震后泥石流的成因及公路建设中的防范

时间：2015-12-21 00:04:59 所属分类：建筑科学 浏览量:

1 概述 泥石流常常具有突然暴发、来势凶猛、运动快速、历时短暂之特点，并兼有崩塌、滑坡和洪水破坏的双重作用，其危害程度比单一的崩塌、滑坡和洪水的危害更为广泛和严重。震后，特别是较大的地震过后，在强降雨的作用下，泥石流频发，且规模较大，给当地公

　　1 概述

　　泥石流常常具有突然暴发、来势凶猛、运动快速、历时短暂之特点，并兼有崩塌、滑坡和洪水破坏的双重作用，其危害程度比单一的崩塌、滑坡和洪水的危害更为广泛和严重。震后，特别是较大的地震过后，在强降雨的作用下，泥石流频发，且规模较大，给当地公路建设带来严重的影响，如果处置不当，将危及公路的运营及行人的人身安全。

　　2 震后泥石流的形成机制

　　地震后，大规模的崩塌和滑坡现象较少，最主要的地质灾害为崩塌和滑坡堆积物引发的泥石流，通过对 2008 年汶川地震后绵远河流域泥石流暴发情况进行现场调研，发现震后一段时间内泥石流仍处于发展期，原来未发生泥石流的冲沟开始暴发泥石流，规模较小的泥石流逐渐变大。如蔑棚子 2008 年暴发小型泥石流、2009 年和 2010 年蔑棚子暴发中型泥石流，小木岭 4 号沟2008 年和 2009 年暴发小型泥石流、2010 年暴发大型泥石流等。

　　文献［2］也提出，地震后该区域的泥石流活动的数量将增加，泥石流暴发需要的激发雨量条件将降低，泥石流暴发的频度会增加。并且预测: 泥石流活动将在未来 5 年内进入极度活跃期，随后逐渐衰减，持续时间约 20 年。

　　泥石流的形成与流域地质、地形、水文、气象、植被、土壤、水文地质、地震及人类活动等因素有密切关系，概括起来有三个基本条件: 1) 地形地貌条件; 2) 松散物质来源条件;3) 水文地质条件。

　　山区冲沟通常具备山高沟深，地形陡峻，沟床纵度较大，流域形状便于水流汇集的特征，这是泥石流形成的地形地貌条件。震后，山体破碎，植被破坏严重，在山体冲沟中，产生了大量的坡积土、碎石和岩石崩塌体，这些丰富的物源形成了泥石流发生的另一个基本条件: 松散物质来源条件。水是泥石流的重要组成部分，又是搬运介质的基本动力。泥石流的形成与短时间内突然的大量流水密切相关。震后，通常伴随着强降雨或连续性降雨，这就形成了泥石流发生的水文地质条件。一旦三个条件都具备，大量的泥砂或石块顺着冲沟迅猛直泄，暴发泥石流。

　　3 对公路建设的影响

　　泥石流的爆发主要受降雨控制，其来势凶猛，将会对区域内河流、公路、房屋、电站等建筑物造成毁灭性打击。2010 年 8 月 12日 14 时，绵竹清平、天池等乡发生强降雨，降雨过程持续 10 h 左右，22 时降雨量加大并持续约 2 h，降雨强度大于 90 mm/h，局部地区累积降雨量达227． 5 mm。导致文家沟山体崩塌，发生特大泥石流灾害。泥石流依次冲毁沟内19 座谷坊和1 座拦挡坝，冲出总量达 429． 3 ×104m3，完全堵断绵远河，形成长约 1 650 m、宽约420 m、高约 12 m 的堰塞坝，堰塞湖回水长 1． 5 km。泥石流造成379 间房屋被冲毁掩埋，汉 ( 旺) 清 ( 平) 公路中断，2 座桥梁被毁。其对公路建设的影响主要表现在以下几个方面:

　　1) 淤高河床，抬高水位。对于河道两岸冲沟，泥石流携带的大量泥砂流入河道，使得河床内砂砾石、块石含量明显增多，水流含砂率增大，这种推移质与悬移质随水流的不断运动，使河床很不稳定，主要表现为河床的淤积。特别是在暴雨和连续性降雨时期，由于物源的不断供给，这种变化更加剧烈。通过对绵远河河床的观测，2010 年“8·13”特大暴雨后，河床平均被抬高了10 m ～15 m( 见图 1，图 2) 。进行震后河床演变预测计算及趋势研究，对指导公路建设具有重要意义。文献［4］根据物源 Q，建立了库容 V与河床淤高 h 的关系式，能有效估算河床最大淤积高度，对确定桥下净空及路面高程提供了有力依据。　　　　2) 堵塞河道，形成堰塞湖。2008 年 5·12 汶川大地震时，绵远河流域产生大小 20 多处堰塞湖，多数为泥石流淤积河道形成。堰塞湖壅高水位，淹没上游公路，一旦溃坝，又形成大规模泥石流或洪水，将会对下游公路的施工、运营及居民的生命财产造成不可估量的损失。鉴于堰塞湖的危害，水利部制定了 SL 450-2009堰塞湖风险等级划分标准，SL 451-2009 堰塞湖应急处置技术导则，对震后堰塞湖的处置有重要的指导意义。泥石流冲积物形成的堰塞坝，细颗粒土含量较多，抗冲刷能力差，溃坝的风险较大，应给予特别重视。

　　3) 摧毁公路，阻断交通。泥石流对公路的危害，主要有: a． 掩埋。位于公路两侧的冲沟，在暴发泥石流时，大量泥砂和石块从沟口涌出，掩埋公路。b． 撞击。快速运动的泥石流，尤其是其中的巨石具有很大的动能，能撞毁桥梁、堤坝、房屋、车辆等与之遭遇的固定设施和活动目标。c． 冲蚀。泥石流含有大量泥砂，在运动中对各种保护目标及其防治工程的表面造成严重的磨蚀，特别是沿河路基，由于水流含砂量增大，对河岸的冲蚀作用加剧，造成沿岸路基出现局部塌方。

　　4 防治措施

　　泥石流灾害治理的目的是控制泥石流发生和发展，减轻或消除对被保护对象的危害，使被保护流域恢复或建立起新的良性生态平衡，改善环境。必须在防治工程设计前，按国土资源部地质灾害调查方法规定的内容查清泥石流活动的规律、频度、发展趋势和危害性的条件下，进行有针对性的治理设计。将减灾、防灾工作做在规划设计阶段。在泥石流流域内，对泥石流从形成区、流通区到堆积区宜分别采用以恢复植被、截水、护坡、拦挡、排导和防护等工程为主的治理措施。在交通线上方且坡降比较陡的有较强活跃性的泥石流沟，中途不宜多用高坝拦截工程，以免积少成多，酿成大祸。而应当加强上游砂源、水源治理，中游拦挡、停淤、减砂、减势和下游的排导停淤、护岸工程。泥石流防治应遵循以下原则:

　　1) 全面规划，综合治理，突出重点，减轻和防止灾害发生; 2)坚持以防为主，防、治结合，除害兴利的方针; 3) 结合实际，做到经济上合理，技术上可靠。

　　主要的防治措施如下:

　　1) 生物措施。震后，山体植被破坏严重，在分水岭、山坡、洪积扇以及沟谷内植树造林，建造多树种多层次的立体防护林，提高地表覆盖率; 在泥石流形成区平整山坡、修筑梯田。都可起到保持水土流失，稳定山坡，改善山区生态环境的作用，是防护泥石流的有效方法，但生物措施收效时间较长，对于旺盛期的泥石流，完全采用生物措施防治有一定的困难，还需其他工程措施的配合和保护。2) 工程措施。主要包含排导及拦截措施。排导措施适用于水力类泥石流沟的治理，主要通过修筑截水沟、急流槽及导流堤等工程，控制地表洪水径流，削减水动力条件，使水土分离。拦截措施适用于土力类崩塌滑坡型泥石流沟的治理，主要通过设置拦挡坝、停淤场等措施，拦蓄泥石流固体物质。在具体实施泥石流的防治时，一般是两种措施综合利用，通过上游的稳坡截水、中游的拦挡护坡和下游的排导引向，控制泥石流规模，减小泥石流的危害。3) 跨越措施。对危害较大的泥石流冲沟，应尽量绕避，当无法绕避时，应采用桥梁或隧道方案跨越。对于桥梁方案，根据泥石流的发育情况及与路线的位置关系，应注重桥位、桥梁孔径、桥下净空、桥基埋深及桥墩的设计，防止泥石流淤积、冲蚀及撞击作用对桥梁的影响。对于隧道方案，应注重洞口位置及洞身位置的选择，隧道应早进晚出，防止泥石流漫流淤埋洞口，洞身应力求深埋在泥石流底部稳定的基岩内，在洪积扇的松散层内穿过时，洞顶覆盖层应保持一定的厚度，防止泥石流沟底下切，导致衬砌增大偏压、渗漏。4) 维护措施。除了在泥石流沟谷内植树造林，禁止砍伐外，对于位于河岸两侧的冲沟，应及时清理沟口堆积物，以免在暴雨季节，堆积物流入河道，引发规模更大的山洪泥石流。另外，不得在冲沟中随意弃土、弃渣、堆放垃圾，对于冲沟内发生的崩塌、滑坡，也应及时清除，对城镇、村庄、厂矿上游的水库和尾矿库经常进行巡查，发现坝体不稳时，要及时采取避灾措施，防止坝体溃决引发泥石流灾害。5) 监测预警措施。对震后危害较大的泥石流及堰塞湖，应加强监测及预警措施，监测流域的降雨过程和降雨量，根据经验判断降雨激发泥石流的可能性与堰塞湖溃决的可能性，并做好相应的应急预案。下游河水突然断流，可能是上游有滑坡堵河，溃决型泥石流即将发生的前兆; 在泥石流形成区设置观测点，在堰塞湖坝前设立水文站观测水位，发现险情后，及时向下游发出预警信号。同时泥石流研究与气象学的交叉研究渗透是预警精确度提高的必要条件，政府职能部门的高度重视也是泥石流防治的关键因素。

　　5 结语

　　1) 地震造成的大量崩塌、滑坡堆积在沟道或悬挂在坡表上，为泥石流提供了丰富的物质来源，在强降雨作用下极易起动，造成灾害，物源丰富是震后泥石流最显着的特征，滑坡、崩塌等地质灾害高发区同时也表现为泥石流空间上的集中分布区。

　　2) 泥石流淤高河床，抬高水位，改变河流地貌及河流生态环境，对震后公路建设带来严重影响，对建设场地内泥石流灾害进行风险评估，加强对危害较大的泥石流的监测和预警，并预测震后河道演变趋势，对公路建设具有重要的指导意义。

　　3) 对震后形成的堰塞湖应进行风险评估，并及时处置。对重点堰塞湖，应开展监测预警，实时监测水情和坝体稳定状态，分析堰塞湖的溃决条件，预测溃决时间及泛滥范围，制定工程排险措施和下游危险区的临灾预案。

　　4) 对危害较大的泥石流应尽量绕避，当无法绕避时，应尽量以桥梁或隧道方案通过。桥梁应注重桥下净空、桥墩及桥基埋深的设计，隧道应注意洞口位置及洞身位置的设计。

　　参考文献:

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