天山公路沟谷型泥石流动力学研究

泥石流是天山公路沿线发育最典型的地质灾害,是道路路基、路面、桥涵结构强烈的毁损动力。为了掌握泥石流运动变化规律,正确设置公路泥石流防治结构,提高防治结构防治公路泥石流病害的可靠性,作者开展了泥石流动力学研究。将泥石流体视为均匀介质,基于动量定理,建立了沟槽内泥石流体对沟槽土埂法向冲击力计算方法;基于土质力学、摩擦静力学原理建立了土埂稳定效应计算方法;创建了沟谷泥石流流通沟槽发生改道运动的判断标准。研究成果为合理设置公路泥石流防治结构提供了理论依据、增强了工程结构防治泥石流地质灾害的可靠性,进而提高了道路运输的安全性。     

中国公路泥石流研究

公路泥石流是指发育于公路沿线并对公路桥涵、路基路面及相应防护结构具有冲击毁损和淤埋破坏的病害类型。丰富的物源、具有焚风效应的气象条件以及泥石流沟轴线与区域新构造应力场主压应力方向一致等是形成大型泥石流的宏观背景。将泥石流概化为固、液两相流体,运用两相流理论、泥沙运动力学、Bingham流变方程和Bagnold颗粒相互作用试验结果等,初步建立了泥石流固-液分相流速计算方法、基于泥石流在防治结构表面及泥石流沟岸产生的冲击形迹建立的反求泥石流冲击力计算方法以及泥石流磨蚀力计算方法。开发了速流结构、泥石流隧道及翼型墩汇流结构等10余种防治技术,集成了拦-汇-排等多种综合治理模式。据此撰写了《公路泥石流防治工程设计、施工指南》。实施了60余个防治工程。效果显著。研究成果初步构建了公路泥石流理论及技术体系。     

"8·8"地震对九寨沟景区泥石流灾害防治的影响

"8·8"地震在九寨沟景区内诱发了大量崩塌滑坡,为景区内泥石流的活动提供了丰富的松散固体物源。经历2017年和2018年两个雨季后,九寨沟风景区内有22条沟暴发50余次山洪泥石流。由于泥石流对景区植被的破坏,也表现出漂木型泥石流特点。地震后,九寨沟风景区内泥石流防治面临严峻的考验,通过对景区典型泥石流防治工程现状的分析,指出目前防治工程存在着震前工程结构物使用年限长、受地震作用局部受损、设计标准低等问题,提出了九寨沟风景区泥石流灾害生态化防治的几点原则和建议。     

黏性泥石流沟床冲刷深度研究

沟床冲刷深度是泥石流灾害防治工程设计最重要的参数之一,但到目前为止,关于黏性泥石流沟床冲刷的研究较少,沟床冲刷深度还没有权威可信的计算方法,是泥石流防治工程设计急需解决的技术问题。详细分析了黏性泥石流及可能冲刷沟床运动过程中受力情况,推导出黏性泥石流沟床最大冲刷深度计算公式。公式表明黏性泥石流沟床冲刷深度随泥石流泥深、泥石流重度和沟床纵比降及沟床堆积土体黏性的增大而增大,随沟床堆积土体内摩擦角的增大而减小。与现有计算方法相比,公式基于严格理论推导,计算结果更为精确,可用于计算已发生泥石流地区的不同频率的泥石流的冲刷深度,并举例说明了计算公式的实用价值,其结果为泥石流防治工程设计提供技术支撑。     

西部山区交通廊道泥石流发育特征及选线对策

青藏高原东部受地形地貌和地质构造影响,区域泥石流密度大,类型多样,暴发频繁。为研究交通廊道内泥石流发育特征及其对工程的影响,通过高分遥感解译、现场调查、室内颗分实验等手段,对研究区泥石流的类型和分布规律进行了系统研究,并提出相应的选线对策。结果表明：(1)研究区主要发育暴雨型泥石流和冰川型泥石流,具有泥石流分布广、种类多、规模大、灾害链长等特点,临近线路多为暴雨型泥石流;(2)研究区存在潜在泥石流沟勘察判识困难、灾害链防治设计难度大、高原施工环境恶劣等问题。(3)交通廊道选线应贯彻风险控制原则,采取减灾选线为主导,对物源估算难、潜在泥石流沟识别不清楚等地区应积极采用InSAR、LiDAR和无人机技术进行勘察,对复杂地质条件的泥石流沟应采用“空天地”一体化综合勘察技术,针对不同类型泥石流结合其特征采取不同的防治对策。     

甲学沟泥石流发育特征及防治建议

甲学沟泥石流属暴雨一沟谷型稀性泥石流,历史上曾多次爆发泥石流,对下游居民和公路造成危害。在对甲学沟实地跟踪调查的基础上,将泥石流沟划分为形成区、形成流通区、堆积区三个分区。研究该泥石流沟的地质环境条件及发育特征,查明泥石流的成因机制,有针对性的提出防治措施,对类似地质灾害的评价及治理具有一定的借鉴意义。     

基于水槽试验的冰碛土泥石流启动机理分析——以中巴公路艾尔库然沟为例

冰碛土启动形成泥石流在中巴公路沿线十分常见。前人对冰碛土特征变化及影响冰川泥石流形成的研究较少。为进一步探索泥石流暴发的原因,此次基于水槽试验,结合研究区的冰碛土物理力学特性进而探究冰碛土体形成泥石流的过程与机制。结果表明:(1)融水流量分别为8 L/min、12 L/min、16 L/min和56 L/min的情况下,冰碛土内部结构发生变化,其被冲刷时的破坏形式和启动过程具有差异性;(2)泥沙含量随融水流量和时间的不同而发生波动变化,泥石流冲刷启动和土体坍塌淤堵反复循环;(3)综合冰碛土特征变化及实验现象,将冰碛土泥石流的启动机理分为渗透饱和、侵蚀坍塌、冲刷启动三个部分;(4)冰碛土泥石流的稳定系数与水流流量呈幂函数关系。     

西藏干线公路泥石流防治工程评价

泥石流是影响道路建设、发展及畅通的最严重的山地灾害之一。由于特殊的地理条件，西藏泥石流十分发育，但目前其防治工程不多，且存在防治技术应用不尽合理及造价过高等问题。随着向西部大开发，西藏公路等级提高，西藏将大规模地开展泥石流防治。因此，研究西藏现有的防治工程，总结其不足，以提高泥石流防治水平十分必要。笔者在对西藏干线公路泥石流防治工程考察的基础上，从青藏线及川藏线公路中选取6条具有代表性的典型泥石流沟，争析了泥石流沟的特点，针对其防治工程设计及实际运营状况进行了工程评价。指出防治工程中存在的不足之处并提出优化防治措施。在总结的基础上，提出泥石流防治工作建议。     

不同岩性区泥石流堆积物颗粒组成特征——以新疆塔什库尔干河中上游为例

泥石流是南疆重要地质灾害之一。基于高分卫星影像对新疆塔什库尔干河中上游泥石流沟进行遥感解译分析,结合现场调查验证,取样分析不同岩性区泥石流堆积物颗粒组成特征。结果表明:(1)研究区泥石流堆积扇明显,呈多期性,半坚硬-软岩区泥石流比坚硬岩区堆积扇面积、扩散角大,堆积体粒径、堆积坡度较小;(2)随着泥石流堆积物岩性强度变弱,粗粒含量相对减少,泥石流堆积体整体级配较差,泥石流重度大;(3)坚硬岩石区(花岗岩、闪长岩),泥石流堆积物砂粒、粉粒、粘粒含量较低,堆积体不均匀系数大,泥石流冲击力大;半坚硬岩-软岩区(砂岩、泥岩、砾岩、片麻岩),泥石流堆积物砂粒、粉粒、粘粒含量较高。     

云南山区公路水毁类型及发育机制

公路水毁是在气候,水文,地质环境和人类活动的综合作用下,公路沿线产生的一系列对公路工程的破坏和工程披破坏的过程,通过在云南山区公路水毁的调查研究,其主要类型有沿公路发生的崩塌,滑坡,泥石流,水毁桥涵,水毁路基,水毁路面,路基沉陷和路面翻浆等８类,重点探讨其中崩塌,滑坡,泥石流,路基沉陷和路面翻浆５类的发育机制。     

地震灾区新建蒲虹公路弃土泥石流成灾特征与防治建议

蒲虹公路是地震灾区的一条灾后新建公路。公路外边坡堆放有大量的弃土,在强降雨的作用下易转化为泥石流。此类现象受到研究者的关注。本文通过对弃土场的分布、组成及成灾特征的研究,提出了科学合理的处理方法。弃土泥石流形成模式包括:(1)沟道内弃土场在沟道洪水侵蚀作用下产生泥石流或土体溜滑形成泥石流;(2)坡面上弃土场滑动,表面液化形成局部坡面泥石流;(3)沟道两侧弃土场的基脚被侵蚀,形成滑坡堵河后溃决形成泥石流。弃土泥石流的成灾特征主要为弃土泥石流翻越挡墙或摧毁挡墙,堵塞涵洞或排水口,淤埋公路,威胁居民点等,它的处置需要特别注意排水,并平整压实,恢复生态。     

重庆市南川区沙沟泥石流特征及防治对策

通过对沙沟泥石流形成区、流通区、堆积区的调(勘)查,详细分析了该沟谷泥石流形成的地形地貌条件、固体物源、激发条件,并对泥石流的运动学参数和动力学参数进行了分析评价,对主要的物源(滑坡)进行了稳定评价,对泥石流的危险性进行了评价,该泥石流成灾可能性大,针对该泥石流的特征提出工程治理措施。     

哈密市西山乡库尔路克村泥石流发育特征及防治措施

研究区位于天山北麓大起伏中高山区。在对研究区崩塌地质灾害孕灾条件分析的基础上,对研究区泥石流发育特征进行了分析,并提出了防治措施建议。研究结果表明:研究区内发育有2处泥石流地质灾害;葫芦沟泥石流沟划分为形成区和流通-堆积区两个区域;琼阔尔尕沟泥石流沟划分为形成-流通区和堆积区两个区域;可以采取"搬迁方案+预防方案+工程防治方案"的防治措施。     

舟曲县南峪沟松散固体物源及其对泥石流的补给特征

南峪沟地处特殊的构造部位,特定的地层经长期的内外营力共同作用,形成泥石流松散固体物源。物源类型有重力堆积物和沟床中下游段松散堆积物,其分布相对较集中,对泥石流补给方式表现为坡面冲刷、崩塌、滑坍和流体冲刷;沟域面积和沟道长度与物源量没有明显的对应关系,决定泥石流补给量的主要因素是沟谷形态和山体岩石类型。     

川西红层地区泥石流特征研究——以德昌县群英村王家坡沟为例

2022年8月23日德昌县乐跃镇群英村王家坡沟暴发群发性泥石流灾害,导致群英村至太平村的乡道严重堵塞,乡道两侧的耕地及经济作物大面积受毁。为揭示此次群发性泥石流的发育规律,本文结合实地调查和遥感影像对王家坡泥石流的形成机制、动力学特征进行综合研究。研究结果表明：此次泥石流在短历时强降雨情况下,坡面入渗迅速形成地表径流聚集于沟道,水流沿程掏蚀、侧蚀沟道岸坡形成大量的沟道松散固体物质,泥石流规模呈放大趋势冲出沟口形成泥石流灾害。该泥石流沟松散堆积物动储量为1.21×104m3,主要分为沟道物源、崩滑物源、侵蚀物源3种物源类型,其中沟道物源占比最大;最后计算了不同暴雨频率条件下泥石流的流量以及冲击力,为王家坡泥石流灾害防治提供可靠的数据和相应的防治措施。     

忻州伯强沟泥石流发育特征与防治措施建议

繁峙县是山西省泥石流较发育的县市之一,五台山北麓泥石流发育特征比较典型,该泥石流沟位于五台山景区内,严重威胁当地人民生命及财产安全。本文对伯强沟进行了详细的野外调查,获取了研究区泥石流沟的基础数据资料,分析了伯强沟泥石流基本特性,通过对流域物源来源、补给长度、堵塞程度的计算,得出了该泥石流沟的发展阶段及易发程度,结合野外资料采用多因子评价公式,对伯强沟泥石流沟做出了险情等级及危险性评估,得出该泥石流沟处于形成期(青年期)—发展期(壮年期),危险性发生几率大,成灾可能性大的结论,并且针对该泥石流沟的发育特征的认识及数据分析,提出泥石流综合治理的防治对策。     

奥布公路泥石流危险性评价

作为喀喇昆仑公路的重要组成部分,奥依塔克-布伦口(简称奥布)公路受到沿线数量众多且规模较大的泥石流影响,常导致行车中断,人员和车辆安全受到威胁。在现场地质考察和走访基础上,依据ArcGIS工具对奥布公路段的15条典型泥石流沟开展了重点调查和危险性评价。首先对汇流面积、纵坡度、面积宽度比、堆积区面积和距公路距离等5个评价因子属性进行归一化处理;然后采用两层结构的层次分析法计算得到影响因子的权重,随后将属性函数与权重乘积加和,得到灾害易发性指数(DFRD);最后对泥石流危险度(DRFR)进行计算分析和危险程度分级。结果发现,高-中度危险的11条泥石流主要分布在布伦口峡谷上游、盖孜检查站和加水沟之间,构成了泥石流灾害发育较为集中且危害性较大的路段。工程上相应采用隧道、高架桥等绕避措施,取得较好成效。     

汶川震区狭陡型泥石流典型特征与防治

汶川MS 8.0强震发生6年来,震区暴发了数量众多、类型多样的泥石流灾害,其中一类可总结为"狭陡型泥石流",其特征指标及防治对策与震前常规泥石流存在显著差异,给灾后重建和灾害防治技术提出了新的命题。在对(极)重灾区泥石流活跃的五大片区(汶川、都江堰、绵竹、北川、安县)进行大量现场调查和资料分析的基础上,提出了强震区狭陡型泥石流的概念并给出定义,提炼了其在形成、活动及危害等方面的典型特征;通过工程实践,分析了其独特的治理难点及相应的防治对策,介绍了几项极具适应性和有效性的防治新技术,可为强震扰动区泥石流治理研究和工程设计提供一类新的思路和借鉴。     

中巴经济走廊泥石流活动性分析 ——以中巴公路奥布段为例

中巴经济走廊内的中巴公路奥布段泥石流频发且类型复杂,严重影响着安全出行和贸易流通。在对中巴公路奥布段沿线泥石流沟谷纵剖面形态分析的基础上,揭示其形态指数特征和活动程度,并从区域地形、地质和气象等因素方面探讨了泥石流的活动性差异成因及危害性。研究发现：公路沿线泥石流类型主要包括冰川型和降雨型两种,冰川型泥石流为27条,降雨型为26条。冰川型泥石流活动性强烈,形态指数N ≥ 1的沟谷占冰川型沟谷总数的81%,多数沟谷形态呈下凹状;降雨型泥石流活动性相对较弱,形态指数N ≥ 1的沟谷占其总数的50%,沟谷形态多呈上凸状。研究区大落差地形、不同物源供给和充沛水源条件等对泥石流的发育和活动具有重要影响,也是不同类型泥石流活动性差异的控制因素。研究结果可为研究区泥石流预测和防治提供指导,也可为中巴经济走廊区内交通工程选线和泥石流防治提供参考。     

四川木里县项脚沟“7·5”特大型泥石流特征及发展趋势分析

2021年7月5日,凉山州木里县项脚沟暴发特大型泥石流灾害。文章通过野外调查和特征参数计算,研究了本次泥石流的形成条件、暴发过程和暴发特征。根据实地考察判断,泥石流主要在森林火灾、短时强降雨和沟道地形条件等因素共同作用下暴发,为暴雨径流冲刷引发的火后泥石流。暴雨形成的洪水冲刷坡面、侵蚀沟道,导致沟道两岸坍塌滑坡,堵溃效应明显,泥石流规模扩大。项脚沟过火面积达74.61%,高烈度火烧区面积达57.98%,泥石流临界降雨强度为77.84 mm/h,累计降雨达141.60 mm。根据泥石流特征参数计算结果,此次泥石流密度范围为1.83～1.93 g/cm³,属黏性泥石流,主沟下游出口流速为7.22 m/s,峰值流量759.08 m³/s。结合雨洪法和形态调查法结果分析,此次泥石流重现周期为百年一遇。结合泥石流发育趋势,文章认为流域仍有可能暴发大型泥石流,提出了上游固坡、中游调控、下游排导的防治建议。