泥石流沟的工程地质分类方法(单一+综合指标)
泥石流沟是指在山区由于强降雨、冰雪融水、滑坡、崩塌等地质作用下形成的泥石流灾害沟谷。根据其成因、流量、堆积物特征、流域特点等多个因素,泥石流沟可以进行多维度的工程地质分类。目前对泥石流类型划分尚未统一,并且多数分类仅依据单一指标,综合反映泥石流流态特征、形成条件、物质组成、运动过程等的分类,正在受到重视。本文老白主要谈谈泥石流沟的单一指标分类,以及《岩土工程勘察规范(GB50021— 2001)》中的泥石流沟综合指标分类。
1. 泥石流沟单一指标分类
单指标分类方案较多,下面介绍常见的
1.1 水源类型
1.1.1 描述
水源类型主要指的是引发泥石流的水源来源。不同的水源类型具有不同的激发机制和泥石流特征。
1.1.2 分类及其特征
- 暴雨性泥石流:由暴雨因素激发形成的泥石流。
- 溃决型泥石流:由山水库、湖泊等溃决因素激发形成的泥石流。
- 冰雪融水型泥石流:由冰雪消融水流激发形成的泥石流。
- 泉水型泥石流:由泉水因素激发形成的泥石流。
1.2 地貌部位
1.2.1 描述
地貌部位反映了泥石流发生的区域特征。不同地貌部位的泥石流具有不同的形成机制和危害特点。
1.2.2 分类及其特征
- 山区泥石流:发生在峡谷地形,坡陡势猛,破坏性大。
- 准山前区泥石流:发生在宽谷地形,沟长坡缓势较弱,危害范围大。
1.3 流域形态
1.3.1 描述
流域形态涉及泥石流形成区、流通区、堆积区的不同分布及形态特征,不同流域形态的泥石流影响范围和危害程度不同。
1.3.2 分类及其特征
- 沟谷型泥石流:流域呈扇形或狭长条形,沟谷地形,沟长坡缓,规模大,通常能划分出泥石流的形成区、流通区和堆积区。
- 山坡型泥石流:流域呈斗状,沟短坡陡,形成区与堆积区直接相连,规模较小。
1.4 物质组成
1.4.1 描述
泥石流的物质组成直接影响其流动性、破坏力和堆积特征。不同的物质组成会导致泥石流的行为和危害程度不同。
1.4.2 分类及其特征
- 泥流:由细粒径土组成,偶夹砂砾,黏度大,颗粒均匀。
- 泥石流:由土、砂、石混杂组成,颗粒差异较大。
- 水石流:由砂、石组成,粒径大,堆积物分布性强。
1.5 固体物质提供方式
1.5.1 描述
泥石流的固体物质提供方式决定了泥石流的成分和堆积特征,这影响泥石流的规模和灾害影响。
1.5.2 分类及其特征
- 滑坡泥石流:固体物质主要由滑坡堆积物组成。
- 崩塌泥石流:固体物质主要由崩塌堆积物组成。
- 沟床侵蚀泥石流:固体物质主要由沟床堆积物侵蚀提供。
- 坡面侵蚀泥石流:固体物质主要由坡面或冲沟侵蚀提供。
1.6 流体性质
1.6.1 描述
流体性质涉及泥石流的流动特征,决定了泥石流的破坏力和流动方式。
1.6.2 分类及其特征
- 黏性泥石流:层流,有阵流,浓度大,破坏力强,堆积物分选性差。
- 稀性泥石流:紊流,散流,浓度小,破坏力较弱,堆积物分选性强。
1.7 发育阶段
1.7.1 描述
泥石流的发育阶段反映了泥石流在形成过程中的不同发展状态,具有不同的破坏性和活动特点。
1.7.2 分类及其特征
- 发育期泥石流:山体破碎不稳,泥石流日益发展,淤积速度递增,规模较小。
- 旺盛期泥石流:沟坡极不稳定,淤积速度稳定,规模大。
- 衰败期泥石流:沟坡趋于稳定,以河床侵蚀为主,泥石流呈现淤积与冲刷交替的特征。
- 停歇期泥石流:沟坡稳定,植被恢复,冲刷为主,沟槽稳定。
1.8 暴发频率 (n)
1.8.1 描述
暴发频率是指泥石流发生的频次,反映了泥石流发生的规律性和灾害可能性。
1.8.2 分类及其特征
- 极高频泥石流:n ≥ 10次/年。
- 高频泥石流:1次/年 ≤ n < 10次/年。
- 中频泥石流:0.1次/年 ≤ n < 1次/年。
- 低频泥石流:0.01次/年 ≤ n < 0.1次/年。
- 间歇性泥石流:0.001次/年 ≤ n < 0.01次/年。
- 老泥石流:0.0001次/年 ≤ n < 0.001次/年。
- 古泥石流:n < 0.0001次/年。
1.9 堆积物体积 (V)
1.9.1 描述
堆积物体积指的是泥石流沉积物的体积大小,影响泥石流的规模和破坏性。
1.9.2 分类及其特征
- 巨型泥石流:v ≥ 50 × 10⁴ m³。
- 大型泥石流:20 × 10⁴ m³ ≤ v < 50 × 10⁴ m³。
- 中型泥石流:2 × 10⁴ m³ ≤ v < 20 × 10⁴ m³。
- 小型泥石流:v < 2 × 10⁴ m³。
2.泥石流沟综合指标分类
这种分类要求综合地反映出泥石流成因、源地特征、物质组成、流体性质、危害程 度等。也有的综合分类采用多指标的概括。综合分类有利于区域泥石流资料的分级整理、 对比、分析、电子储存;多指标概括便于定量化制图。
《岩土工程勘察规范(GB50021— 2001)》附录C泥石流的工程分类即为综合分类,它主要依据多项特征和定量指标:
类别 | 泥石流特征 | 流域特征 | 亚类 | 严重程度 | 流域面积/km² | 固体物质一次冲出量/X10⁴m³ | 流量/(m³/s) | 堆积区面积/km² |
高频率泥石流沟谷 | 基本上每年均有泥石流发生,固体物质主要来源于沟谷的滑坡、崩塌。泥石流爆发强度小于2~4mm/10min。除岩性因素外,滑坡、崩塌严重的沟谷多发生黏性泥石流,规模大;反之,多发生稀性泥石流,规模小。 | 多位于强烈抬升区,岩性破碎,风化强烈。山体稳定性差。沟床和扇形地上泥石流堆积新鲜,无植被或仅有稀疏草丛。黏性泥石流沟中,下游沟床坡度大于4% | I1 | 严重 | >5 | >5 | >100 | >1 |
I2 | 中等 | 1~5 | 1~5 | 30~100 | <1 | |||
I3 | 轻微 | <1 | <1 | <30 | ||||
低频率泥石流沟谷 | 泥石流暴发周期一般在10a以上。固体物质主要来源于沟床,泥石流发生时"揭床"现象明显。暴雨时坡面产生的浅层滑坡往往是激发泥石流形成的重要因素。泥石流暴发雨强,一般大于4mm/10min。泥石流规模一般较大,性质有黏有稀。 | 山体稳定性相对较好,无大型活动性滑坡、崩塌。沟床和扇形地上巨砾遍布,植被较好,沟床内灌木丛密布。部分形地已辟为农田。黏性泥石流沟中,下游沟床坡度小于4% | I1 | 严重 | >10 | >10 | >100 | >1 |
IIz | 中等 | 1~10 | 1~10 | 30~100 | <1 | |||
IIs | 轻微 | <1 | <1 | <30 | ||||
注:1. 表中流量对高频率泥石流沟指百年一遇流量;对低频率泥石流沟指历史最大流量。 2. 泥石流的工程分类宜采用野外特征与定量指标相结合的原则,定量指标满足其中一项即可。 |