第四章 泥石流精讲

泥石流的形成条件
降雨 流域环境
地形
植被
松散堆积物 （人为的、自然的） 分散补给 集中补给
泥 石 流 形 成 过 程 框 图
洪水汇流（QB） 河沟或坡面 QB＋QH＝QC rc＜1.3tf/m3 洪 水
泥沙汇流（QH）
rc≥1.3tf/m3 泥石流
泥石流形成条件：地形条件
• 形成区
三面环山，一面出口，周围山坡陡峻（30-60度）
﹥1 200
100
40
12
1 200～800
60
20
10
800～500
30
15
6
﹤500
25
15
5
青海、新疆、西藏及甘肃、宁夏 两省区的黄河以西地区
泥石流形成条件：中国泥石流分布
• 地质：近期构造活动强烈、复杂，地震频繁强度 大，崩滑现象发育 • 地势：台阶式地形转折明显处，高差悬殊，起伏 较大 • 气候：西南季风和东南季风向北、西方向推进， 遇地形升高易形成灾害暴雨，历时短，强度大 • 特点：三个带、类型齐全、活动频繁、灾害严重
分类指标 重 度 物质组成
泥流型 ≥1.60t/m3
泥石型 ≥1.30t/m3
水石(沙)型 ≥1.30t/m3
粉沙、粘粒为主， 粉沙、粘粒含量极少， 粒度均匀， 可含粘、粉、沙、砾、卵、 多为>2.0mm各级粒度， 98％<2.0mm 漂各级粒度，很不均 粒度很不均匀（水沙流较 匀 均匀） 多为非牛顿体， 有粘性， 粘度>0.3～ 0.15Pa∙s 有浓泥浆残留 较缓 多集中分布在黄 土及火山灰 地区。 多为非牛顿体，少部分也 为牛顿体，无粘性 可以是牛顿体。 有粘性的，也有无粘性的。 表面不干净，表面有泥浆 残留 较陡(>10％＝5.71o) 广见于各类地质体及堆积 体中。 表面较干净，无泥浆残留 较陡（>10％） 多见于火成岩及碳酸盐岩 地区。
在第二阶梯内山区，
1985年，哥伦比亚的鲁伊斯火山泥石流，以50公里每小时的速度冲击 了近3万平方公里的土地，其中包括城镇、农村、田地，哥伦比亚的 阿美罗城成为废墟，造成2.5万人死亡，15万家畜死亡，13万人无家可 归，经济损失高达50亿美元。
概述：泥石流的研究
• 我国自20世纪50年底开展了泥石流的研究 • 1970 Johnson提出了宾汉粘性流模型 • 1980 Takahashi提出了拜格诺膨胀模型 • 1986 Cheng提出了粘塑性流模型 • 1993 O’Brien提出了膨胀塑性流模型 • 1995年周必凡建立了粘性泥石流运动模型 • 1998 Huang提出Herschel-Bulkley-Model 以地学为基础，以数学为理论，力学机制研究为核 心，以现代高新技术为依托，集成研究； 泥石流危险性评价是泥石流危害预测的重要内容
• 泥石流：是发生在山区一种含有大量泥砂、 石块的暂时性湍急水流。 • Debris flow；mudflow • 定义从地质过程；气象水文过程来研究。 • 1997年美国旧金山召开第一次国际泥石流 会议。
在第一阶梯内青藏高原山区，物源条件充足，但因水源条件不充分，暴雨强 度和总量均较低，故属于泥石流轻度易发区。 在第三阶梯内的山区，暴雨形成强度和总量均较大，但地表植被好，物源条 件不很稳定，故为暴雨泥石流中度易发区。
中国 泥石 主要受纬向因素决定，大体可分为三区 流易 秦岭以南广大山地，属湿润高中山区，地形差异大，雨量丰沛、物源丰富， 故为暴雨泥石流极易发区。 发分 区
秦岭以北、阴山以南的第二阶梯中部地区，属半干旱、半湿润地区，有大片 黄土和部分沙漠覆盖，物源丰富，暴雨强度大而总量不足，是暴雨泥石流的 极易发区和中等易发区相间的过度区。 广大的新疆，内蒙及甘、宁一部分等第二阶梯的北部，属半干旱和干旱的高 中山区，有大片沙漠、黄土、戈壁，植被稀少，物源丰富而水源不足，故为 泥石流轻度易发区。
泥石流分类
• 流域形态化分
标准型、河谷型、山坡型
• 物质组成划分
水石流、泥石流、泥水流
• 流体性质划分
粘性、稀性
• 按照水源物源划分
暴雨、冰川、溃决 火山、破面侵蚀型、崩滑型、弃渣型
一、按照流域形态划分
标 准 型 泥石流 流域 呈扇形， 能明显划 分出形成 区、流通 区和堆积 区。
河谷型泥石流 流域呈狭长条形，固体物质来源于沟谷中 分散的坍滑体，对流通区和堆积区不能明显 分开。
• 流通区
狭窄而深切的峡谷或冲沟，谷wenku.baidu.com陡峻纵坡降大
• 堆积区
一般位于山口外或山间盆地边缘，地形较缓
泥石流形成条件：地质条件
• 地质条件决定了松散物质的来源 • 泥石流多发区都是地质构造复杂、岩石风化破碎、 新构造运动活跃、地震频发、崩滑灾害多发地段 • 堆积物成因：重力堆积、风化残积、坡积、冰水 沉积、人工弃渣、冲洪积等 • 泥石流地常见基岩：片岩、千枚岩、板岩、泥页 岩和凝灰岩等
泥石流形成条件：气象水文条件
• 强烈的暂时性地表径流 • 暴雨、冰雪、水体溃决 • 通常认为泥石流的发生与前期降雨有关，但短时 间内的集中强降雨也可以引发
可能发生泥石流的H24（D）、H1（D）、H1/6（D）的界限值表
年均降雨
H24（D）
H1（D）
H1/6（D）
代表地区（以当地统计结果为准） 浙江、福建、台湾、广东、广西、 江西、湖南、湖北、安徽及云 南西部、西藏东南部等省山区 四川、贵州、云南东部和中部、 陕西南部、山西东部、辽东、 黑龙江、吉林、辽西、冀北部、 西部等省山区 陕西北部、甘肃、内蒙古、京郊、 宁夏、山西、新疆部分、四川 西北部、西藏等省山区
泥石流工程地质研究
工程学院岩土工程与工程地质系
泥石流工程地质研究
学习要求： 1 泥石流定义及形成条件 2 泥石流的基本特征 3 泥石流的分类 4 泥石流的地貌作用过程 5 泥石流危险度区划 6 泥石流的防治
重点：
1 2 3 4 泥石流形成条件 泥石流的基本特征 泥石流的分类 泥石流的防治方法
概述：泥石流的定义
坡面型泥石流 其流域呈斗状，无明显流通区， 形成区与堆积区直接相连。
二、按泥石流的物质组成分类
水石流 一般含有非常不均匀的石块和砂砾，粘土质细粒物 质含量少，堆积物常常是很大的粗碎屑物质。 泥石流 既含有很不均一的粗碎屑成分，又含有相当多的粘 土质组粒物质，有一定的粘结性，堆积物常形成了粘 结较牢固的土石混合物。 泥流 基本上由细碎屑和粘土物质组成，粗碎屑物含量很 少，黄土高原地区分布有此类泥石流。