外业设计阶段泥石流工点调查心得

      新疆地区的泥石流是全国最为特殊且典型的一种，他需要的雨强不大，但由于支沟发育，在短时间较强降雨下，多个支沟汇入主沟，坡面有溜砂坡，沟道内有风化堆积物，某个支沟还存在着铁路公路工程的弃渣，因此仍具有潜在泥石流不良地质灾害的风险，新疆泥石流可归结为典型干旱山区暴雨型泥石流，其一年的降雨量可能不足50mm，但短时间内可达到约20mm的降雨量，并且其沟道纵坡比降大，这为泥石流的发育提供了水力条件。今天正好以某项目外业设计阶段某段泥石流的调查为例和大家讲述一些在外业设计阶段泥石流的调查心得，也是简单总结了一个调查体系，包括调查哪些，在外业阶段需要判断哪些等等，和大家简单分享下：

1.工点概况

       该泥石流位于K128+400-K128+800左侧，泥石流从左侧上部冲沟冲出堆积成扇体形态，后缘地形为山地沟谷，强降雨以及冰雪融水，在沟道内汇集后以较快的速度冲刷沟底松散堆积物，实现沟底再搬运，并将两侧沟岸松散固体物质带走，以滚雪球的方式向下游运动，从而爆发泥石流灾害。

      项目区泥石流为典型的新疆干旱山区暴雨型泥石流，该类泥石流爆发突然、变化快、历时短、成灾十分迅速，自1987年以来连年爆发泥石流，其中1988年于6月24日、7月13日和8月7日连发三场泥石流，使位于阿拉沟河谷的新疆东风机器厂直接经济损失达600余万元，新疆星火机器厂7人殉难，1990年阿拉沟地区再度爆发泥石流。

       目前，该沟道两侧及沟内存在较多的松散物源，整条泥石流沟及两侧坡面植被零星分布，在强降雨或冰雪融水作用下，有再次暴发泥石流的可能，泥石流冲出物将沿沟道中下游堆积，最终威胁拟建公路、S301省道及南疆线铁路的正常运营和行车安全。在外业阶段我从泥石流勘察规范中下载了附表，作为调查的一部分，根据泥石流现场信息调查情况，评分总分为102分，该泥石流易发程度属于中等易发。

2泥石流形成条件及机制

2.1 地形地貌及沟道条件

      该泥石流流域面积为0.675km2，主沟长度为1.2Km，从沟口至沟源沟床平均坡降为25％，沟道两侧沟坡坡度一般为30～80°,沟道深约5～10m。沟域最高点海拔高程约1822.99m，位于该泥石流沟沟道基岩陡壁处，最低点位于该泥石流沟沟口，高程约1513.009m，相对高差约309m。中上游沟底较为狭窄，一般为2.0～4.0m，纵坡较陡，局部地段相对较缓，暴雨及冰雪融水期间水流湍急，且动态变化较大，具有急聚急排的冲沟特征。下游沟道底宽稍大，一般8.0～13.0m，纵坡较缓，但局部有陡坎，多为泥石流停滞和堆积区域。

      该泥石流没有典型的形成区、流通区、堆积区，沟域主要由清水区、形成流通区、堆积区组成，各区概述如下。

图 泥石流与拟建路线的关系

图 泥石流三维地质模型

（1）形成区（清水区）地形地貌条件

       该区主要分布在泥石流后缘坡体，属构造剥蚀中低山地貌，平面形态呈不规则状，坡体冲沟发育明显，主要地貌特征为，地形陡峻，两侧斜坡坡度多为60°～70°以上，局部可达80°，斜坡前缘松散堆积层覆盖较薄，植被不发育，多基岩裸 露，为基岩斜坡，不良地质现象较少，分布零星，大多不会参与泥石流活动。主要为泥石流的形成汇集水源和提供水动力条件。

图 泥石流上游形成区

（2）形成流通区地形地貌条件

        形成流通区分布于沟道中下游～中上游段，主要地貌特征为，沟谷岸坡陡峻，沟谷以“V+U”型谷为主。坡体构造主要为岩质斜坡，干旱区久旱不雨，山地风化严重，加之构造活动强烈，地层岩石破碎，存在较厚的岩屑层堆积物，有溜砂坡现象，加之由于阿拉沟铁锰矿丰富，人类活动较为频繁，筑路及矿渣堆砌，在强降雨直接作用下，即将山坡及沟床堆积物裹挟而下，并对沟床和基岩产生很强的侵蚀下切作用。距阿拉沟当地居民记述1988年是历史上最大的一次泥石流灾害，泥石流深度可达1-1.4m，沟口泥沙堆积量为1.8×104m3。在松散堆积物质组成的沟道上不易形成曲流，沟床多保持直线特征。本地区地形特点为高差变幅大，地形复杂，相对高度变化为309m，主沟两侧支沟较为发育，利于松散物质集中和泥石流形成，固体物质与水比值为0.6，从现场来看大量2-3m直径的花岗岩漂砾从上部滚入沟床并冲出沟外堆积，说明泥石流强大的搬运能力。

图 泥石流流通区

（3）堆积区地形地貌条件

      堆积区主要分沟道下游，堆积体沿沟道呈条带状分布。该段沟道坡降比相对较平缓，地势突然变开阔，泥石流进入该段，速度变缓，固体物质在沟口段较宽阔区域沉积，形成较厚堆积层。堆积区平面形态呈扇形平面，平面面积约7.5×104m2，泥石流堆积厚度约10～15m。物质组成以碎石和砂砾堆积为主，结构松散，母岩成分为砂岩、花岗岩等。主沟道沟口处S301设置有涵洞，迎水侧现已淤积堆满，现状与路基边坡难以分辨，仅能从下部找到涵洞位置。堆积区主沟道从左侧坡脚绕流，已形成完整河道。

图 泥石流堆积物特征

2.2 物源条件

       该泥石流松散固体物源较丰富，大部分物源主要分布在中下游沟道内，物源类型主要为沟道物源及沟道两侧侧蚀物源。第四纪以来，NWW向断裂活动强烈，控制了本区地貌格局和走向，形成了巨大的断崖和陡坎，通过收集资料知自1980年以来该地区地震活动频繁，使区内破碎极不稳定的岩层和第四纪晚更新世河流相物质大量分解，沿坡脚、断崖形成了大量的固体松散堆积物，岩体节理裂隙发育，在长期的风化作用下形成风化破碎的碎石土覆盖山体表层，同时活动断裂引起的地震活动，是加速物源区碎屑物累积速率的主要原因。

      据统计，沟域内松散固体物源总量为15×104m3，100年一遇暴雨频率下可能参与泥石流活动的动储量为4.5×104m3。

       需要说明的是，上述物源并非同时参与一次泥石流活动，且一次参与泥石流活动的松散固体物质也并非都会全部冲出泥石流沟。

2.3 水源条件

       该泥石流沟的水源主要来源于大气降水以及冰雪融水。沟域内地下水不丰富，沟域内没有水库、湖泊等集中的地表水体，不构成引发泥石流的主要水源。沟谷内地形整体呈漏斗状，本地区降雨是泥石流发育形成的主要激发原因，新疆干旱区暴雨型泥石流的形成，通常是在短而急促的阵法型降水量不超过20-50mm作用下即可发生，如阿拉沟地区1988年6月24日降水，历时45分钟，降雨总量为24.4mm。同时夏季气温升高，冰雪融化，以及较为丰富的降水导致泥石流不良地质现象频繁发生。

3 泥石流基本特征

3.1泥石流发生频率和规模

      根据该泥石流沟的灾害史，该泥石流为中频泥石流，由于主沟侵蚀速度大于支沟侵蚀速度，新扇规模在逐渐扩大，沟坡坡形陡峻，沟道类型属于顺直束窄，以荒坡为主，覆盖率小于10％，触发雨强界限仍较小，因此综合认定泥石流发展阶段为发展期。

       根据《新疆公路桥涵水文参数研究报告》中的推理公式法和直接计算法分别计算100年一遇设计频率洪水流量，取大值计算泥石流洪峰流量。

       根据水文分区的基本原则，按照地理位置，气候气象，暴雨分区，下垫面，洪水成因等条件，本项目所在区为吐鲁番哈密盆地水文区（74-2区），根据直接计算法计算结果为8.6m3/s，综合推理法计算结果为17.3m3/s，因此取17.3m3/s。一次冲出量小于2*10^4m3，泥石流规模分类为小型。

3.2泥石流类型

       根据调查，该泥石流从水体供给上属暴雨+冰雪融水型泥石流，从集水区地貌特征上为沟谷型泥石流、按冲出物成分上为稀性泥石流。从规模上为小型泥石流；按泥石流活动性和危害性上分析该泥石流沟属中频泥石流，易发性为中等易发，危害性为中型，危险性为中型，基于基础数据采用flo-2d进行危险性分区评价，评价结果与规范一致，路线多部分属于中等风险区，局部属于高风险区。

图 泥石流危险性评价结果

3.3泥石流的危害

4泥石流治理设计

4.1既有防治工程评述

      既有S301公路路基设置有涵洞，并在泥石流堆积区前清理部分土石方后设置导流坝，导流坝为一字坝，主要为保护路基边坡，并未起到真正意义上的导排作用，目前涵洞迎水侧完全被堵塞，与路基边坡无法区分，只能在背水侧找到涵洞出口，原有工程设施已不能发挥效用。拟建道路设置于S301左侧，一旦爆发泥石流将危及公路安全，中断交通。因此，对该泥石流需进行新的工程治理措施。

4.2防治原则

1)以防为主、防治结合、除害兴利的原则。

2)因地制宜、综合治理的原则。

3)全面规划、突出重点的原则。

4)投资省、效益高、技术可行的原则。

5)遵循泥石流自身的特点和规律的原则。

总之，防治工程措施应遵循安全可靠、技术可行、经济合理、施工方便、与环境协调的原则。

4.3治理方案

      根据受害对象的重要性，泥石流活动规模和危害程度，确定对泥石流治理工程的安全设防等级为一级，对于主体工程设计标准为二级。

       该泥石流沟谷处于发展期，拟建公路拟以桥梁形式通过，为防止洪水对桥梁进行损害，该泥石流沟谷治理工程以排导为主，对于沟口小型泥石流采取拦挡、支挡措施，在流通区沟道下游设置排导槽，在排导槽起点区域设置谷坊坝群，减弱泥石流，拦截大块石，坝群布置应使下一道坝的坝前回淤物对上一道坝起防冲护基作用，保护下游公路，后接喇叭口和Ⅱ型排导槽，使洪水汇聚，并最终排出，并为了减少沟道物源造成的潜在泥石流危害，将沟道内粒径大于30cm以上的块石进行清除。

5建议

（1）在未有效进行治理前，在汛期加强监测预警；

（2）治理工程实施前和实施过程中进一步加强地质灾害群测群防工作，加强泥石流活动的监测预警，避免因泥石流灾害造成人员伤亡和大的经济财产损失；

（3）今后后期营运、养护过程中建立汛前检查和清淤制度、汛期观察和巡视制度、遇险及时报告和应急制度。

（4）当地雨季较为集中，建议拦挡坝避开雨季施工。