泥石流明洞计算书
喀什—伊尔克什坦口岸公路建设项目明洞计算书
新疆公路规划勘察设计研究院
2010-11-9
1 概述
1.1工程概况
喀什—伊尔克什坦口岸公路设置有4个明洞，主要用于遮挡、引渡公路上边坡山体所产生的泥石流地质灾害。其中1号明洞长80m，纵坡为1.61%；2号明洞长30m，纵坡为1.06%；3号明洞长80m，纵坡为1.06%；4号明洞长80m，纵坡为1.92~0.79%。4个明洞所处的地质条件相似，即分别位于4个冲沟沟口，岩体为Q2-3形成的砾岩山体，山体陡峻，高差大于300m，山体前缘为坡积群，卵石土堆积，中密，分选中等，磨圆中等，地基承载力基本容许值[fa0]=400-650kPa。山体冲沟较密集，冲沟长度一般小于3Km，但沟谷内卵石土堆积且较丰富，丰水季节，雨水汇集快，携带卵石土的冲蚀力强。泥石流每年都有发生，水量丰富的年份，泥石流次数和规模都会增加。
1.2技术标准
1）公路等级：二级公路；
2）设计速度：60公里/小时；
3）建筑限界：限宽10m（1.0＋0.5＋2×3.5＋0.5＋1.0），限高5.0m；
4）道路荷载：公路-Ⅱ级。
1.3计算依据
1）《公路隧道设计规范》（JTG D70－2004）
2）《公路工程技术标准》（JTG B01－2003）
3）《公路隧道设计细则》（JTG/T D70-2010）
4）《公路隧道施工技术规范》（JTGF60－2009）
5）《公路路线设计规范》（JTG D20－2006）
6）《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）
7）《地下工程防水技术规范》（GB 50108－2008）
8）《锚杆喷射混凝土砼支护技术规范》(GB50086-2001)
9）《公路工程抗震设计规范》（JTJ004－89）
10）《建筑工程抗震设防分类标准》（GB50223-2008）
11）《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）
12）《公路水泥混凝土路面设计规范》（JTGD40－2002）
13）《公路沥青路面设计规范》（JTG D50-2006）
14）《公路工程混凝土结构防腐蚀技术规范》（JTJ/T B07-01-2006）
15）《公路环境保护设计规范》（JTG B04-2010）《中华人民共和国工程建设标准强制性条文》（公路工程部分）
16）《公路工程基本建设项目设计文件编制办法》交公路发[2007]358号国家或地方有关部门颁布的其他相关规范、标准和规程
2 隧道明洞计算
本次计算对象为喀什-伊尔克什坦口岸公路线路4号明洞工程。该明洞设计用于穿越泥石流地段，洞顶填土上部设置排导坝，用于疏导山洪泥石流。
明洞设计起点里程K178+960，终点里程K179+040，全长80m。明洞所处地层为山前冲积扇群，地势缓倾。地基土为圆砾、卵石土，中密，分选中等，磨圆度中等，地基承载力基本容许值[fa0]=400~500kPa。
为修建该明洞，设计方案采用削坡开挖，锚、网、喷防护，锚杆为φ22砂浆锚杆，长度3m，间距1.5m×1.5m，C20喷射混凝土，φ8钢筋网，网间距20cm×20cm。由于削坡高度较大，采用两级坡方式，坡率为1：0.75，如图1所示。
5
7
.
:
1
1
:
.
7
5
图1 边坡开挖方案与衬砌断面尺寸
根据明洞所处地质、地形条件，结合初步设计方案，本次计算主要以下几个关键性指标进行分析与论证：
（1）明洞结构形式；
（2）填土高度；
（3）配筋；
（4）明洞衬砌外侧回填材料与高度 （5）地基承载能力； （6）边坡坡率
上述（1）～（3）条主要采用荷载-结构法进行分析，（4）～（6）条采用地层-结构法进行计算分析。
2.1明洞荷载-结构计算
2.1.1 计算断面的选取及计算方案
根据设计图，明洞衬砌全环采用80cm 厚C30钢筋混凝土结构，衬砌净空宽度10.5m ，高度8.05m 。断面形状采用对称行车道路中心线布置。
对明洞结构采用荷载结构法进行内力计算，填土高度按4m 计算，另外考虑排导坝截面设计尺寸（图2），泥石流高度为2.5m 。
60160
250
300
15
100
80
685
2632.163
60160
250
300100
80685
2632.326
200
80
685
1080
2629.745
20177.52020
177.52080
80
200
80685
图2 明洞洞顶排导坝设计图
2.1.2 偏压明洞衬砌荷载计算
2.1.2.1计算方法
根据公路隧道设计规范（JTGD70-2004）附录F 与附录G ，偏压明洞衬砌结构计算方法如下。
（1） 荷载计算图式
存在地面缓坡时，明洞顶部垂直荷载为偏压图式，当填土高度不大时，顶部覆土难以成
拱，一般按填土的自重进行计算，其分布图形与地面坡度一致，如图3所示。水平荷载一般根据极限破裂角按梯形分布计算，其大小等于垂直压力乘以侧压力系数。
图3 偏压计算分布图
（2）明洞拱圈回填土石垂直压力i q
i i h q 1γ=
式中，i q ——明洞结构上任意点i 的回填土石垂直压力值（kN/m 2）；
1γ——拱背回填土石重度（kN/m 3）；
i h ——明洞结构上任意点i 的土柱高度（m ）。
（3）拱圈回填土石侧压力
λγi i h e 1=
式中，i e ——明洞结构上任意点i 的侧压力值（kN/m 2）；
1γ，i h ——符号意义同前；
λ——侧压力系数，按以下两种情况计算：
1） 填土坡面向上倾斜时，按无限土体计算，侧压力系数为
1
2
2
122cos cos cos cos cos cos cos ??λ-+--=a a a a a
2） 填土坡面向下倾斜时，按有限土体计算，侧压力系数为
n
m mn
n n n --++-=
ρμρμμλsin )1(cos )(1
式中，α——设计填土面坡度角（0）；
1?——拱背回填土石计算摩擦角（0）；
ρ——侧压力作用方向与水平线的夹角（0）
； n ——开挖边坡坡率；m ——回填土石面坡率；
μ——回填土石与开挖边坡面间的摩擦系数；
（3）边墙回填土石侧压力
λγi i h e '=2
式中：2γ——墙背回填土石重度（kN/m 3；
i h '——边墙计算点换算高度（m ），12
1
h h h i i γγ+
''='； i h '
'——墙顶至计算位置的高度（m ）；
1h ——填土坡面至墙顶的垂直高度（m ）；
λ——侧压力系数，按下列三种情况进行计算：
1） 填土坡面向上倾斜时，侧压力系数为
2
222
2cos )sin(sin 1cos ?
?
?
???''-+=
a a ???λ
2） 填土坡面向下倾斜时，侧压力系数为
)
tan tan 1)(tan(tan 0200
θα?θθλ'++=
式中，2?——墙背回填土石计算摩擦角（0）。
)tan arctan(
2
1
αγγα=' 2
2222220tan /tan )tan 1(1)
tan /tan 1)(tan 1(tan tan ?α??α??θ'++'+++-=
2.1.2.2偏压荷载值计算
（1）明洞拱圈垂直压力（考虑泥石流条件）
当发生泥石流时，明洞衬砌洞顶荷载由两部分构成，分别为泥石流重量与填土自重，则洞顶垂直荷载应等于该两部分荷载之和，即泥石流填土q q +。
洞顶泥石流排导坝设计如下图所示，其流体截面设计高度坝高h 为2.5m ，取泥石流重度等于20kN/m 3，则衬砌拱顶垂直土压力为：
顶q =泥石流填土q q +=顶h 1γ+坝高泥石流h γ=22×4+20×2.5=138kPa
对于偏压型明洞，拱圈其余各点的垂直土压力可根据埋深由有限元程序自动计算得出，此处不再赘述。
（2）拱圈回填土石侧压力
设计填土面坡度为15%，换算成坡面角为α=90，取拱背回填土石计算摩擦角1?=350，侧压力作用方向与水平线夹角ρ=α=90，开挖边坡坡率n =0.75（设计坡率为1：0.75），回填土石面坡率m =6.66（设计坡度为15%），回填土石与开挖边坡面间的摩擦系数μ=0.4，将这些数值代入，则
1）填土坡面向上倾斜时，侧压力系数1λ为
=-+--=1
2
2
1221cos cos cos cos cos cos cos ??λa a a a a
0.279626
2）填土坡面向下倾斜时，侧压力系数2λ为
n
m mn
n n n --++-=
ρμρμμλsin )1(cos )(12=0.475008
明洞结构上任意点i 的侧压力值i e 根据其埋深按式λγi i h e 1=由有限元程序根据各点埋深自行计算。
（3）边墙回填土石侧压力
取2γ=22kN/m 3，墙背回填土石计算摩擦角2?=350，=='αα90，则
2
22
22220tan /tan )tan 1(1)
tan /tan 1)(tan 1(tan tan ?α??α??θ'++'+++-=
=0.487325
1）填土坡面向上倾斜时，侧压力系数1λ为
2
222
21cos )sin(sin 1cos ??
?
?????''-+=
a a ???λ=0.296425
2）填土坡面向下倾斜时，侧压力系数2λ为
='++=
)
tan tan 1)(tan(tan 0200
2θα?θθλ0.250968
边墙回填土石侧压力按式λγi i h e '=2由有限元程序根据埋深自动计算。
2.1.3 内力计算结果
采用ANSYS 有限元软件，取地层弹性抗力为70MPa/m ，填土高度为6.5m （4m 填土+2.5m 泥石流）时明洞衬砌内力计算结果如图4所示。
a) 轴力（N ）
b) 弯矩（N ×m ）
c) 剪力（N）
图4 内力计算结果
由图4可知，在偏压荷载作用下，明洞衬砌结构受力不均，左、右半幅衬砌呈现不对称分布，填土高度较高的右半幅受弯矩、轴力、剪力均较大。
2.1.4 配筋与裂缝宽度计算
2.1.4.1拱顶
根据计算结果，隧道拱顶内力标准值分别为：
M=400.3kN.m（内侧受拉），N=-529.5KN（受压），V=-69.1KN
（一）配筋计算
（1）基本资料
结构构件的重要性系数γo＝1.1轴向压力设计值N＝529.5kN
Mx＝400.3kN·mMy＝0kN·m构件的计算长度Lox＝Loy＝3000mm
矩形截面：截面宽度b＝1000mm截面高度h＝800mm
受压区纵向钢筋截面面积As'按ξ＝ξb求得
混凝土的强度等级：C30轴心抗压强度设计值fc＝14.33N/mm
钢筋抗拉强度设计值fy＝300N/mm抗压强度设计值fy'＝300N/mm
弹性模量Es＝200000N/mm相对界限受压区高度ζb＝0.550
纵筋的混凝土保护层厚度c＝50mm全部纵筋最小配筋率ρmin＝0.60%
（2）轴心受压构件验算
1）钢筋混凝土轴心受压构件的稳定系数φ
Lo/b＝Max{Lox/bx,Loy/by}＝Max{3000/800,3000/1000}＝Max{3.8,3}＝3.8≤8，φ＝1.0
2）矩形截面面积A＝b*h＝1000*800＝800000mm
轴压比Uc＝N/(fc*A)＝529500/(14.33*800000)＝0.05
3）纵向钢筋最小截面面积
全部纵向钢筋的最小截面面积As,min＝A*ρmin＝800000*0.60%＝4800mm
一侧纵向钢筋最小截面面积As1,min＝A*0.20%＝800000*0.20%＝1600mm 4）全部纵向钢筋的截面面积As'按下式求得：
N≤0.9*φ*(fc*A+fy'*As')（混凝土规范式7.3.1）
As'＝[γo*N/(0.9*φ)-fc*A]/(fy'-fc)＝[1.1*529500/(0.9*1)-14.33*800000]/(300-14.33)＝-37869mm≤As,min＝4800mm，取As'＝As,min
（3）在Mx作用下正截面偏心受压承载力计算
1）初始偏心距ei
附加偏心距ea＝Max{20,h/30}＝Max{20,27}＝27mm
轴向压力对截面重心的偏心距：eo＝M/N＝400300000/529500＝756mm
初始偏心距ei＝eo+ea＝756+27＝783mm
2）偏心距增大系数η
当偏压构件的长细比Lo/i＝3000/231＝12.99≤17.5时，可取η＝1.0 3）轴向压力作用点至纵向受拉钢筋的合力点的距离：
e＝η*ei+h/2-a＝1*783+800/2-60＝1123mm
4）为使总用钢量（As+As'）最少，可取混凝土受压区高度
x＝ξb*ho＝0.550*740＝407mm
5）当x≥2a'时，受压区纵筋面积As'按混凝土规范式7.3.4-2求得：
N*e≤α1*fc*b*x*(ho-x/2)+fy'*As'*(ho-as')
Asx'＝[γo*N*e-α1*fc*b*x*(ho-x/2)]/[fy'*(ho-as')]
＝[1.1*529500*1123-1*14.33*1000*407*(740-407/2)]/[300*(740-60)]
＝-12135mm＜As1,min＝1600mm，取Asx'＝1600mm
为充分利用As'，重新计算混凝土受压区高度x
6）混凝土受压区高度x
当已知As'，受压区高度x可由混凝土规范式7.3.4-2求得：
N*e≤α1*fc*b*x*(ho-x/2)+fy'*As'*(ho-as')
K＝ho^2-2*[γo*N*e-fy'*As'*(ho-as')]/(α1*fc*b)
＝740^2-2*[1.1*529500*1123-300*1600*(740-60)]/(1*14.33*1000)
＝501897mm
x＝ho-K^0.5＝740-501897^0.5＝32mm
7）当x＜2a'时，受拉区纵筋面积As可按混凝土规范公式7.2.5求得：
N*es'≤fy*As*(ho-as')
es'＝η*ei-h/2+as'＝1*783-800/2+60＝443mm
Asx＝γo*N*es'/fy/(ho-as')＝1.1*529500*443/300/(740-60)
＝1264mm＜As1,min＝1600mm，取Asx＝1600mm
（二）裂缝宽度计算
通过配筋计算确定受拉区每延米配筋为5φ25，据此进行截面裂缝宽度计算。（1）基本资料
1）矩形截面偏心受压构件构件受力特征系数αcr＝2.1
截面尺寸b×h＝1000×800mm受压构件计算长度lo＝3000mm 2）纵筋根数、直径：第1种：5Φ25
受拉区纵向钢筋的等效直径deq＝∑(ni*di^2)/∑(ni*υ*di)＝25mm
带肋钢筋的相对粘结特性系数υ＝1
3）受拉纵筋面积As＝2454mm钢筋弹性模量Es＝200000N/mm
4）最外层纵向受拉钢筋外边缘至受拉区底边的距离c＝50mm
纵向受拉钢筋合力点至截面近边的距离as＝62.5mmho＝737.5mm 5）混凝土抗拉强度标准值ftk＝2.01N/mm
6）按荷载效应的标准组合计算的轴向力值Nk＝529.5kN
按荷载效应的标准组合计算的弯距值Mk＝400.3kN·m
轴向力对截面重心的偏心矩eo＝Mk/Nk＝400299988/529500＝756mm
（2）最大裂缝宽度验算
1）按有效受拉混凝土截面面积计算的纵向受拉钢筋配筋率ρte，按下式计算：ρte＝As/Ate（混凝土规范8.1.2－4）
对矩形截面的偏心受压构件：Ate＝0.5*b*h＝0.5*1000*800＝400000mm
ρte＝As/Ate＝2454/400000＝0.00614
在最大裂缝宽度计算中，当ρte＜0.01时，取ρte＝0.01
2）按荷载效应标准组合计算的纵向受拉钢筋的等效应力σsk，按下列公式计算：
偏心受压：σsk＝Nk*(e-z)/(As*z)（混凝土规范8.1.3－4）
使用阶段的轴向压力偏心距增大系数ηs，
当lo/h＝3000/800＝3.75≤14时，取ηs＝1.0
截面重心到纵向受拉钢筋合力点的距离ys
ys＝0.5*b*h^2/(b*h)-as＝0.5*1000*800^2/(1000*800)-62.5＝338mm
轴向压力作用点至纵向受拉钢筋合力点的距离e，按混凝土规范式8.1.3－6计算：e
＝ηs*eo+ys＝1*756+338＝1093mm
受压翼缘面积与腹板有效面积的比值γf'，对于矩形截面，γf'＝0
纵向受拉钢筋合力点至截面受压区合力点的距离z，按混凝土规范式8.1.3－5计算：
z＝[0.87-0.12*(1-γf')*(ho/e)^2]*ho
＝[0.87-0.12*(1-0)*(738/1093)^2]*738＝601mm
σsk＝Nk*(e-z)/(As*z)＝529500*(1093-601)/2454/601＝177N/mm
3）裂缝间纵向受拉钢筋应变不均匀系数ψ，按混凝土规范式8.1.2－2计算：ψ＝1.1-0.65*ftk/(ρte*σsk)＝1.1-0.65*2.01/(0.01*177)＝0.361
4）最大裂缝宽度ωmax，按混凝土规范式8.1.2－1计算：
ωmax＝αcr*ψ*σsk*(1.9*c+0.08*deq/ρte)/Es
＝2.1*0.361*177*(1.9*50+0.08*25/0.01)/200000＝0.198mm
最大裂缝宽度小于0.3mm（背水面），满足规范要求。
2.1.4.2 关键点内力与裂缝宽度
除拱顶外，其余各关键点的内力与裂缝宽度计算过程与上节相同，不再赘述，此处直接给出计算结果，如表1所示。关键点位置标识图如图5所示。
表1 明洞衬砌关键点受力及配筋计算表
位置
M
/kN×m
N
/kN
Q
/kN
承载力配筋
/mm2
裂缝宽度
/mm
裂缝控制配筋
/mm2
拱顶400 530 69.1 5φ25 0.198 5φ25 左拱脚351 1030 2.5 5φ25 不控制——右拱脚387 1090 22 5φ25 不控制——左墙脚550 748 626 5φ25 0.070 10φ25 右墙脚600 738 653 5φ25 0.116 10φ25 仰拱429 823 12 5φ25 0.045 10φ25
图5 关键点位置标识图
2.1.5 小结
通过上述荷载-结构法分析，对设计方案提出以下建议：
（1）在缓坡条件下，尽管存在一定偏压，但采用对称分布的全环钢筋混凝土结构形式可行，设计厚度80cm、C30混凝土能够保证结构安全。
（2）填土高度可按排导坝基底至明洞拱顶为4m设置，无排导坝地段按填土高度6.5m处理。
（3）配筋与裂缝宽度分析结果表明，拱圈部受拉区每延米配筋可按5φ25设置，边墙与墙脚与仰拱因承载大，可按10φ25设置。
2.2 明洞地层-结构计算
采用FLAC有限差分数值软件，按地层结构法进行削坡、坡面防护、施做明洞衬砌、回填土石等全过程数值仿真模拟。计算的目的是为了评价设计方案中坡率大小是否合适、地基应力大小是否满足承载能力要求、边墙外侧回填材料与回填高度取值等关键性参数。2.2.1 软件基本分析原理
本次计算所使用的软件为FLAC，由于该程序特别适用于岩土工程问题分析，推出以后立即受到重视，目前是国际上获得广泛认可的大型岩土工程专用软件。
FLAC 程序是一个广义的地质力学的数学模型，它使用显式有限差分法来求解运动基本方程。FLAC程序所用的显式计算循环，如图6所示。拉格朗日元法是一种利用拖带坐标系分析大变形问题的数值方法，并利用差分格式按时步积分求解。随着构形的不断变化，不断更新坐标，允许介质有较大的变形。FLAC用差分方法求解，因此首先要生成网格。将物理网格（图7）映射在数学网格（图8）上，这样数学网格上的某个编号为（i,j）的节点就与物理网格上相应的节点坐标（x,y）相对应。
对每一单元：
在每一时间步长中：本构定律
运动定律
由失衡力决定节点的速度分量由速度的积分求解节点的位移
由单元应力决定节点上的失衡力由节点速度确定应变率由本构方程确定应力分量
对每一节点：
图6 FLAC 显式计算循环
x,y
i , j
图7 物理网格 图8 数学网格
假设某一时刻各个节点的速度为已知，则根据高斯定理可求得单元的应变率，进而根据材料的本构定律可求得单元的新应力。
根据高斯定理，对于函数F 有：
dV x F
d Fn V
i
S B
i ?
?
??= (1)
(1)式中，V 是函数求解域（或单元）的体积；B 是V 的边界；i n 是V 的单位外法线矢
量。
定义梯度
i
x F
??的平均值为： dV x F
V
x F V i i ?
??>=??<
1
(2)
(2)式中，< >表示求平均值。
对于一个具有N 条边的多边形，(2)式可写成对N 条边求和的形式：
i
i
N
i i S
n F V
x F ?>=??<
∑1 (3)
(3)式中，i S ?是多边形的边长；i F 是F 在i S ?上的平均值。
假定以速度i u
代替式(3)中的i F ，且i u 取一条边两端的节点(即差分网格的角点)a 和b 的速度平均值，则：
j
i b i N
a i j i x u
u u
V
x u ??≈+>=??<
∑
)][(21
(4)
对于三角形单元(图9)：
c
4
1
2
3
a
b 积分路径
单元
形心
图9 计算单元示意图 图10 积分路径
])()()[(21
)()4()3()()3()2()()2()1(c i j i i b i j i i a i j i i j i S n u u S n u u S n u u
V
x u ?++?++?+>=??<
(5)
同理可求得>??<
i
j x u 值。
由几何方程可求得单元的平均应变增量：
t
x u x u e i
j j i ij ?>??<+>??<>=?<][21 (6)
由广义虎克定律，各向同性材料的本构方程为：
ij
ij ij δλθμεσ?+=2 (7)
(7)式中，μλ,为拉梅常数；332211εεεεθ
++==ij ，即体积应变：
??
?≠==)
(0
)(1
j i j i ij δ
因此单元的平均应力增量可表达为(8)式：
ij
ij ij I E
δν
θλδσ1+
>?<>=< (8)
同时，若以应力表示应变，则其本构关系为：
ij
ij ij I E E e δν
σν11+>?<+>=
< (9)
(9)式中，ν为泊松比；E 为弹性模量；1I 为应力第一不变量。
这样，通过上述各式的迭代求解，便可求出每一迭代时步相应各单元的应力和应变值。
t
t
u F
u u
图11 FLAC 中的计算循环
2.2.2 岩体力学模型
本次计算分析中岩体力学模型采用理想弹塑性本构关系，服从Mohr －Coulomb 屈服准则。Mohr －Coulomb 的破坏准则是张拉剪切的综合组合。假设给三个主应力编号，定义如下：
321σσσ≤≤
图12 Mohr －Coulomb 破坏准则
这个准则可以用图12来解释，用Mohr-coulomb 破坏准则描绘从点A 到点B 破坏包络
线。
0=s f ，即
φφσσN c N f s 231+-=
用式
0=s f 张拉破坏准则描绘从B 点到C 点的包络线：
t t f σσ-=3
式中，φ是摩擦角，c 是粘集力，t
σ是张拉强度，且有
)sin(1)sin(1φφφ-+=
N
张拉强度不超过3σ值。最大值由下式给定：
φ
σtan max c
t =
分别用两个定义剪切塑性流动和张拉塑性流动的函数s
g 和t
g
描述势函数。函数
s g 有如下形式：
ψσσN g s 31-=
式中，ψ是膨胀角
)sin(1)
sin(1ψψψ-+=
N
函数
t g 符合相关流动法则，写成：
3σ=t g
用式0),(31=σσh 给定流动法则唯一的定义，如下图13，写成：
)(13P P t a a h -+-=σσσ
式中，P
a 和P
σ由下式定义的常数：
φφN N a P ++=21
φ
φσσN c N t P 2-=
图13 Mohr-Coulomb 流动法则定义的破坏应力范围
当发生破坏时，是根据平面),(31σσ内的区域1与区域2来进行判断的，根据h=0平面来进行判断。如果是在区域1时，发生剪切破坏，则应力点落在
0=s f 上，采用流动
势函数s
g 来进行判别；如果是在区域2时，发生张拉破坏，应力点落在0=t
f 上，采用
流动势函数t
g 来进行判别。
2.2.3 仿真模型展示
根据有限离散的方法，数值模型左、右水平边界距离衬砌外边墙距离取35m ，约3.5D ，边界采用水平位移约束；模型底部距离衬砌底部30m ，底部边界采用竖向位移约束；顶部地表除建筑荷载外，其余为自由约束。仿真模型如图14所示。
计算中，坡面锚杆采用cable （索）单元模拟，明洞衬砌采用beam （梁）单元模拟。明洞边墙外侧边坡按1：0.75进行削坡，洞顶填土为6m ，地面缓坡坡度15%。
LEGEND
2-Jan-11 12:59
step 24200
1.114E+03 2E 1 Marked Gridpoints 4.700 4.800 4.900 5.000 5.100 5.200 5.300 5.400 5.500 5.600 (*10^2) 1.120 1.130 1.140 1.150 1.160 1.170 1.180 1.190 1.200 (*10^3) JOB TITLE : s 图14 计算模型有限差分网格图 计算参数选取如表2所示。 表2 地层力学计算参数 名 称 E /MPa μ γ /kN/m 3 c /kPa Φ /o 中密卵石土 50 0.3 22.0 0.0 40 5%水泥稳定砂砾回填 50 0.3 22.0 2.0 30 基底砾石层 500 0.3 23.0 1.0 45 明洞衬砌 31 x103 0.2 25.0 — — 2.2.4 计算结果 （1）过程一：放坡及边坡支护 LEGEND 2-Jan-11 12:35 step 10000 1.114E+03 User_2:new2User:new1Cable plot 4.700 4.800 4.900 5.000 5.100 5.200 5.300 5.400 5.500 (*10^2) 1.120 1.130 1.140 1.150 1.160 1.170 1.180 1.190 1.200(*10^3) JOB TITLE : aaaa 图15 放坡及施做锚网喷支护后模型图 LEGEND 2-Jan-11 12:35 step 10000 1.114E+03 4.654E+02 5.610E+02X-displacement contours -2.50E-02 -1.50E-02 -5.00E-03 5.00E-03 1.50E-02 2.50E-02 Contour interval= 5.00E-03 4.700 4.800 4.900 5.000 5.100 5.200 5.300 5.400 5.500 (*10^2) 1.120 1.130 1.140 1.150 1.160 1.170 1.180 1.190 1.200 (*10^3) JOB TITLE : aaaa LEGEND 2-Jan-11 12:35 step 10000 1.114E+03 2.50E-02 -1.50E-02 -5.00E-03 5.00E-03 1.50E-02 2.50E-02Contour interval= 5.00E-03 1.120 1.130 1.140 1.150 1.160 (*10^3) JOB TITLE : aaaa 图16 边坡水平位移场图（m ） LEGEND 2-Jan-11 12:35 step 10000 1.114E+03 Contour interval= 5.00E-03 4.700 4.800 4.900 5.000 5.100 5.200 5.300 5.400 5.500(*10^2) 1.120 1.130 1.140 1.150 1.160 1.170 1.180 1.190 1.200 (*10^3) JOB TITLE : aaaa LEGEND 2-Jan-11 12:35 step 10000 1.114E+03 Y-displacement contours -2.00E-02 -1.50E-02 -1.00E-02 -5.00E-03 0.00E+00 5.00E-03 1.00E-02 1.50E-02 2.00E-02 Contour interval= 5.00E-03 1.120 1.130 1.140 1.150 1.160 1.170 (*10^3) JOB TITLE : aaaa 图17 边坡垂直位移场图（m ） L E G E N D 2-J a n-11 12:35 s t e p 10000 1.114E +03 * a t yi e l d i n s he a r o r vo l.X e l a s t i c , a t yi e l d i n p a s t C a b l e P l o t C a b l e L o c a t i o ns B o und a r y p l o t 0 2E 1 4.700 4.800 4.900 5.000 5.100 5.200 5.300 5.400 5.500 1.120 1.130 1.140 1.150 1.160 1.170 1.180 1.190 1.200 (*10^3) L E G E N D 2-J a n-11 12:35 s t e p 10000 1.114E +03 * a t yi e l d i n s he a r o r vo l.X e l a s t i c , a t yi e l d i n p a s t C a b l e P l o t C a b l e L o c a t i o ns B o und a r y p l o t 0 2E 1 1.120 1.130 1.140 1.150 1.160 1.1 (*10^3) J O B TITL E : a a a a 图18 边坡塑性区分布图 LEGEND 2-Jan-11 12:35 step 10000 1.114E+03 Axial Force on Structure Max. Value # 1 (Cable) -4.253E+03# 2 (Cable) -1.476E+04# 3 (Cable) -2.490E+04# 4 (Cable) -3.472E+04# 5 (Cable) -3.941E+04# 6 (Cable) -7.194E+03# 7 (Cable) -2.157E+04# 8 (Cable) -3.416E+04# 9 (Cable) -1.995E+04#10 (Cable) -3.589E+04#11 (Cable) -4.517E+04#12 (Cable) -5.233E+04#13 (Cable) -6.450E+04#14 (Cable) -7.272E+04#15 (Cable) -7.189E+04#16 (Cable) -7.355E+04 4.700 4.800 4.900 5.000 5.100 5.200 5.300 5.400 5.500 (*10^2) 1.120 1.130 1.140 1.150 1.160 1.170 1.180 1.190 1.200 (*10^3) JOB TITLE : aaaa LEGEND 2-Jan-11 12:35 step 10000 1.114E+03 Structure Max. Value # 1 (Cable) -4.253E+03# 2 (Cable) -1.476E+04# 3 (Cable) -2.490E+04# 4 (Cable) -3.472E+04# 5 (Cable) -3.941E+04# 6 (Cable) -7.194E+03# 7 (Cable) -2.157E+04# 8 (Cable) -3.416E+04# 9 (Cable) -1.995E+04#10 (Cable) -3.589E+04#11 (Cable) -4.517E+04#12 (Cable) -5.233E+04#13 (Cable) -6.450E+04#14 (Cable) -7.272E+04#15 (Cable) -7.189E+04#16 (Cable) -7.355E+04 1.120 1.130 1.140 1.150 1.160 1.170 (*10^3) JOB TITLE : aaaa 图19 边坡锚杆轴力图（N ） 由图15~图19分析可知： （1） 在1：0.75的坡率及喷锚网支护下，边坡尚能保持稳定，最大水平位移2.5cm ，最大垂直位移2cm ； （2） 由于坡体为卵石土及砾石层，塑性区已经沿坡面一定深度发生，二级边坡塑性区深度约4~5m ，而设计锚杆长度3.0m ，设计锚固深度不够； （3） 由于放坡高度较大，二级边坡处锚杆受力较大，且塑性区在整个边坡有贯通 的趋势，表明卵石土边坡稳定性较差，建议采取反压回填等措施稳定边坡。 （2）过程二：施作明洞衬砌及回填土石 LEGEND 2-Jan-11 12:59 step 24200 1.114E+03 User_2:new2User:new1User_3:new3Cable plot 4.700 4.800 4.900 5.000 5.100 5.200 5.300 5.400 5.500 5.600 (*10^2) 1.120 1.130 1.140 1.150 1.160 1.170 1.180 1.190 1.200 (*10^3) JOB TITLE : aaaa 图20 施作明洞衬砌及回填土石后模型图 干线公路灾害防治试点工程 技术指南 （试行） 中华人民共和国交通部 二○○六年八月 目录 1 总则2 2 灾害调查和评估2 2.1泥石流和水毁 4 2.2路基病害7 3 防治工程设计9 3.1水毁防治工程10 3.2泥石流防治工程 (14) 3.3路基病害防治工程 (15) 4施工17 5 工程验收19 6 效果评估和总结20附录泥石流相关计算方法21 1 总则 1.1 为提高公路抗灾能力，指导干线公路灾害防治工程试点工作的实施，特制定本技术指南。 1.2 公路灾害防治工程是通过增设和完善公路的灾害防护设施为重点，对公路边坡、路基、桥梁构造物和排（防）水设施进行综合整治，以提高公路抗灾能力的专项工程。 1.3 公路灾害防治试点工程的实施应按照“安全、耐久、节约、和谐”的原则，贯彻“预防为主、防治结合、因地制宜、综合治理”的方针，对公路灾害防治工程采取综合措施进行整治。 鼓励技术创新和采用经过论证的新技术、新材料和新工艺。 1.4 通过实施公路灾害防治试点工程，提高试点路段的抗灾能力、通行能力和行车安全水平，探索总结适合我国国情的公路灾害防治工程技术措施和组织实施方法，为全面实施积累经验。 1.5 本指南适用于干线公路灾害防治试点工程的实施。 1.6 干线公路灾害防治试点工程的实施，除应符合本指南外，还应符合国家有关标准的规定。 2 灾害调查和评估 2.1 泥石流和水毁 2.1.1水毁调查与评估，必须进行水毁形成条件调查，通过现场勘察认识所在河段的类型及河床变形、地质构造等特点，再结合灾害工程特点，研究水毁的原因。水毁和泥石流都具有冲击、侵蚀、携带、淤积等破坏能力，但形成机理和流体性质完全不同。 2.1.2洪水与暴雨时空关系密切，以重复发生、夜间多发为特征。其危害的方式包括冲刷、侵蚀、冲击、淤积、淹没、漫流改道为主，具有突发、集中、历程短、成灾快的特点。调查评估的重点是洪水发生的时间、历程、流量、频率等。 2.1.3洪水调查的内容和方法见表2.1.3。 表2.1.3 洪水调查的内容和方法 2.1.4洪水流量计算根据实地条件采用比降法、急滩法或卡口法。河道顺直、沟床稳定、纵坡和糙率一致的河段，可采用满宁公式计算；由稳定流变为急流的沟床纵坡变化的河段，可采用急滩法计算；河道变窄的峡谷河段，可采用卡口法计算。 2.1.5设防洪峰流量计算，有可靠暴雨和水文资料情况下，根据统计分析确定；没有可靠资料情况下，可利用邻近地区资料移植分析计算。在山区条件下，推算小概率洪水的可靠性较差。对于频繁发生洪水灾害的重灾区，可能的最大洪水推荐采用暴雨放大、移植或叠加的方法预测最大洪水。 2.1.6泥石流暴发突然，速度快，历时短，破坏力大，能将大量固体物质冲出山外，对路基、桥涵、隧道及其附属构造物堵塞、淤理、冲刷、撞出，造成直接破坏；也可淤塞河道，迫使 第二节 泥石流流量计算 1）频率为P 的暴雨洪水流量计算（P Q ） 泥石流峰值流量与沟谷清水洪峰流量有关，而清水洪峰流量的大小又取决于暴雨量的大小。此次一片区泥石流沟谷清水洪峰流量按部分汇流公式计算，其公式为： P Q =0.278KiF （2-1） 式中：P Q —清水洪峰流量（m 3/s ） F —流域面积（km 2）； i —1h 面雨量（mm ）； K —汇流系数，查青海省水文图集，取为0.8。 2）频率为P 的泥石流峰值流量计算（C Q ） 按照泥石流与暴雨同频率、且同步发生、计算剖面的暴雨洪水设计流量全部转变成泥石流流量的前提下，首先按水文方法计算出剖面不同频率下的小流域暴雨洪峰流量，然后选用堵塞系数，按下列公式进行泥石流流量 C Q 计算。 C P C C D Q Q ?+=)1(φ （2-2） 式中： C Q —频率为P 的泥石流峰值流量（m 3/s ） ； P Q —频率为P 的暴雨洪水设计流量（m 3/s ）； C φ—泥石流泥沙修正系数， )/()(C H S C C γγγγφ--=； C γ—泥石流容重（t/ m 3）； S γ—清水的比重（t/ m 3），取值为1.0； H γ—泥石流中固体物质比重（t/ m 3），取值为2.65； C D —泥石流堵塞系数，取1.1。 利用上述公式计算出的各沟泥石流出山口峰值流量见下表5-3。 表5-3 热藏龙哇、龙藏沟泥石流流量计算表 沟名及编号 设计 频率 K i (mm) F （km 2） Qp (m 3/s) Dc C φ Qc (m 3/s) 热藏龙哇沟 2% 0.8 20.3 1.6 7.22 1.1 0.511 12.00 第二节中国的地质灾害 【教学目标】 1．基于地图分析，说明中国地震、滑坡、泥石流的地理分布。 2．从地震、滑坡、泥石流灾害生成关联上，理解西南区地质灾害链发性和灾情严重的原因。 3．结合中国人口分布特点，分析地震灾情和特点。 【教学重、难点】 重点：各种地质灾害的成因、分布及危害 难点：西南地区地质灾害多发的原因 【基本知识】 一、我国地质灾害形成原因和多发区 多发区主要分布于西南地区地区，特别是青藏高原、云贵高原以及四川盆地的过渡地带，是地震、滑坡、泥石流等地质灾害的主要分布区。 二、地震灾害 1、我国地震分布特点：西多东少 （1）四个地震多发区：青藏、新疆、华北和台湾。地震带的分布基本上遵循活动性断裂带的分布。[来源:学&科&网Z&X&X&K] 思考：从板块构造角度分析青藏、新疆、华北和台湾四个多发区地质灾害的成因。 华北区、台湾地区地震多发的成因是该区处在亚欧板块和太平洋板块的交界带。地壳活动强烈。西南地区地震、滑坡、泥石流多发的成因是由于印度洋板块和亚欧板块的挤压碰撞。 （2）一个地震带：南北地震带 2、我国地震灾情特点：东重西轻 （1）灾情总体特征——东重西轻 思考：唐山灾情严重的原因。 自然因素主要有：a与震中距有关，唐山位于华北地震带，此次地震震中位于市区； b与震发的时间有关，凌晨震发，逃生的机会少。 人为因素主要有：c与人口密度有关，唐山是百万以上人口的大城市； d与建筑物的抗震系数有关，房屋抗震系数小 e与人的防震意识弱有关。 （2）灾情变化趋势——因地震死亡人数减少，经济损失却有加重趋势 思考：我国近年来死亡人口下降与经济损失上升的原因。[来源:学。科。网] (中国经济飞速发展，单位面积上的资产密度加大了，灾害的经济损失呈上升趋势；地震的预测、建筑物的加固、人的防震意识加强，使人员的伤亡减少。)。 3、地震灾情隐患严重 我国地震的震源浅、烈度高。 思考：为什么我国地震西多东少，地震灾情却东重西轻? 以东经105°为界，我国西部地区主要是亚欧板块与印度洋板块的相互作用区，不仅地质构造复杂，而且地壳运动特别活跃，是世界大陆地震最强烈、多发和密集的地区。而东部地区除了沿海以及华北外，大部分地区相对稳定，故地震较少。 1.泥石流水文参数计算 1.1 计算断面的确定 泥石流计算断面的选择主要为流域内典型断面。 1.2 计算公式和参数 主要计算公式及参数取自《四川省水文手册》、《泥石流灾害防治工程设计规范》（DZ/T0239－2004）以及《泥石流灾害防治工程勘查规范》（DT/T0220－2006）。根据泥石流防治工程的需要，对泥石流流体重度、流速、流量、一次冲出量、一次固体冲出物质总量、泥石流整体冲压力、爬高、最大冲起高度、弯道超高等进行计算和校核。 1.3 主要参数校核 1.3.1 短历时暴雨公式 当t＜1小时 H tp=S p·t1-n1P n1p=a1+b1·lgp 当t=1-24小时 H tp=S p·t1-n2p n2p=a2+b2·lgp S p=H24p·24n2p-1 1.3.2 长历时暴雨公式 当T=1-7日 H Tp=H24p·T mp m p=a+b·lgp 式中：H tp——短历时t小时的设计暴雨量（mm）； H Tp——长历时t日的设计暴雨量（mm）； H24p——年最大24小时的设计暴雨量（mm）； n1p、a1、b1——短历时（t＜小时）设计暴雨的公式指数及其参数； n2p、a2、b2——短历时（t=1-24小时）设计暴雨公式指数及其参数； m p、a、b——长历时（t=1-7日）设计暴雨的公式指数及其参数，据四川省水文手册附图2-9、2-10查得a=0.45, b=0.01； p——设计频率（%）； S p——设计暴雨雨力（mm/小时）； 计算结果见下表： 单位：mm 表1-1各种历时设计暴雨量 1.3.3 洪水 ①洪峰流量计算 由于棉簇沟泥石流无洪水实测资料，只能用间接法求得洪峰流量，根据暴雨资料，用推理公式计算最大流量，计算成果汇总见表 门头沟区龙凤岭废弃矿山生态修复试验示范工程 由门头沟区水土保持试验站等单位完成。门头沟区内矿藏丰富，其中以煤、石灰石储量大、分布广，并有近700年的开采历史。经调查，截止到2004年底区内废弃矿山133个，总占地面积866.65公顷，弃渣总量144190立方米。这些矿山企业大都分布在108、109国道两侧和名胜风景区沿线，大量煤矸石山和采石弃渣由于无人管理，天长日久经过风吹日晒雨淋，风化分解，形成沙土，大风吹过，扬尘四起，不仅影响人们的生产生活，而且造成了严重的生态环境问题；堆放在山坡和沟道的大量煤矸石和采石弃渣，为泥石流和山洪的爆发提供了大量的物质条件，极易产生泥石流，给人们生命和财产构成很大的威胁；另一方面，光岩裸地散布于区内主要景点和交通要道沿线，形成山体之中的斑秃，影响了区内的景观效果，给旅游业发展带来不利的影响。多年无序开采，使得山体伤痕累累，远远望去就像人头上长的“牛皮癣”一样，让人心痛。 作为首都的西部屏障，如何治理废弃煤矿、采石场以及河道荒滩，以遏制风蚀危害，防治水土流失，实施生态修复已到了刻不容缓的地步。该项目于2005年开始进行水土保持生态修复工程试验示范，为改善生态环境，营造“空气清新、环境优美、生态良好、人居和谐”的“新北京”，承办“绿色奥运”作了有益的探讨。 修复前后 该项目采用的技术原理：项目将紧紧围绕工程建设目标，通过结合重点工程建设，进行单项技术成果的直接应用，及成熟技术的组装、配套与集成，解决工程中各项技术难题，建立具有高科技含量和示范价值的模式区，向周边辐射推广。 并通过建立一定面积的试验示范区，进行初步成果的中试、开展科学研究、积累基础数据与资料，加快门头沟区生态修复工程建设，为切实提高工程科技含量、确保工程质量提供技术保障。 该项目的关键技术创新点：试验示范工程在治理中应用了双向格栅、生态植被毯、植生基材喷附等技术，具有一定的创新性；提出的植物品种选择和品种组合模式，为本地区大范围公路边坡、采石厂、矸石山的水土保持与生态修复提供了科学技术支撑，具有较突出的推广应用价值，目前已达到国内领先水平。十种技术创新组合示范如下： ①简易植被恢复基材喷附；②挂双向格栅＋植被恢复基材喷附＋生态植被毯；③挂三围网＋植被恢复基材喷附；④生态植被袋生态防护；⑤客土大苗造林； ⑥浆砌石坡脚挡墙＋攀缘植物垂直绿化；⑦生态植被毯铺设；⑧生态灌浆＋植被毯铺设；⑨清淤土整地＋撒播植物种子；⑩岩面容器苗垂直绿化。 该项目经过示范、辐射与推广，能够明显改善当地生态环境，提升景观效果，增添旅游亮点，增加旅游价值，扩大农民的收入，促进乡村经济的发展；同时还会减小或消除风沙、水土流失、滑坡、泥石流等生态灾害，间接地带来更大的经济效益。 中国滑坡、泥石流分布现状分析 摘要：通过对我国已发生的滑坡.泥石流的了解。和对滑坡.泥石流的形成的原因的分析，对滑坡.泥石流异同特点的分析以及怎样去防等等的讲述，呼吁我们要爱护我们的地球。 关键词：滑坡泥石流原因依据防 一.滑坡泥.石流的简介 汶川特震给我国造成了严重损失地震过后连续发生严重的泥石流和滑坡自然灾害引起了各界的关注。众所周知发生在我国甘南地区的“舟曲泥石流”引起了世界人民的关注，我们人类要沉痛的记住这个血的教训。' 泥石流式山区常见的一种自然灾害常对山区的城镇村庄铁路公路农田水利设施等造成严重危害 当泥石流发生时洪流中有大量泥沙石块混合成一股黏稠的泥浆像脱缰的野马一般沿陡坡奔腾而下来势凶猛历时短暂破坏力大其中泥沙石块的体积含量一般大于10%．有时高达80%_．流速一般为5~7 m/s，有时高达80 m/s．泥石流因流速快黏度大其侵蚀搬运堆积过程特别迅速在数分钟到数十分钟即可将数十万立方米至数千万立方米土石搬出沟口并摧毁或掩埋沿途房屋道路农田及一切工程设施造成重质灾害所到之处良田变荒漠房屋变废墟给人类的生命财产造成极大的威胁 而滑坡是指斜坡上的土体或者岩体受河流冲刷地下水活动地震等因素影响在重力作用下沿着一定的软弱面或者软弱带整体或者 分散地顺坡向下滑动的自然现象俗称、走山、垮山、地滑、土溜、“山剥皮”等根据滑坡体的体积将滑坡分为4个等级小型滑坡．滑坡体积小于l×l05m3．中型滑坡滑坡体积为1x105~1x106m3型滑坡滑坡体积为1x106~1x107m3．巨型滑坡滑坡体积大于1x107m3．根据滑坡的滑动速度分为4类．蠕动型滑坡人们凭肉眼难以看见其运动只能通过仪器观测的滑坡慢速滑坡每天滑动数厘米至数十厘米人们凭肉眼可直接观察到的滑坡中速滑坡．每小时滑动数十厘米至数米的滑坡高速滑坡每秒滑动数米至数十米的滑坡。 泥石流的形成原因很复杂主要有三个必要条件地质条件它是泥石流形成的因包括地质构造和岩石的性质有些岩石很容易风化破裂为泥石流提供大量的固体物质直接影响泥石流的形成和发展地貌条件主要是地形倾斜度的大小实际考察得知倾斜度必须大于15。．才可能发生泥石流而倾斜度越大泥石流带来的灾害越严重水源条件它是泥石流发生的不可缺少的条件主要来源于暴雨和融雷造成的 洪水水流的流量和速度越大灾害越严重 产生滑坡的基本条件是斜坡体前有滑动空间两侧有切割面例如中国西南地区特别是西南丘陵山区最基本的地形地貌特征就是山体众多山势陡峻沟谷河流遍布于山体之中与之相互切割因而形成众多的具有足够滑动空间的斜坡体和切割面滑坡灾害频繁出现 地震对滑坡的影响很大首先是地震的强烈作用使斜坡土石的部结构遭到破坏并发生变化原有的结构面裂松弛地震同样使地下水也发生较大变化特别是地下水位的突然升高或降低对斜坡稳定是 地质工程灾害案例 2005年5月9日山西省吉县吉昌镇桥南村黄土崩塌灾害2005年5月9日23时，山西省吉县吉昌镇桥南村水洞沟209国道右侧发生一起大型黄土崩塌地质灾害。此次灾害造成24人被掩埋，209国道吉县至乡宁段完全中断。崩塌体长约220m，宽约15-30m，顶部标高943m左右，底部标高863m，崩塌体高度约80m，体积约60万m3。 灾害发生后，国土资源部地质环境司、山西省国土资源厅有关领导带领技术人员于5月10日先后到达现场。经实地初步调查和听取中共临汾市委、临汾市人民政府和现场抢险指挥部的情况介绍，对本次黄土崩塌地质灾害的特征、成因和抢险工作形成了初步建议。 1、崩塌原因初步分析 据现场调查，崩塌体岩性上部为第四系中更新统（Q3）黄土状粉土，厚度35m左右，结构松散，遇水具湿陷性；中下部为第四系中更新统（Q2）粉质粘土，土质较均匀，厚度45m左右。 黄土体柱状节理发育，易于降水渗流冲蚀，长期的溶蚀作用发育多处落水洞，直径达数米，破坏了黄土山体的整体稳定性。 这类土体一旦受到扰动或产生塌落，其崩积物结构变得非常松散，在受到开挖扰动时临空面极易发生塌落破坏，孕育新的灾害。 2、抢险工作重点 应急抢险阶段的工作重点是尽快找到被掩埋人员，确保抢险工作人员安全，尽快恢复209国道的通车。 3、抢险施工意见 依据上述分析，考虑到在崩积物下部清除土体，极易发生进一步塌落，威胁 抢险人员安全，建议采用以下方案进行抢险。 总体采用自上而下分层剥离崩塌土体，逐步接近压埋人员地点。 排土方式可采用三个工作面同时施工。具体是利用209国道分别向两侧排土，同时向崩塌体对面崖壁下排土。倾倒土体的地点要根据具体地形灵活布置，同时对土体进行处理，避免造成新的隐患。 考虑到后山地质结构的复杂性、新崩土体的特征，尤其是不利的天气因素等，具体实施时应根据实际情况及时调整施工方案，以确保施工安全。 图１山西省吉县吉昌镇桥南村水洞沟崩滑体 图２吉县吉昌镇桥南村水洞沟崩滑体前缘压埋窑洞和平房 泥石流的力学特征 (1)容重 泥石流静力学特征主要指泥石流体或浆体的容重、含水量、物质组成、流变特征、化学性质及其静力特征等。在一般地区出于泥石流的突发性、冲击力大等条件所限，难以直接测得天然泥石流容重。一般采用现场调查试验法进行泥石流容重的测定，即在现场请当地亲眼看见泥石流暴发的居民多人，在需要测试的沟段，选取有代表性的堆积物搅拌成暴发时泥石流流体状态，进行样品鉴定，然后分别测出样品的总质量和总体积，求出泥石流流体容重。在无法取得代表性样品时，根据《规范》中泥石流沟易发程度数量化评分标准，对某泥石流沟进行泥石流沟易发程度数量化评分（详见表4-3），按照《规范》中附表“数量化评分（N ）与重度、（1＋Φ）关系”，可以得到泥石流的容重。本报告采用后一种方法，查表得到泥石流的容重为m3。 (2)泥石流流速 泥石流的流量是泥石流重要的特征值之一。它不仅反映了泥石流的强度，规模和流体性质，而且决定着防治泥石流工程建筑物的类型、结构和尺寸。因此，泥石流的洪峰流量是泥石流研究和防治工程中不可缺少的参数。 流速VC 按照铁道部推荐的稀性泥石流的计算公式进行计算: 式中： a 1——泥石流中含沙量变化引起的流速修正系数，()5 .0111+Φ=H a γ； R ——水力半径(m)，2.5m ； IC ——泥石流水力坡度（‰），用沟床纵坡代替； n ——清水河床糙率系数； Φ——泥石流泥沙修正系数， ()()c H c γγγγω--= Φ； c γ——泥石流容重（t/m3） ，为m3； w γ——清水容重（t/m3） ，m3； H γ——泥石流中固体物质重度（t/m3）。 根据以上计算公式，泥石流的平均流速为s 。 (3)泥石流流量 泥石流流量计算，目前主要有两种方法，一是雨洪法；二是形态调查法。 ①雨洪法 假设泥石流与暴雨同频率、且同步发生，先按水文方法计算出断面不同频率下的小流域暴雨洪峰流量 (计算方法查阅四川省水文手册)，然后选用堵塞系数，按下式计算泥石流流量： 式中： c Q ——频率为P 的泥石流洪峰值流量（m3/s ）； p Q ——频率为P 的暴雨洪水设计流量（m3/s ）； Φ——泥石流泥沙修正系数，查《规范》附表，值为； c γ——泥石流容重（t/m3），为m3； 4.5 泥石流分析预测 根据《泥石流灾害防治工程勘查规范》（DZ/T0220-2006）附录D的经验公式来预测泥石流堆积区的最大危险范围： 一、基础数据 1、流域最大高差H=15m； 2、主沟长度D=0.125m； 3、松散固体物（地表以上的尾渣）储量W=29.3×104m3； 4、流域面积A=2.928km2； 确定的泥石流特征值如下： 二、预测计算 1、泥石流堆积幅角R=47.8296-1.3085D+8.8876H =47.8296-1.3085×0.125+8.8876×15=181(度)； 2、泥石流最大堆积宽度B=0.5452+0.0034D+0.000031W =0.5452+0.0034×0.125+0.000031×29.3 =0.5465km； 3、泥石流最大堆积长度L=0.8061+0.0015A+0.000033W =0.8061+0.0015×2.928+0.000033×29.3 =0.8115km； 4、泥石流堆积区的最大危险范围: S=0.6667L·B-0.0833B2·sinR/(1-cosR) =0.6667×0.8115×0.5465-0.0833×0.54652×sin181/(1-cos181) =0.2957-0.0249×(-0.0175/[1-(-0.9998)] =0.2957+0.0000218=0.2959km2。 原计算方法： 1、泥石流流体重度γc 根据《泥石流灾害防治工程勘查规范》表F.1，稀粥状泥石流流体重度γc=1.65t/m3，属粘性泥石流。 2、泥石流流速V c 粘性泥石流流速计算通用公式:V c=（1/n c）H c2/3I c1/2 式中：n c—泥石流沟床粗糙率，取n c=0.06； I c—泥石流水力坡降（沟床坡降），取I c=5%。 H c—计算断面平均泥石流深（m）。从图上测算H c=1.45m γc—泥石流容重（t/m3），取γc=1.65t/m3； 计算流速V c=（1/0.06）×1.652/3×0.051/2=5.2m/s。 3、泥石流洪峰流量Q c 采用形态调查法Q c=W c×V c 式中：W c—泥石流过流断面（m2），从图上测算W c=10m2； 则Q c=10×5.2=52m3/s。 4、一次泥石流过程总量Q 一次泥石流过程总量与洪峰流量、历时因素有关：Q=K·Q c·T 泥石流历时一般地T=600～1800s，取T=600s； K值的变化随流域面积S的大小而变化，当S＜5km2时，K=0.202；当5km2≤S≤10km2时，K=0.113；当S＞10km2时，K=0.0378； 则Q=0.202×52×600=6302m3。 5、一次泥石流冲出固体物质总量Q H 计算公式Q H=Q·（γc-γw）/（γH-γw） 式中γH—泥石流固体物质重度（t/m3），取γH=2.0t/m3； γw—水的重度，取γw=1.0 t/m3； 则Q H=6302×（1.65-1）/（2.0-1）=4096m3。 从以上计算结果分析，该尾矿库一旦溃坝时涌向下游的固体物质总量4096m3，预计泥石流冲出距离（距初期坝脚）约380m。本尾渣场下游平坦且属工业园区，500范围内无重要建筑物、构筑物，亦无风景区及自然保 课时2 我国的泥石流与滑坡灾 害 [学习目标定位] 1.了解我国泥石流、滑坡灾害的基本特点和空间分布规律。2.学会分析泥石流、滑坡灾害的形成原因(产生机制)。 一、我国的泥石流灾害 1.我国泥石流与滑坡分布范围广、危害之大世界少有，其形成与分布与地形、地势有着明显的关系。 2.种类 (1)暴雨泥石流：主要分布在我国西部和①半湿润、②半干旱地区气候过渡带的山地环境中，干旱季节的风化提供了大量的松散物质，湿润季节的③降雨成为泥石流暴发的主要激发因子。 (2)冰川泥石流：主要分布在④102°E以西的高原上，由于这些地区人口稀少，致灾效应并不突出。 3.成因：泥石流的形成可以分为自然因素和人为因素。在具备泥石流发生的地质和地形条件时，⑤降雨往往成为决定性因素。⑥人为因素有时甚至变为主导作用。 4.分布 (1)大体以燕山、⑦太行山、龙门山、邛崃山、大凉山和乌蒙山一线为界分为两部分。 (2)该线以西的⑧华北山地、黄土高原、⑨秦岭山地、⑩川滇山地和西藏高原东南部山地，是我国泥石流主要发育区，呈?带状或?片状分布。 (3)该线以东的?辽东、?华东和中南山地以及?台湾、海南山地，泥石流呈?零星分布。 二、我国的滑坡灾害 1.形成：我国滑坡的形成原因很多，其中?暴雨是诱发滑坡的主要外部因素。 2.季节：每年的?6～8月为我国滑坡灾害的主要活动期。 3.分布：我国滑坡大致以大兴安岭—?太行山—巫山—雪峰山为界，东部滑坡分布较为稀疏， 西部较为密集。其中以?秦岭—○21川西—○22滇西山地为极密集区。我国滑坡灾害频率最高的 是四川省。 思考 1.为什么我国泥石流、滑坡主要分布在黄土高原、四川盆地和云贵高原等地区？ 答案 这里是我国平原向山地的过渡区，斜坡较多，又是东南季风与西南季风交互作用的地区，降水较多，还是黄土、喀斯特等可蚀性物质集中分布地区。同时人类活动广泛且程度大，这些为泥石流和滑坡提供了有利的生成条件。 2.人类活动是如何诱发地质灾害的？ 答案 人类活动及其对自然环境施加的影响，可以间接或直接地诱发地质灾害。例如，人类对植被的破坏，使地表径流的水量和汇水速度加大，是泥石流日趋频繁发生的重要原因。人类若修建水库选址、设计不当，易诱发地震。人类大规模的工程活动，造成滑坡等灾害的事件时有发生。 探究点一 我国的泥石流灾害 探究活动 下图为“我国某区域图”。读图回答问题。 (1)对比甲、乙两地，指出泥石流灾害发生概率较大的地点，并说明理由。 (2)若丙地发生泥石流，据图说明可能造成的主要危害。 3.3.2泥石流的力学特征 (1)容重 泥石流静力学特征主要指泥石流体或浆体的容重、含水量、物质组成、流变特征、化学性质及其静力特征等。在一般地区出于泥石流的突发性、冲击力大等条件所限，难以直接测得天然泥石流容重。一般采用现场调查试验法进行泥石流容重的测定，即在现场请当地亲眼看见泥石流暴发的居民多人，在需要测试的沟段，选取有代表性的堆积物搅拌成暴发时泥石流流体状态，进行样品鉴定，然后分别测出样品的总质量和总体积，求出泥石流流体容重。在无法取得代表性样品时，根据《规范》中泥石流沟易发程度数量化评分标准，对某泥石流沟进行泥石流沟易发程度数量化评分（详见表4-3），按照《规范》中附表“数量化评分（N ）与重度、（1＋Φ）关系”，可以得到泥石流的容重。本报告采用后一种方法，查表得到泥石流的容重为1.68t/m3。 (2)泥石流流速 泥石流的流量是泥石流重要的特征值之一。它不仅反映了泥石流的强度，规模和流体性质，而且决定着防治泥石流工程建筑物的类型、结构和尺寸。因此，泥石流的洪峰流量是泥石流研究和防治工程中不可缺少的参数。 流速VC 按照铁道部推荐的稀性泥石流的计算公式进行计算: 式中：a 1——泥石流中含沙量变化引起的流速修正系数，()5 .0111+Φ= H a γ； R ——水力半径(m)，2.5m ； IC ——泥石流水力坡度（‰），用沟床纵坡代替； n 1 ——清水河床糙率系数； Φ——泥石流泥沙修正系数， () () c H c γ γ γ γ ω - - = Φ ； c γ——泥石流容重（t/m3），为1.68t/m3； w γ——清水容重（t/m3），1.0t/m3； H γ——泥石流中固体物质重度（t/m3）。 根据以上计算公式，泥石流的平均流速为8.28m/s。 (3)泥石流流量 泥石流流量计算，目前主要有两种方法，一是雨洪法；二是形态调查法。 ①雨洪法 假设泥石流与暴雨同频率、且同步发生，先按水文方法计算出断面不同频率下的小流域暴雨洪峰流量(计算方法查阅四川省水文手册)，然后选用堵塞系数，按下式计算泥石流流量： 式中：c Q——频率为P的泥石流洪峰值流量（m3/s）； p Q——频率为P的暴雨洪水设计流量（m3/s）； Φ——泥石流泥沙修正系数，查《规范》附表，值为0.71； c γ——泥石流容重（t/m3），为1.68t/m3； w γ——清水的重度（t/m3），为1.0； H γ——泥石流中固体物质重度； DC——泥石流堵塞系数（见表3-8），可查经验表为1.5。 表3-8泥石流阵流堵塞系数DC值表 按照雨洪法，利用泥石流流量公式计算所得的泥石流最大流量如下表（表3-9）所示：表3-9雨洪法计算最大流量 泥石流流量计算全解 ————————————————————————————————作者: ————————————————————————————————日期： ? 第二节 泥石流流量计算 １）频率为P 的暴雨洪水流量计算(P Q ） 泥石流峰值流量与沟谷清水洪峰流量有关,而清水洪峰流量的大小又取决于暴雨量的大小。此次一片区泥石流沟谷清水洪峰流量按部分汇流公式计算,其公式为: P Q ＝0.278KiF （２-1) 式中：P Q —清水洪峰流量(m 3/s ） Ｆ—流域面积（k ｍ2); i —1ｈ面雨量(mm); K —汇流系数，查青海省水文图集,取为０．８。 2)频率为Ｐ的泥石流峰值流量计算( C Q ) 按照泥石流与暴雨同频率、且同步发生、计算剖面的暴雨洪水设计流量全部转变成泥石流流量的前提下,首先按水文方法计算出剖面不同频率下的小流域暴雨洪峰流量,然后选用堵塞系数，按下列公式进行泥石流流量 C Q 计算。 C P C C D Q Q ?+=)1(φ (2－２) 式中: C Q —频率为P 的泥石流峰值流量(ｍ3/ｓ） ； P Q —频率为P 的暴雨洪水设计流量（ｍ3/s ）; C φ—泥石流泥沙修正系数, )/()(C H S C C γγγγφ--=; C γ—泥石流容重(ｔ/ m 3)； S γ—清水的比重（t/ m 3）,取值为1.0； H γ—泥石流中固体物质比重（t/ m 3），取值为２.６5; C D —泥石流堵塞系数，取1.1。 利用上述公式计算出的各沟泥石流出山口峰值流量见下表5-３。 表5-3 热藏龙哇、龙藏沟泥石流流量计算表 沟名及编号 设计 频率 K ｉ (mm) F (k ｍ2) Ｑｐ (m 3/ｓ) Dc C φ Qc （m 3／s) 粘性泥石流运动流速与流量计算 舒安平1，费祥俊2 （1. 中国水利水电科学研究院；2. 清华大学） 摘要：粘性泥石流作为最常见的一种泥石流，普遍存在于固体物质组成松散、降雨持续集中的 陡峻山区。作者首先对现有的粘性泥石流运动速度的有关成果进行扼要评述。根据曼宁公式的 结构形式，通过对大量泥石流沟的实测资料进行统计分析，得出涉及参数较为全面、具有一定普遍意义的粘性泥石流运动速度公式，经验表明该公式的可靠度令人满意，据此提出粘性泥石流的流量公式及其计算方法，从而为泥石流灾害治理工程规划设计提供了科学依据。 关键词：粘性泥石流；曼宁公式；阻力参数；流速；流量 1 引言 我国是一个泥石流频发的国家，特别是在西南和西北山区，每年雨季由于滑坡泥石流等山地灾害造成的人员伤害及经济损失均十分严重。就在2002年5 月至8 月中旬不足4 个月的时间里，仅仅云南省14 个地市州因连降暴雨，引发受灾超过2 000 万人、死亡230多人、经济损失高达36 亿元的重大洪水泥石流灾害即为一个典型的例证。可见，泥石流作为一种破坏性自然灾害，由于来势迅猛、影响深远，一旦成灾，其后果相当严重，因此对泥石流运动流速与流量进行分析研究，不仅为工程规划设计所急需，而且也是工程界和学术界普遍关注的重点课题。 根据固体物质颗粒组成，泥石流一般可分为泥流、粘性泥石流和水石流三种类型，其中粘性泥石流由于其固体颗粒组成范围广，并具有粗颗粒多、细颗粒含量大、颗粒分布呈“双峰”形态的特点，是自然界中最为常见的一种泥石流，一直是许多专家学者研究的重点课题。目前盛行的粘性泥石流运动理论模型，主要基于两相流体内部阻力特点来求解泥石流运动流速。尽管这种方法理论性较强，但由于各种模型应用时存在着一定的局限与不足，特别是由于粘性泥石流体内部阻力的复杂性而不得不假定固体颗粒呈均匀分布，加之模型中存在着一些难以确定的参数等问题，使得目前人们提出的一些泥石流运动速度模型及流量计算方法尚难达到实用水平[1]。在这种情况下，只能借助经验方法建立适合某种特定条件 下的泥石流运动流速公式，进而求解流量，显然这些公式带有很强的经验性，其适用范 泥石流分析及流量求解 1）频率为P 的暴雨洪水流量计算（P Q ） 泥石流峰值流量与沟谷清水洪峰流量有关，而清水洪峰流量的大小又取决于暴雨量的大小。此次一片区泥石流沟谷清水洪峰流量按部分汇流公式计算，其公式为： P Q =0.278KiF （2-1） 式中：P Q —清水洪峰流量（m 3/s ） F —流域面积（km 2）； i —1h 面雨量（mm ）； K —汇流系数，查青海省水文图集，取为0.8。 2）频率为P 的泥石流峰值流量计算（C Q ） 按照泥石流与暴雨同频率、且同步发生、计算剖面的暴雨洪水设计流量全部转变成泥石流流量的前提下，首先按水文方法计算出剖面不同频率下的小流域暴雨洪峰流量，然后选用堵塞系数，按下列公式进行泥石流流量 C Q 计算。 C P C C D Q Q ?+=)1(φ （2-2） 式中： C Q —频率为P 的泥石流峰值流量（m 3/s ）； P Q —频率为P 的暴雨洪水设计流量（m 3/s ）； C φ—泥石流泥沙修正系数， )/()(C H S C C γγγγφ--=； C γ—泥石流容重（t/ m 3） ； S γ—清水的比重（t/ m 3） ，取值为1.0； H γ—泥石流中固体物质比重（t/ m 3），取值为2.65； C D —泥石流堵塞系数，取1.1。 利用上述公式计算出的各沟泥石流出山口峰值流量见下表5-3。 表5-3 热藏龙哇、龙藏沟泥石流流量计算表 第三节泥石流流速计算 泥石流流速是决定泥石流动力学性质最重要的参数之一，目前泥石流流速计算公式多为半经验或经验公式。一片区各泥石流均属稀性泥石流，稀性泥石流的流速计算公式本报告选用西北地区（铁一院）公式： 3 8 c c c v H I α=23（15.3/） （2-5） 式中： c v ——泥石流断面平均流速（m/s ）; c H ——泥石流流体水力半径（m ），可近似取其泥位深度； c I ——泥石流流面纵坡比降（‰）； α——阻力系数。 利用以上公式计算的一片区2条泥石流沟峰值流速结果见表5-4。 第60卷第4期2014年7月 地质论评GEOLOGICAL ＲEVIEW Vol.60No.4July 2014 注：国家地质调查计划研究项目（编号1212011220125）。 收稿日期：2014- 03-24；改回日期：2014-06-03。责任编辑：章雨旭。作者简介：刘传正，男，1961年生。博士，研究员。主要从事工程地质、环境地质和地质灾害防治研究。通讯地址：100081，北京市海淀区 大慧寺路20号，国土资源部地质灾害应急指导中心。Email ：liucz@mail．cigem．gov．cn 。 中国崩塌滑坡泥石流灾害成因类型 刘传正 1，2） 1）国土资源部地质灾害应急指导中心，北京，100081；2）中国地质环境监测院，北京，100081 内容提要：通过收集编录中国1920 2013年间160例重大滑坡泥石流灾害事件基本数据， 结合笔者多年来从事地质灾害防治研究的体验，按引发因素初步划分了中国崩塌滑坡和泥石流灾害的成因类型。崩塌滑坡灾害成因分为降雨引发型、地震激发型、自然演化型、冻融渗透型、地下开挖型、切坡卸荷型、工程堆载型、水库浸润型、灌溉渗漏型和爆破振动型等10种，初步描述了每种类型的作用机理、破坏模式、运动特征和危害方式，列举了典型案例。泥石流灾害成因分为沟谷演化型、坡地液化型、滑坡坝溃决型、工程弃碴溃决型、尾矿坝溃决型、冰湖坝溃决型和堆积体滑塌侵蚀型等7种，描述了每类的引发因素、启动模式、运动特征和危害方式，列举了典型案例。这个分类方案拟为重大地质灾害成因的快速研判和应急响应决策技术支持系统的研发提供科学基础。 关键词：崩塌滑坡灾害；泥石流灾害；成因类型；基本特征；案例库；应急响应 1问题的提出 多年地质灾害防治研究工作过程中，特别是在 参与诸多重大地质灾害事件应急调查处置决策的技 术支撑过程中，笔者常常被问到某次地质灾害事件的成因问题，甚至直接要求回答是自然成因的？还是人为活动引起的？尽管任何一处地质灾害的成因可能是复杂的或涉及诸多因素的。认真思考起来，这类问题的正确解答不但是个科学问题，是防灾减灾公共管理关注的基本问题，是公众社会防灾减灾意识和知识的核心问题，也是正确回应社会舆论和新闻媒体客观报道需要解决的基本问题。 国内关于崩塌滑坡和泥石流等地质灾害的几何形态、规模、厚度、运动方式、成分、结构和地质成因及危害大小等方面的分类已有多种，国际上也有比较通行的斜坡运动方式和速度分类，但主要局限于按自然属性描述问题，而很少从社会属性或灾害属 性方面予以界定问题的性质（刘传正， 2009；王恭先等， 2006；晏同珍等，2000；Hoek et al．，1981；Schuster et al．1978；Varnes ，1978）。由于地质灾害成因类型描述的不规范抑或存在随意性，造成某次地质灾害事件发生后因不能明确及时地回应社会舆论的关切 而备受责难或抨击。因为，滑坡泥石流等突发地质 灾害的认知不仅属于科学范畴，而更多地表现为社会公共安全事件。事实上，“地质灾害”一词提出时就考虑了其关联的的地质技术、相关立法和社会保险需求等就是这个原因（Arnould ， 1976）。笔者结合自己多年研究工作的积累，收集编录了中国1920 2013年间的160例重大崩塌滑坡和泥石流灾害事件的基本数据（表1）（孙玉科等，1983；康志成等，2004；黄润秋等，2008；殷跃平，2007；吴玮江等，2006；谭继中，1993；王礼先等，2001；中国地质环境监测院，1995 2013）。入选的事件都是造成重大人员伤亡、直接或间接经济损失巨大，或具有比较广泛的社会影响者。尽管数据很不完整，尤其是1949年以前的数据缺失较多，但对于归纳概括中国崩塌滑坡和泥石流灾害的基本成因类型还是基本满足的。 本文所指的重大滑坡泥石流灾害事件成生原因或简称“成因”是基于引发因素考虑问题的，主要是指对引发因素相对宏观的定性的描述界定（刘传正，2013）。地质灾害事件是多因素促成的，但一般存在一个起主导作用的因素或激发条件。引发因素体现为地质块体运动的边界条件、初始条件和激发条件三者综合作用的反映。经过研判，确认某次地 DOI:10.16509/j.georeview.2014.04.017 第三讲中国泥石流与滑坡 【泥石流与滑坡的概念及原因分析】 （一）滑坡 1、概念 斜坡上大量土体和岩体在重力的作用下，沿一定的滑动面整体向下滑动的现象，称滑坡。 滑坡主要发生在易于亲水软化的土层中和一些软质岩中。当坚硬岩层内存在有利于滑动的软弱面时，也易于形成滑坡。埋藏于土体或岩体中倾向与斜坡一致的层面、夹层、层间错层、断层面、裂隙面等，都易形成滑坡。由于水的浸入，使滑动面减小了摩阻力，同时也增加了滑坡体的重量，特别在滑动面下有泉水的地方更易形成滑坡。 2、原因：自然原因：1.岩体破碎 2.地势起伏较大 3.植被覆盖差 人为原因：山地和丘陵地区工程建设频繁 3、分布 （1）时间特点 滑坡表现出常发性，由于诱发因素很多，一年四季都可能发生，均以外界诱发因素为引发条件。滑坡一般在雨季或春季冰雪融化时多发，尤其是大雨、暴雨、久雨中多发。 （2）空间分布特点 主要发生在山区 （二）泥石流 1、概念 泥石流指山区沟谷中，由暴雨、冰雪融水或库塘溃坝等水源激发，形成的一种挟带大量泥砂、石块等固体物质的特殊洪流。 2、特点 往往突然爆发，山谷如雷鸣.浑浊的流体在很短时间内将大量泥沙石块冲出沟外，在宽阔的堆积区横冲直撞、漫流堆积，常常给人类生命财产造成很大危害。 3、形成条件 （1）地形：坡陡谷深的山区 （2）岩石：岩体破碎，松散碎屑物质多 （3）植被：植被缺乏，山坡表层缺少保护 （4）气候：暴雨或连续性降雨或冰雪融水汇集 4、时空分布特点 （1）时间特点 爆发受连续降雨、暴雨，尤其是特大暴雨的激发，发生的时间规律与集中降水的时间规律相一致，具有明显的季节性。 （2）空间分布特点 主要分布在山区 5、我国泥石流类型 （1）黄土高原——暴雨激发的黄土泥流 （2）华北和东北山地——暴雨引发泥石流 （3）青藏高原东南部山地——冰川泥石流 （4）川滇山地——降水泥石流 二、我国滑坡和泥石流灾害的原因分析 浙江丽水滑坡 甘肃舟曲泥石流 防御山洪灾害典型案例 一、雨情。2013年8月7日9时至8月8日7时，我市受高空冷涡东移影响普遍降了强降雨，最大1小时降雨量二道镇镇区51.9毫米，降雨量较大的站点有柴河林业局新兴林场120.5毫米、卫星林场110毫米、桦木林场56毫米、红星林场74.5毫米、西南岔林场60.8毫米，二道镇镇区95.7毫米、钓鱼台村96毫米、永兴村71毫米，横道镇道林村81毫米，海林城区40.1毫米。致使二道河、窟窿别河、山市河等流域发生山洪。 二、灾情。根据各镇防汛办统计：全市受灾4个镇，受灾村屯17个，房屋倒塌3间，旅游景点蒙古包冲走4个，房屋受损2间，房屋进水304户，受灾人口1560人，转移人口142人，冲毁村级公路2450米，水毁灌溉设施一处，冲毁渠道720米，渠道淤积240米，冲毁桥涵21处，冲毁农田防洪堤防6处2220米，耕地受灾面积965公顷（其中绝产面积103公顷），食用菌受灾2122.3万袋（其中过水1796万袋、冲毁326.3万袋），电线杆冲倒22根、冲断通讯光缆8条。 由于预警及时、反应迅速，应对有力，在这次严重的自然灾害中，没有造成人员伤亡。 三、市防指应对措施。一是海林市防汛抗旱指挥部根据海林市气象局预报的海林市西北乡镇有强对流天气的紧急 气象信息，第一时间通知了各镇防汛指挥部和有关单位，要求各级防指、各部门注意防范，关注天气变化，加强巡逻和监测降雨及水势变化，各防汛重点村屯包保责任人进村到户协助做好防汛各项工作。二是7日15时市防汛抗旱指挥部根据实时雨情紧急召开会商会议，启动防山洪预案二级响应，要求二道镇、三道镇、柴河镇进入全镇警戒状态。三是市防汛抗旱指挥部安排副总指挥、水务局局长解建学亲自率领，由水务局技术人员组成的抢险工作组，赶赴二道镇进行现场指导防汛抢险救灾工作。四是市防指根据降雨量级下达了紧急通知，要求各村屯、林场、涉水旅游景点以及水库、塘坝、尾矿坝、水电站要安排专人巡视，监控河流水位变化，一旦出现险情预兆，及时通知群众转移，并通知镇指挥部及下游相关村屯，做好防范工作。 四、各镇、村应做的工作 （一）认真落实防汛责任制。一要落实镇、村两级行政首长负责制。按照各自的管辖区域，层层建立防汛责任，明确责任主体，规范工作程序，强化监督机制，切实把防汛行政首长责任制落到实处。从上到下，明确任务，责任到人，一级抓一级，层层抓落实，为防汛抗洪提供强有力的组织保障。二要落实行政领导和技术人员包堤、包库、包村的包保责任制。行政领导要对所包防洪河段、堤防、险工、水库、危校、重点村屯进行逐级逐项检查，发现影响防洪安全的问题，及时整改，当发生汛情时要及时上岗到位，一线指挥，发生重大险情时，要采取果断措施，确保人民生命财产安全。 泥沙研究 2001年8月Journal of Sediment Research第4期 过路涵洞设计中的泥石流模拟计算 吴保生 (清华大学,北京100084) 摘要:本文针对过路涵洞设计对泥石流进行了模拟计算。首先在美国联邦高速公路局现有河流模拟与桥渡冲刷流管模型(BRI-ST ARS)的基础上,增加了泥石流的模拟计算功能,并根据实测泥石流资料对模型进行了验证。然后采用修改后的模型,对位于美国科罗拉多州斯奴马西峡谷段的第SH-82号高速公路扩建工程中的泥石流涵洞,进行了不同设计方案的泥石流模拟计算,给出了可靠的涵洞与渠道水力设计参数。模拟计算结果的分析表明,对于输送泥石流的过路涵洞,若采用传统的水力学计算方法,将会导致设计涵洞尺寸的严重不足。修改后的BRI-ST ARS模型可以作为过路涵洞设计中泥石流模拟的有效工具,可用于同类条件下过路涵洞设计的水力计算。 关键词:泥石流模拟;过路涵洞;BRI-ST ARS;流管模型 中图分类号:P642.23 文献标识码:A 文章编号:04682155X(2001)0420034207 1 引言 泥石流是公路交通中经常遇到的重大自然灾害之一。在泥石流多发地区,泥石流携带的大量泥沙颗粒常常会在路面突然堆积,造成道路交通的中断和堵塞;特别是一些较大的泥石流,还可以凭借其巨大的能量将道路和桥梁冲毁,造成严重的交通事故和巨大的经济损失。位于美国科罗拉多州斯奴马西峡谷段(Snowmass Cany on)的第SH-82号高速公路,便经常受到来自位于其靠山坡一侧流域的大小不等的泥石流的威胁,图1是现有SH-82号高速公路穿过典型泥石流堆积扇时的情形。 由于公路交通发展的需要,科罗拉多州高速公路局计划在现有SH-82号高速公路的内侧再增加一条道路,使之成为双向封闭的单行高速公路。为了避免路面的正常运行受到泥石流的频繁威胁,拟对来自靠山坡一侧大小不等流域的泥石流采取必要的工程措施加以控制。初步设计采用了在路面下设置过路涵洞的方法,将来自流域的泥石流通过涵洞输送到公路下侧的谷地[1]。 在传统的过路涵洞设计中,对于泥石流的水力计算并没有现成的方法可寻。本文采用一维泥石流数学模型对过路涵洞设计中的泥石流进行了模拟计算,提出了可靠的过路涵洞与渠道水力设计参数。 2 流域基本特征 第SH-82号高速公路的斯奴马西峡谷段位于美国科罗拉多州的Basalt和Aspen之间。该峡谷段两侧的大小流域可以分为两种类型[2]:高阶流域和低阶流域。高阶流域的河网通常大于3阶,流域面积在21.8ha到36.0ha之间,流域平均坡降在36%和57%之间。底阶流域的河网通常只有1～2阶,流域面积在4.4ha到40.5ha之间,流域平均坡降在53%和78%之间。 位于斯奴马西峡谷段两侧的流域,在河谷和坡脚地带大多有大量的泥石流堆积物。这些堆积物呈喇叭状由从流域出口向河谷延伸,形成典型的冲积扇外形,见图1。堆积物的表面一般是比较均匀的;沿堆积扇垂向的取样分析表明,泥石流在这一地区是十分活跃的,呈周期性发生。 历史上在该地区所发生的泥石流,多是由6至9月份之间强度较大的暴雨和春季5月份迅速融化 作者简介:吴保生(1959-),男,清华大学博士。 收稿日期:2000211228泥石流计算方法
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