泥石流防治技术方案的设计与分析

侯 海 鹏

(煤炭工业太原设计研究院，山西 太原 030000)

泥石流防治技术方案的设计与分析

侯 海 鹏

(煤炭工业太原设计研究院，山西 太原 030000)

对涞水县后沟泥石流存在的潜在危险性进行了分析，根据泥石流地质灾害特点，提出了两种防治方案，并经过对比分析，得出拦挡坝为最佳防治方案，通过对防治效果进行监测，指出该治理方案结构稳定，经济可行。

泥石流，拦挡坝，动水压力，监测点

1 概述

后沟泥石流沟为一老泥石流沟，属于稀性—水石—暴雨—沟谷型泥石流，易发程度为易发，潜在危险性等级为中型，流域内具有泥石流发育的良好条件。从地形上看，该泥石流沟域范围内相对高差大，沟道平均纵坡降较大，有利于泥石流物质的汇集；从物源上看，沟道内松散固体物源丰富，可提供泥石流的物源总量15.495×104m3，可参与泥石流活动的动储量为4.240 5×104m3。从水源上看，该沟降雨量充沛，水源条件丰富。因此，该沟具备发生泥石流的基本条件。通过野外调查、试验和计算，后沟泥石流流体容重为1.58 t/m3，该泥石流为稀性泥石流。泥石流流速为4.12 m/s～5.71 m/s，泥石流峰值流量为42.85 m3/s～150.74 m3/s，泥石流一次过流总量为18 269.69 m3，固体物质一次冲出量为6 233.19 m3，泥石流发生规模为大型。

沟域内人类工程活动强度较强烈，局部修建了通往百里峡的盘山小道，谷坡植被遭到不同程度破坏，坡上均为残坡积碎石土，厚约2 m～5 m，其稳定性遭到一定破坏，加剧了水土流失，最终加速了泥石流地质灾害的发展。

2 地质灾害体防治工程方案比选

2.1 设计工况

工况1(空库过流)：自重+静水压力+水石流水平压力+泥石流体冲压力+大石块冲击力+扬压力+水平地震惯性力+水平地震动水压力(泥石流拦挡坝修建好后突发泥石流)。

工况2(满库过流):自重+堆积物土压力+扬压力+水平地震惯性力+水平地震动水压力(拦挡坝修建好后，多次小型泥石将库区完全淤积后突发泥石流)。

工况3(不满库过流):自重+静水压力+水石流水平压力+泥石流体冲压力+大石块冲击力+扬压力+水平地震惯性力+水平地震动水压力+堆积物土压力(拦挡坝修建好后，多次小型泥石将库区部分淤积后，突发泥石流)。

三种工况都考虑了地震惯性力和地震动水压力两种特殊荷载，其中，工况2最安全，工况1最危险，工况3介于两者之间。防治工程取工况1作为设计荷载。

2.2 设计标准与设计参数

后沟泥石流治理工程的设防标准为：将P=5%的暴雨强度下的最大泥石流洪峰流量作为设计标准，将P=2%的暴雨强度下的最大泥石流洪峰流量作为校核标准。治理工程确保20年一遇洪水及泥石流条件下保护对象的安全和防护工程的自身安全。

基本荷载组合下浆砌石坝基抗滑移稳定安全系数为1.20，抗倾覆稳定安全系数为1.5；特殊荷载组合下浆砌石坝基抗滑移稳定安全系数为1.07，抗倾覆稳定安全系数为1.14。

2.3 防治技术方案的设计

方案一：拦挡坝。多级低坝拦挡，在各剖面处各布置1座拦挡坝，均有一定库容，能起到拦挡物源的作用。

方案二：拦挡坝+沟道清理。在上游剖面处拟建1座拦挡坝(同方案一)，对中下游沟道内的松散堆积物进行清理。

2.4 不同方案的分项工程设计

方案一：拦挡坝。

1号拦挡坝横断面呈梯形布置，坝顶长28.2 m，坝底长13.8 m，坝高6.5 m，坝净高3.0 m，坝顶厚度2 m，坝底厚度7 m，溢流口高1.5 m，安全超高0.5 m，基础埋深2.0 m。在拦挡坝中部设置宽度为2 cm的沉陷缝，坝体主体采用浆砌块石结构，坝身设排水孔，排水孔尺寸300 mm×400 mm。设计库容为1 450 m3。

2号拦挡坝横断面呈梯形布置，坝顶长24.7 m，坝底长11.2 m，坝高6.5 m，坝净高3.0 m，坝顶厚度2 m，坝底厚度7 m，溢流口高1.5 m，安全超高0.5 m，基础埋深2.0 m。在拦挡坝中部设置宽度为2 cm的沉陷缝，坝体主体采用浆砌块石结构，坝身设排水孔，排水孔尺寸300 mm×400 mm。设计库容为850 m3。

3号拦挡坝横断面呈梯形布置，坝顶长15.6 m，坝底长6.1 m，坝高5.5 m，坝净高2.0 m，坝顶厚度1.5 m，坝底厚度5 m，溢流口高1.5 m，安全超高0.5 m，基础埋深2.0 m。在拦挡坝中部设置宽度为2 cm的沉陷缝，坝体主体采用浆砌块石结构，坝身设排水孔，排水孔尺寸300 mm×400 mm。设计库容为580 m3。

方案二：拦挡坝+沟道清理。

拦挡坝横断面呈梯形布置，坝顶长28.2 m，坝底长13.8 m，坝高6.5 m，坝净高3.0 m，坝顶厚度2 m，坝底厚度7 m，溢流口高1.5 m，安全超高0.5 m，基础埋深2.0 m。在拦挡坝中部设置宽度为2 cm的沉陷缝，坝体主体采用浆砌块石结构，坝身设排水孔，排水孔尺寸300 mm×400 mm。设计库容为1 450 m3。

对1号沟中下游沟道内松散物源进行清理，清理方量约10 500 m3。

2.5 防治工程方案的比选与推荐方案

从治理目的、效果、技术角度上看，两个方案都是可行的。为了选出最佳方案，将两个防治方案进行了比较。

比较结果表明：方案一与方案二不同之处在坝体数量有差异，方案二在中下游进行松散堆积物清理，坝沟道松散堆积物清理工作量大、交通条件差。从技术经济角度考虑，方案一防治效果更好、风险性小、投资少。经综合比较，后沟泥石流治理措施方案选择方案一。

治理方案对比见表1。

表1 泥石流防治工程方案对比表

3 监测工作方案

3.1 监测工作布置

治理工程施工期间在拦挡坝上游50 m处设置临时性的沟水流量监测点1个，为施工安全服务；在治理工程完工后为监测拦挡坝的变形情况，在坝轴线上布置3个监测点。主要以拦挡坝、暴雨期沟水流量、泥石流流量(浮标法测流速、测泥位)作为监测对象，重点监测范围在拦挡坝上游50 m和施工坝区附近。

3.2 监测等级及监测周期

应按《规程》变形测量等级的三等进行观测，即按位移观测时观测点坐标误差不大于10 mm精度要求进行观测。在雨季一般每15 d观测一次，旱季每30 d观测一次，在暴雨时应缩短观测周期，及时增加观测次数。施工期间沟水流量在暴雨期间连续监测；施工结束后对拦挡坝、泥石流流量进行长期监观测，监测时间3年，以检验防治效果。

3.3 监测方法的选择

采用极坐标法测定，由于场区高差较大，变形量的观测采用几何水准测量方法工作量太大，故变形量观测采用电磁波测距三角高程测量的方法确定。

一般滑坡治理经过多半年至一年后，滑坡推力值小于滑坡推力设计值，逐渐趋于稳定，且结构自身完好，变形在工程容许的范围之内，或桩顶位移变化在工程容许的范围之内，或坡体深部位移在治理后变形速率随时间逐渐变小趋于0，则可认为滑坡治理初步己经达到稳定。

采取工程措施两年后，灾害对居民生命财产的威胁大大降低，解除了当地居民的后顾之忧，同时将有效地保护和改善生态环境，大大地改善和提高当地居民的生活环境，其经济及社会效益非常显著。经过与前期类似的项目进行观察与比较，本次泥石流治理方案结构稳定，经济可行，对今后类似的地质灾害工程具有一定的借鉴意义。

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Design and analysis of debris flow preventing technology scheme

Hou Haipeng

(CoalIndustryTaiyuanDesignAcademy,Taiyuan030000,China)

The paper analyzes potential hazards of Hougou debris flow in Laishui County,puts forward two kinds of preventive schemes according to debris flow geology disaster features,and finally obtains optimal blocking dam preventing scheme through comparative analysis. Through monitoring preventive effects,it points out that:the treatment scheme structure is stable,economic and feasible.

debris flow,blocking dam,hydrodynamic pressure,monitoring point

2015-10-11

侯海鹏(1982- )，男，工程师

1009-6825(2015)36-0057-02

P642.33 < class="emphasis_bold">文献标识码：A

A