2019年岩土工程师《基础知识》考点:泥石流工程地质

泥石流工程地质：

1.泥石流的基本概念、活动特点。

(1)泥石流：是发生在山区的一种含有大量泥砂和石块的暂时性急水流。

(2)泥石流活动过程与一般山洪活动的根本区别，是这种流体中固体物质含量很大，有时可超过水体量。

(3)活动特点是：在一个地段上往往突然爆发，能量巨大，来势凶猛，历时短暂，复发频繁。

(4)我国泥石流分布：在广大的高、中山区，特别是我国西部地区。

2.泥石流的形成条件

(1)地形条件：泥石流总是发生在陡峻的山岳地区，一般是顺着纵坡降较大的狭窄沟谷活动的，可以是干涸的嶂谷、冲沟，也可以是有水流的河谷。每一处泥石流自成一个流域。典型的泥石流流域可以划分成形成区、流通区和堆积区三个区段。

(2)地质条件：地质条件决定了松散固体物质的来源，也为泥石流活动提供动能优势。泥石流强烈活动的山区特点：地质构造复杂、岩石风化破碎、新构造运动活跃、地震频发、崩滑灾害丛生。这样的地段，既为泥石流活动准备了丰富的固体物质来源，又因地形高耸陡峻，高差对比大，具有强大的动能优势。在泥石流形成区内有大量易于被水流侵蚀冲刷的疏松土石堆积物，是泥石流形成的最重要条件。

(3)气象水文条件：泥石流形成必须有强烈的地表径流，它为爆发泥石流提供动力条件。泥石流的地表径流来源于暴雨、冰雪融化和水体溃决等。暴雨型泥石流是我国最主要的泥石流类型。我国除西北、内蒙地区外，大部分地区受热带、亚热带湿热气团的影响，由季风气候控制，降水季节集中。

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体物质，所以它的密度较大，达1.2-2.4t/m3。泥石流密度

的大小，取决于水体和固体物质含量的相对比例以及固体物质中细颗粒成分的多

少。沟谷纵坡降的大小也与泥石流密度有一定关系。因为沟谷纵坡降愈大，冲刷

力愈强，可促使更多的固体物质加入。泥石流有较大的密度，所以它的浮托力大，

搬运能力很强。

(2)泥石流的结构：泥石流体最主要的结构，是由石块、砂粒和泥浆体所共同组成的格架结构。石块在浆体中可有悬浮、支承和沉底三种状态。并随着石块含量的增加和粒径的变化，还可分为星悬型、支承型、叠置型和镶嵌型等四种类型。它们的冲击强度依次增加，尤其是镶嵌型格架结构，当运动时整体性强，石块间不会发生猛烈的撞击，普遍发生力的传递，所以它的冲击力最大，危害最为严重。

(3)泥石流的形态：泥石流的流态主要受水体量与固体物质的比值以及固体物质的粒径级配所制约。泥石流体大多属似宾汉体(泥浆体系宾汉体)，所以流动理论多以宾汉体流变方程为基础;当泥石流体中固体物质较少，且以粗大的砂砾为主时，则与牛顿体紊流流变方程类同;当粘性泥石流流速较小、流速梯度也较小、流体中的石块移动和转动缓慢时，其流态为蠕动流。蠕动流是一种似层流，流线大致平行。

(4)泥石流的直进性：由于泥石流体携带了大量固体物质，在流途上遇沟谷转弯处或障碍物时，受阻而将部分物质推积下来，使沟床迅速抬高，产生弯道超高或冲起爬高，猛烈冲击而越过沟岸或摧毁障碍 物，甚至截弯取直，冲出新道而向下游奔泄。这就是泥石流的直进性。一般的情况是，流体愈粘稠，直进性愈强，因此冲击力也愈大。

(5)泥石流的脉动性：由于泥石流具有宾汉体的性质和运动的阻塞特性，故流动不均匀，往往形成阵流。这就是泥石流的脉动性。脉动性是泥石流运动过程区别于洪水流过程的又 一特性。一般的洪流过程线是单峰型涨落曲线，泥石流过程线如图所示为似正弦曲线，几乎以相等的时间间隔一阵一阵地流动。有时一场泥石流出现几十阵至上百阵，阵的前峰表现为高大的泥石流龙头，高达几米至几十米，冲击力极大。

4.泥石流的常用分类依据及方案

一、按泥石流流域形态分类：

(1)标准型泥石流：典型的泥石流，流域呈扇形，流域面积较大，能明显地划分出形成区、流通区和堆积区。

(2)河谷型泥石流：流域呈狭长条形，其形成区多为河流上游的沟谷，固体物质来源较分散，沟谷中有时常年有水，故水源较丰富，流通区与堆积区往往不能明显分出。

(3)山坡型泥石流：流域呈斗状，面积一般小于1km2，无明显流通区，形成区与堆积区直接相连。

二、按物质组成分类：

(1)水石流型泥石流：一般含有非常不均匀的粗颗粒成分，粘土质细粒物质含量少，且它们在泥石流运动过程中极易被冲洗掉。所以水石流型泥石流的堆积物常常是很粗大的碎屑物质。

(2)泥石流型泥石流：既含有很不均匀的粗碎屑物质，又含有相当多的粘土质细粒物质。因具有一定的粘结性，所以堆积物常形成连结较牢固的土石混合物。

(3)泥水流型泥石流：固体物质基本上由细碎屑和粘土物质组成。主要分布在我国黄土高原地区。

三、按泥石流流体性质分类：

(1)粘性泥石流：这类泥石流含有大量细粒粘土物质，固体物质含量占40%—60%，最高可达80%，水和泥沙、石块凝聚成一个粘稠的整体，具有很大的粘性。它的密度大(1.6—2.4t/m3)，浮托力强，当它在流途上经过弯道时，有明显的爬高和截弯取直作用，并不一定循沟床运动。

(2)稀性泥石流：这类泥石流水是主要成分，固体物质占10%—40%，且细粒物质少。

5.泥石流空间预测、时间预报的研究内容及思路

空间预测

研究内容：编制不同比例尺的泥石流分布图。包括：小比例尺(1:100 万或更小)、中比例尺(1:10 万或1:50 万)、大比例尺(1:1 万或5 万)。

思路：(1)小比例尺：判明省或全国的泥石流危险地区的概略分布状况;

(2)中比例尺：研究泥石流形成的一般规律和形成条件，并估算出一个地区范围内的危险度，另可做建设规划用;

(3)大比例尺：详细评估某些山地、各地或城市市区及其附近的泥石流现象，以及某条大泥石流沟流域的特征，用以拟定泥石流防治措施和组建定位观测的基本图件。

时间预报

研究内容：用临界降水量或临界径流量这一指标来预报泥石流。

思路：泥石流发生季节指标、天气尺度系统指标、日暴雨量指标及小时雨强指标。

6.泥石流的防治原则及措施

防治原则：综合治理、突出重点、因害设防、因地制宜、讲求实效。

防治措施

一、生物措施：恢复或培育植被，合理耕收，维持较优化的生态平衡。使流域坡面得到保护，免遭冲刷，以控制泥石流的发生。

二、工程措施：

(1)蓄水引水工程：包括调洪水库、截水沟和引水渠。作用：拦截部分或大部分洪水、消减洪峰，控制暴发泥石流。

(2)支挡工程：挡土墙、护坡等。作用：在形成区内有崩塌、滑坡严重隐患地段，在山脚处修建挡土墙和护坡，以稳定斜坡。

(3)拦挡工程：多布置在流通区内，修建拦挡泥石流的坝体，也称谷坊坝。作用：拦泥滞留、护床护坡。

(4)排导工程：包括排导沟、渡槽、急流槽、导流堤等，多数建立在流通区和堆积区。作用：调整流向，防止漫流，以保护附近的居民区、交通线路等。

(5)储淤工程：包括拦淤库和储淤场。拦淤库设置于流通区内，即修筑拦挡坝，形成泥石流库。储淤场设置于堆积区的后缘，通常由导流堤、拦淤堤和溢流堰组成。作用：在一定期限内、一定程度上将泥石流固体物质在指定地段停淤，从而消减下泻的固体物质总量及洪峰流量。

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