2019年巖土工程師《基礎(chǔ)知識》考點:泥石流工程地質(zhì)

泥石流工程地質(zhì)：

1.泥石流的基本概念、活動特點。

(1)泥石流：是發(fā)生在山區(qū)的一種含有大量泥砂和石塊的暫時性急水流。

(2)泥石流活動過程與一般山洪活動的根本區(qū)別，是這種流體中固體物質(zhì)含量很大，有時可超過水體量。

(3)活動特點是：在一個地段上往往突然爆發(fā)，能量巨大，來勢兇猛，歷時短暫，復(fù)發(fā)頻繁。

(4)我國泥石流分布：在廣大的高、中山區(qū)，特別是我國西部地區(qū)。

2.泥石流的形成條件

(1)地形條件：泥石流總是發(fā)生在陡峻的山岳地區(qū)，一般是順著縱坡降較大的狹窄溝谷活動的，可以是干涸的嶂谷、沖溝，也可以是有水流的河谷。每一處泥石流自成一個流域。典型的泥石流流域可以劃分成形成區(qū)、流通區(qū)和堆積區(qū)三個區(qū)段。

(2)地質(zhì)條件：地質(zhì)條件決定了松散固體物質(zhì)的來源，也為泥石流活動提供動能優(yōu)勢。泥石流強(qiáng)烈活動的山區(qū)特點：地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜、巖石風(fēng)化破碎、新構(gòu)造運動活躍、地震頻發(fā)、崩滑災(zāi)害叢生。這樣的地段，既為泥石流活動準(zhǔn)備了豐富的固體物質(zhì)來源，又因地形高聳陡峻，高差對比大，具有強(qiáng)大的動能優(yōu)勢。在泥石流形成區(qū)內(nèi)有大量易于被水流侵蝕沖刷的疏松土石堆積物，是泥石流形成的最重要條件。

(3)氣象水文條件：泥石流形成必須有強(qiáng)烈的地表徑流，它為爆發(fā)泥石流提供動力條件。泥石流的地表徑流來源于暴雨、冰雪融化和水體潰決等。暴雨型泥石流是我國最主要的泥石流類型。我國除西北、內(nèi)蒙地區(qū)外，大部分地區(qū)受熱帶、亞熱帶濕熱氣團(tuán)的影響，由季風(fēng)氣候控制，降水季節(jié)集中。

3.泥石流的基本特征

(1)泥石流的密度：泥石流中含有大量固體物質(zhì)，所以它的密度較大，達(dá)1.2-2.4t/m3。泥石流密度

的大小，取決于水體和固體物質(zhì)含量的相對比例以及固體物質(zhì)中細(xì)顆粒成分的多

少。溝谷縱坡降的大小也與泥石流密度有一定關(guān)系。因為溝谷縱坡降愈大，沖刷

力愈強(qiáng)，可促使更多的固體物質(zhì)加入。泥石流有較大的密度，所以它的浮托力大，

搬運能力很強(qiáng)。

(2)泥石流的結(jié)構(gòu)：泥石流體最主要的結(jié)構(gòu)，是由石塊、砂粒和泥漿體所共同組成的格架結(jié)構(gòu)。石塊在漿體中可有懸浮、支承和沉底三種狀態(tài)。并隨著石塊含量的增加和粒徑的變化，還可分為星懸型、支承型、疊置型和鑲嵌型等四種類型。它們的沖擊強(qiáng)度依次增加，尤其是鑲嵌型格架結(jié)構(gòu)，當(dāng)運動時整體性強(qiáng)，石塊間不會發(fā)生猛烈的撞擊，普遍發(fā)生力的傳遞，所以它的沖擊力最大，危害最為嚴(yán)重。

(3)泥石流的形態(tài)：泥石流的流態(tài)主要受水體量與固體物質(zhì)的比值以及固體物質(zhì)的粒徑級配所制約。泥石流體大多屬似賓漢體(泥漿體系賓漢體)，所以流動理論多以賓漢體流變方程為基礎(chǔ);當(dāng)泥石流體中固體物質(zhì)較少，且以粗大的砂礫為主時，則與牛頓體紊流流變方程類同;當(dāng)粘性泥石流流速較小、流速梯度也較小、流體中的石塊移動和轉(zhuǎn)動緩慢時，其流態(tài)為蠕動流。蠕動流是一種似層流，流線大致平行。

(4)泥石流的直進(jìn)性：由于泥石流體攜帶了大量固體物質(zhì)，在流途上遇溝谷轉(zhuǎn)彎處或障礙物時，受阻而將部分物質(zhì)推積下來，使溝床迅速抬高，產(chǎn)生彎道超高或沖起爬高，猛烈沖擊而越過溝岸或摧毀障礙 物，甚至截彎取直，沖出新道而向下游奔泄。這就是泥石流的直進(jìn)性。一般的情況是，流體愈粘稠，直進(jìn)性愈強(qiáng)，因此沖擊力也愈大。

(5)泥石流的脈動性：由于泥石流具有賓漢體的性質(zhì)和運動的阻塞特性，故流動不均勻，往往形成陣流。這就是泥石流的脈動性。脈動性是泥石流運動過程區(qū)別于洪水流過程的又 一特性。一般的洪流過程線是單峰型漲落曲線，泥石流過程線如圖所示為似正弦曲線，幾乎以相等的時間間隔一陣一陣地流動。有時一場泥石流出現(xiàn)幾十陣至上百陣，陣的前峰表現(xiàn)為高大的泥石流龍頭，高達(dá)幾米至幾十米，沖擊力極大。

4.泥石流的常用分類依據(jù)及方案

一、按泥石流流域形態(tài)分類：

(1)標(biāo)準(zhǔn)型泥石流：典型的泥石流，流域呈扇形，流域面積較大，能明顯地劃分出形成區(qū)、流通區(qū)和堆積區(qū)。

(2)河谷型泥石流：流域呈狹長條形，其形成區(qū)多為河流上游的溝谷，固體物質(zhì)來源較分散，溝谷中有時常年有水，故水源較豐富，流通區(qū)與堆積區(qū)往往不能明顯分出。

(3)山坡型泥石流：流域呈斗狀，面積一般小于1km2，無明顯流通區(qū)，形成區(qū)與堆積區(qū)直接相連。

二、按物質(zhì)組成分類：

(1)水石流型泥石流：一般含有非常不均勻的粗顆粒成分，粘土質(zhì)細(xì)粒物質(zhì)含量少，且它們在泥石流運動過程中極易被沖洗掉。所以水石流型泥石流的堆積物常常是很粗大的碎屑物質(zhì)。

(2)泥石流型泥石流：既含有很不均勻的粗碎屑物質(zhì)，又含有相當(dāng)多的粘土質(zhì)細(xì)粒物質(zhì)。因具有一定的粘結(jié)性，所以堆積物常形成連結(jié)較牢固的土石混合物。

(3)泥水流型泥石流：固體物質(zhì)基本上由細(xì)碎屑和粘土物質(zhì)組成。主要分布在我國黃土高原地區(qū)。

三、按泥石流流體性質(zhì)分類：

(1)粘性泥石流：這類泥石流含有大量細(xì)粒粘土物質(zhì)，固體物質(zhì)含量占40%—60%，最高可達(dá)80%，水和泥沙、石塊凝聚成一個粘稠的整體，具有很大的粘性。它的密度大(1.6—2.4t/m3)，浮托力強(qiáng)，當(dāng)它在流途上經(jīng)過彎道時，有明顯的爬高和截彎取直作用，并不一定循溝床運動。

(2)稀性泥石流：這類泥石流水是主要成分，固體物質(zhì)占10%—40%，且細(xì)粒物質(zhì)少。

5.泥石流空間預(yù)測、時間預(yù)報的研究內(nèi)容及思路

空間預(yù)測

研究內(nèi)容：編制不同比例尺的泥石流分布圖。包括：小比例尺(1:100 萬或更小)、中比例尺(1:10 萬或1:50 萬)、大比例尺(1:1 萬或5 萬)。

思路：(1)小比例尺：判明省或全國的泥石流危險地區(qū)的概略分布狀況;

(2)中比例尺：研究泥石流形成的一般規(guī)律和形成條件，并估算出一個地區(qū)范圍內(nèi)的危險度，另可做建設(shè)規(guī)劃用;

(3)大比例尺：詳細(xì)評估某些山地、各地或城市市區(qū)及其附近的泥石流現(xiàn)象，以及某條大泥石流溝流域的特征，用以擬定泥石流防治措施和組建定位觀測的基本圖件。

時間預(yù)報

研究內(nèi)容：用臨界降水量或臨界徑流量這一指標(biāo)來預(yù)報泥石流。

思路：泥石流發(fā)生季節(jié)指標(biāo)、天氣尺度系統(tǒng)指標(biāo)、日暴雨量指標(biāo)及小時雨強(qiáng)指標(biāo)。

6.泥石流的防治原則及措施

防治原則：綜合治理、突出重點、因害設(shè)防、因地制宜、講求實效。

防治措施

一、生物措施：恢復(fù)或培育植被，合理耕收，維持較優(yōu)化的生態(tài)平衡。使流域坡面得到保護(hù)，免遭沖刷，以控制泥石流的發(fā)生。

二、工程措施：

(1)蓄水引水工程：包括調(diào)洪水庫、截水溝和引水渠。作用：攔截部分或大部分洪水、消減洪峰，控制暴發(fā)泥石流。

(2)支擋工程：擋土墻、護(hù)坡等。作用：在形成區(qū)內(nèi)有崩塌、滑坡嚴(yán)重隱患地段，在山腳處修建擋土墻和護(hù)坡，以穩(wěn)定斜坡。

(3)攔擋工程：多布置在流通區(qū)內(nèi)，修建攔擋泥石流的壩體，也稱谷坊壩。作用：攔泥滯留、護(hù)床護(hù)坡。

(4)排導(dǎo)工程：包括排導(dǎo)溝、渡槽、急流槽、導(dǎo)流堤等，多數(shù)建立在流通區(qū)和堆積區(qū)。作用：調(diào)整流向，防止漫流，以保護(hù)附近的居民區(qū)、交通線路等。

(5)儲淤工程：包括攔淤庫和儲淤場。攔淤庫設(shè)置于流通區(qū)內(nèi)，即修筑攔擋壩，形成泥石流庫。儲淤場設(shè)置于堆積區(qū)的后緣，通常由導(dǎo)流堤、攔淤堤和溢流堰組成。作用：在一定期限內(nèi)、一定程度上將泥石流固體物質(zhì)在指定地段停淤，從而消減下瀉的固體物質(zhì)總量及洪峰流量。

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