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。

工程地质岩体结构面的成因和类型

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。