兩側(cè)采用1:0.6放坡開挖。為順利排泄流水或流體，在壩體上呈品字形布設(shè)孔徑0.4m的排水孔，排水孔坡率3%，排水孔垂直間距2m、水平間距2m；在壩頂設(shè)矩形溢流槽。 結(jié)束語 隨著科技的開展，人們對物質(zhì)的需求越來越高。在人們享