泥石流地质灾害勘查与防治浅析

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摘要：泥石流主要是由于暴雨、以及上游的冰雪消融形成的带有大量泥土和石块的间歇性洪流，按照规模分为小型、中型、大型、巨型泥石流。泥石流突发性较强，而且来势凶猛，从开始到结束也就历时几个小时，但是其破坏的程度却是无法估量，一旦发生泥石流，周边的村庄、公路、房屋、农田将无一幸免，全部淹没。本文就泥石流地质灾害的勘查进行分析，并提出一定的防治措施。

关键词：泥石流；地质灾害勘查；防治

中图分类号： P642 文献标识码： A

引言

泥石流地质灾害是指在山区或者其他沟谷深壑，因暴雨、冰雪融化等水源激发的并携带有大量泥沙以及石块的危害人民生命和财产安全的特殊洪流。随着工农业生产的发展，人类对自然资源的开发程度和规模也在不断发展。当人类经济活动违反自然规律时，必然引起大自然的报复，有些泥石流的发生，就是由于人类不合理的开发而造成的。可能诱发泥石流的人类工程活动主要就是人类对生存环境的破环。泥石流地质灾害的防治主要是通过工程措施、生物措施的施工，减轻泥石流地质灾害对人民生命和财产安全的危害。建德市乾潭镇幸福村陈家自然村泥石流是比较典型的一个泥石流，为一冲沟沟源坡面滑坡、崩塌、沟谷侵蚀等引发的沟谷型小型泥石流。

1 工程概况

建德市乾潭镇幸福村陈家自然村泥石流冲沟位于建德市乾潭镇幸福村陈家自然村，距离乾潭镇镇政府直线距离约3km，距离G320国道直线距离约1.3km，泥石流前缘有乡村道路通过。该冲沟最近一次发生泥石流时间为2011年6月19日凌晨，方量约400～600m3，根据了解，当时受灾户数达数十户，无人员伤亡。泥石流发生以后，在沟口局部段已采用了浆砌块石对沟壁进行了支护。

2工程地质水文地质条件

（一）地形地貌

泥石流沟口地理位置坐标为N29°37′28.43″，E119°33′2.81″，工程区总体地形地貌属于低山、山前坡洪积地貌。泥石流冲沟山顶高程最大高程为358.99，位于工程区SE侧山顶，沟底高程约94～98m，山体自然坡度约30～50°，坡面覆盖层厚度0.5~2.5m，植被发育，属低山地貌。冲沟前缘为山前坡洪积地貌，高程70~95m，地形坡度5~10°。

（二）地层岩性

根据工程地质测绘，工程区内出露的第四系（Q）有：① 泥石流堆积（Q4sef）

岩性为含碎块石粉质粘土，块石直径一般10～30cm，可见最大块径0.6m，含量20～30%，碎石含量15～30%，厚度0.3～1.5m不等，结构松散。主要分布于冲沟内高程94～143m冲沟表层；② 滑坡堆积体（Q4del）：岩性为含碎块石粉质粘土，块石直径一般1～20cm，含量10～20%，堆积厚度0.5～1.0m不等，碎石含量10～20%，结构松散。主要分布在物源区滑坡体表层及滑坡前缘冲沟表层；③ 全新统冲洪积（Q4al-pl）：岩性为含碎石粉质粘土，碎石含量10～20%，厚度0.5～1.2m，主要分布在冲沟内112～122m高程：④残坡积层（Q el -dl）：岩性为含碎石粉质粘土，碎石含量10～20%，厚度0.5～2.5m不等，结构松散。主要分布在山体表层：⑤ 上更新统坡洪积（Q3dl-pl）：岩性为含碎石粉质粘土，碎石含量10～20%，厚度大于2m，主要分布在工程区西侧坡洪积地貌单元区。出露的前第四系为侏罗系上统黄尖组（J3h）：岩性为熔结凝灰岩夹凝灰质砂岩，岩体呈块状，冲沟内以中风化岩体为主，沟口附近见有强风化层，厚度2~3m。

（三）水文地质

工程区位于低山丘陵区，据野外调查及边坡岩性揭示，根据其地下水埋藏、赋存条件、水理性质和水动力特征，地下水类型可分为孔隙潜水、基岩裂隙水。（1）孔隙潜水：主要赋存于残坡积及坡洪积含碎石粉质粘土层中，水量较为贫乏，其动态完全决定于大气降水，直接受大气降水补给。（2）基岩裂隙水：主要赋存于侏罗系上统黄尖组基岩熔结凝灰岩夹凝灰质砂岩风化裂隙中，含水量受地形地貌、地层岩性、岩体风化程度及地质构造发育程度、植被等多种因素控制，一般富水性贫乏。基岩裂隙水接受松散岩类孔隙水及大气降水渗入补给。

3泥石流基本工程地质特征

该泥石流冲沟位于建德市乾潭镇幸福村，冲沟主沟全长约547m，沟口高程94m，主沟沟源高程325m，支沟1沟源高程258m，主沟河床平均纵坡降约420‰（图1），沟谷流域汇水面积约0.084km2。

图1主沟沟谷纵坡降图

3.1泥石流物源区特征

根据现场调查，冲沟沟源崩塌、滑坡发育，崩塌主要分布在主沟沟源，滑坡主要分布在支沟1内，沟内泥石流物源主要由沟谷两侧补给，沟床内基岩。

（一）崩塌

崩塌点分布于主沟沟源300m以上，高程冲沟两侧山体自然地形坡度35~45°，植被发育，以灌木杂草等为主。表层残坡积层厚度0.5~1.5m不等，岩性为含碎石粉质粘土，冲沟内基岩，基岩岩性为侏罗系上统黄尖组（J3h）熔结凝灰岩夹凝灰质砂岩，中等风化，层面产状为N80°ESE∠20°。主要发育的节理有：①N20°WNE∠75°，间距15~30cm，延伸2~3m，微张；②N60°ENW∠65°，间距10~15cm，延伸短；③EWN∠30~40°，间距10~20cm，延伸短。

该崩塌点主要由上部残坡积层在降雨及自重影响下及岩体在结构面与层面相互切割形成碎块石向沟内产生移动所致，其已产生崩塌方量约300～400m3，主要为一小型土质崩塌，现状该崩塌稳定性较差，在降雨及自重影响下有再次发生崩塌的可能，是主沟中主要的泥石流物质来源。

（2）滑坡

在支沟1高程220~255m山体边坡上发育有一滑坡地质灾害（HP1），见图2，滑坡前缘长约7m，斜长约38m，高差约25m，主滑动方向为S72°W，已产生滑坡方量约300~400m3，为一小型土质滑坡地质灾害。滑坡地质灾害点后缘山体自然地形坡度40~45°，植被发育，主要为灌木及杂草等。滑坡顶部见有高约1~1.2m的陡坎，残坡积层厚度1~1.5m不等，岩性为含碎石粉质粘土。滑坡堆体岩性为含碎块石粉质粘土，下覆基岩为侏罗系上统黄尖组（J3h）熔结凝灰岩夹凝灰质砂岩，中等风化为主，滑坡前缘位于冲沟内，沟内见有滑坡堆积物，厚度1~1.5m不等。该滑坡形成机制为上部残坡积层在降雨及自重因素影响下沿基岩面产生滑动，由于边坡坡度较陡（35~40°）且边坡表部分布有滑坡堆积物，在降雨及自重影响下滑坡堆积物及顶部和两侧有可能继续产生滑动，为泥石流提供物质来源。

图2HP1工程地质平剖面图

在支沟1高程190~215m山体边坡上发育有滑坡（HP2）地质灾害，见图3，滑坡前缘长约7m，斜长约24m，高差约25m，主滑动方向为S88°W，已产生滑坡方量约150~200m3，为一小型土质滑坡地质灾害。滑坡地质灾害点后缘山体自然地形坡度40~45°，植被发育，主要为灌木及杂草等。滑坡顶部见有高约1~1.5m的陡坎，残坡积层厚度1~1.5m不等，岩性为含碎石粉质粘土。滑坡堆体岩性为含碎块石粉质粘土，下覆基岩为侏罗系上统黄尖组（J3h）熔结凝灰岩夹凝灰质砂岩，中等风化为主，滑坡前缘位于冲沟内，沟内见有滑坡堆积物，厚度1~1.5m不等。该滑坡形成机制为上部残坡积层在降雨及自重因素影响下沿基岩面产生滑动，由于边坡坡度较陡（35~40°）且边坡表部分布有滑坡堆积物，在降雨及自重影响下滑坡堆积物及顶部和两侧有可能继续产生滑动，为泥石流提供物质来源。

图3HP1工程地质平剖面图

3.2泥石流流通区特征

泥石流流通区位于高程105~200m高程之间，流通区分布在主沟和支沟内，总长约345m（含支沟），坡降200‰。沟谷两侧山体自然地形坡度40~45°，植被发育，主要为灌木及杂草等。残坡积层厚度0.5~2.5m不等，岩性为含碎石粉质粘土，下覆基岩为侏罗系上统黄尖组（J3h）熔结凝灰岩夹凝灰质砂岩，中等风化为主。沟内基岩多，局部沟段见有第四系冲洪积堆积物。

3.3泥石流堆积区特征

根据现场地质调查，泥石流堆积区高程在83~105m之间段，其中83~95m高程为沟口前缘道路高程，长约100m，高程95~105m段为冲沟段，长度约70m，坡降120‰。沟谷两侧山体自然地形坡度30~40°，植被发育，主要为灌木及杂草等。冲沟两侧残坡积层厚度1.0~2.5m不等，岩性为含碎石粉质粘土，下覆基岩为侏罗系上统黄尖组（J3h）熔结凝灰岩夹凝灰质砂岩，中等风化为主，在沟口附近见有强风化，风化厚度一般小于3m。沟内现状无泥石流堆积物堆积，据了解已经被清除。沟口段现状局部段已采用浆砌块石护坡，并采用直径约1.2m的排水涵管。据调查了解，去年发生的泥石流堆积物已堆积至距离现状沟口下游约70m处，堆积厚度0.5~1.0m，泥浆则冲至下游。其方量约400~600m3左右。

4泥石流形成机制、历史泥石流发生情况及流速计算

（一）泥石流的形成机制

根据调查，本次爆发的泥石流冲沟汇水面积较小，平常没有水流，只有强降雨时有水流，一般流量较小，雨停后即干枯，冲沟纵坡降较大，沟道顺直，沟谷相对狭窄，沟内一般滑坡发育，冲沟内松散固体物质主要分布于沟床和沟谷两侧坡底，松散固体物质由松散覆盖层及强风化破碎块石、碎石土组成，结构较松散，由于沟谷坡降大，在暴雨季节，洪水迅猛，沟床和沟谷两侧被流水冲刷、淘蚀，从而与洪水汇集形成泥石流。

（二）历史泥石流发生情况

根据野外调查和访问，工程区曾于2011年6月19日凌晨爆发了较大规模的泥石流（图4），该泥石流主要是由连续降雨激发。根据收集到的资料，2011年6月19日前已连续多日发生降雨，而在19日凌晨2点~5点三小时累计降水量达160mm左右，降雨持续时间短、集中且强度大。由于冲沟沟床坡降较大、洪水迅猛，导致沟内松散物源被洪水携带形成当时泥石流。据了解，当时受灾村民达数十户，无人员伤亡。

图4泥石流曾经发生情况

（注：资料来源于建德新闻网）

（三）泥石流流速的计算

对泥石流流速目前还没有成熟的计算方法，在泥石流防治工程设计中，一般采用经验公式进行计算。目前有关泥石流流速的计算公式很多，本次采用铁道科学研究院西南科学研究所研究东川泥石流后推荐的流速改进公式：

（式5-1）

（式5-2）

式中：――泥石流流速，m/s；

――泥石流容重（t/m3）；

――泥石流中固体颗粒容重（t/m3）；

――巴克诺夫糙率系数，具体取值见表1；

R――水力半径（m），R=/P,―过流断面面积（m2）,P―湿周（m）;

I――泥石流水面坡度或沟床纵坡，‰；

――泥石流阻力系数，；

――泥砂修正数，。

利用前面的计算公式，取泥石流容重为1.31t/m3，冲沟内岩体为熔结凝灰岩夹凝灰质砂岩，为2.68t/m3，流域在山区河槽，河槽经过块石、碎石土河床，部分沟床内基岩出露，中小粒径固体物质能完全滚动的物质组成，河槽阻塞轻微，河岸有草木及木本植物，沟底降落较均匀，取9.8。根据野外地质测绘实测过水断面，水力半径R约为0.60m，水面比降计算时采用沟床纵比降代替。冲沟泥石流流速计算参数及结果如表1。

表1冲沟泥石流流速计算表

I（‰） （t/m3） （t/m3） R

9.8 420 1.31 2.68 1.41 0.37 0.60

Vc（m/s） 3.56

计算结果显示，泥石流流速为3.56m/s。

5泥石流地质灾害的防治措施及设计

（一）防治措施

（1）工程措施主要包括跨越工程、穿过工程、防护工程、排导工程、拦挡工程。（2）生物措施主要是在泥石流流域内，植树种草，保护和恢复森林植被，防治水土流失以及合理耕植、放牧。（3）防止人为破坏生物资源和生态环境。（4）对于防治泥石流，常采用多种措施相结合，比用单一措施更为有效。

（二）防治工程设计

经过详细的地质灾害勘查，查明了泥石流流域的地形地貌、水源、物源条件，以及泥石流的发生时间、频率、规模、形成过程、成灾范围及成灾害情况；分析诱发因素，评价易发程度和灾情等级，预测危害程度；根据已有防治工程基本情况、防治效果及存在的问题、拟设治理工程部位的工程地质条件，提出治理工程方案为以“拦”为主，拦排结合，整体方案为“5座拦挡坝+1条导流堤”。拦挡坝的主要作用：（1）控制泥石流强度拦截泥沙，降低泥石流的浓度，改变输沙条件，减少输沙粒径，调节输沙量，使泥沙输沙形态有泥石流向水流输沙转化；（2）降低河床坡降，减缓泥石流运动速度并防止河道纵向侵蚀和横向侵蚀；（3）充分利用回淤效益，稳坡固谷。设计拦挡坝均为实体重力拦挡坝，采用M10浆砌石结构。块石应质地均匀、无裂缝、不易风化。块石厚度不小于15cm，宽度25cm-30cm，长度30cm-45cm，块石强度不低于30MPa，容重不小于20KN/m3，坝体顶部采用M10砂浆抹面2cm；针对保护对象，要求坝肩嵌进基岩深度不小于1.0m，嵌进碎石土不小于2.0m；坝基采用放坡开挖，放坡坡度以满足开挖基坑稳定为准，推荐坝肩两侧在基岩中采用1:0.1放坡开挖，坝基上下游两侧采用1:0.6放坡开挖。为顺利排泄流水或流体，在坝体上呈品字形布设孔径0.4m的排水孔，排水孔坡率3%，排水孔垂直间距2m、水平间距2m；在坝顶设矩形溢流槽。

结束语

随着科技的发展，人们对物质的需求越来越高。在人们享受物质生活的同时，却往往忽略了周围的自然生态环境已逐渐被破坏的事实。因此，生态环境的保护已是当下刻不容缓的事情。环境是自然资源的状态，是人类利用了自然资源以后，自然资源状态改变又反过来作用于人类的生产和生活并产生影响的状况。不要以为我们破坏自然环境不会遭到大自然的报复。泥石流地质灾害危害人民生命和财产安全，通过工程措施、生物措施的施工，可以减轻泥石流地质灾害对人民生命和财产安全的危害。

参考文献

[1]DZ/T0220-2006.泥石流灾害防治工程勘查规范[S].

[2]屈秋楠.浅谈地质灾害防治措施及技术建议[J].贵州地质工程勘察院,2012.

作者简介：吴晓亮（1982-），男，本科，工程师，主要从事地质灾害勘查工程勘查和地质灾害防治工作，