新宾草盆小学后沟泥石流易发程度数量化评判★

丁 黄 平

(辽宁省地质环境监测总站，辽宁 沈阳 110032)



新宾草盆小学后沟泥石流易发程度数量化评判★

丁 黄 平

(辽宁省地质环境监测总站，辽宁 沈阳 110032)

研究了新宾县草盆小学后沟工程地质条件及泥石流发育特征，分析了地形地貌、固体物源和水动力条件等影响泥石流的内外因素，并对各项影响因子进行了数量化评判，划分了地质灾害影响区，预测了地质灾害的发展趋势，提出了设置谷坊拦砂节流和排水沟疏导分流的泥石流防治建议。

泥石流，数量化评判，地质灾害，稳定性

1 工程概况

新宾草盆小学紧邻泥石流沟，2000年修建后缘挡墙拦挡泥水混合物，每年雨季，雨水都对后缘挡土墙造成一定威胁。2005年8月13日暴雨期间，大水冲毁农田，泥水混合物堆至挡墙，影响学校正常教学。该泥石流沟是每年汛期县乡政府主要监测对象。

2 工程地质条件

2.1 地形地貌

低山丘陵区，山脊东南向展布。最高海拔501.1 m，最低海拔381.1 m。形成区山体坡度5°～8°，流通区和堆积区山体坡度10°～20°。山体大部分第四系残坡积层覆盖，植被发育。

2.2 地层岩性

出露地层为第四系更新统下亚统地层和上元古界青白口系南芬组页岩。

1)第四系更新统下亚统地层分布在山间谷地，冲积、冲洪积形成，为浅绿、灰白色含砾粗砂层，粒径4 cm～8 cm，碎石含量65%，结构松散。

2)基岩为上元古界青白口系南芬组页岩、泥灰岩，紫、淡青色，薄层，强风化，块状结构，坚硬岩，节理裂隙发育。

2.3 地质构造及地震

所处大地构造为中朝准地台胶辽台隆，铁岭—靖宇台拱的龙岗断凸和太子河—浑河台陷的辽阳—本溪凹陷衔接地带。地震动峰值加速度为0.05g，基本烈度6度，反应谱周期0.35 s。

2.4 水文地质条件

地下水类型为松散岩类孔隙水和基岩风化裂隙水。

松散岩类孔隙水分布在山间沟谷，含水层岩性以冲积粗砂、砾石层为主，地下水埋深0.5 m～1 m。基岩风化裂隙水分布在丘陵山区的分水岭、斜坡等地形中。

3 泥石流发育特征

3.1 泥石流组成

泥石流组成为第四系松散堆积物及强风化紫、淡青色页岩，堆积物厚度1 m～3 m，构成了主要固体物源。流通区两侧残坡积层随水流冲刷带入，是固体物另一来源。固体物约8 438 m3。

3.2 泥石流堆积特征

堆积物主要为碎石和土。前缘堆积物厚2.5 m，后缘厚1.4 m；两侧山坡坡角16°，松散物厚0.5 m～1 m，沟底松散物2 m～3 m。流通区多处弯曲，沟底下切，深1.5 m～3 m，可见冲刷泥位达3 m。

综合判定为稀性泥石流。

4 泥石流成因分析

4.1 地形地貌条件

1)沟谷断面呈U形，宽30 m～40 m。2)泥石流沟有3处明显弯曲和2处陡坎，明显弯曲处凹侧松散层侵蚀强烈。3)泥石流邻近山脊海拔最高579.9 m，山脊位于泥石流沟后缘，沟口与山脊相对高差190 m，纵坡降19°。

4.2 固体物质来源

泥石流固体物源主要是形成区和流通区沟谷两侧的松散堆积层。

4.3 水动力条件

1)汇水面积为0.13 km2。

2)后沟为U形谷，汇流雨量大。

3)主要为松散岩类孔隙水和基岩裂隙水。

5 泥石流易发程度数量化评判及危险性分级

5.1 数量化评判

对泥石流各影响因素进行逐一调查、判定打分，如表1所示。

表1 泥石流沟评分结果表

综合判定结果：草盆小学后沟泥石流易发程度87分，中易发。

5.2 地质灾害影响区

将其划分为中易发和低易发区，流通区两侧为影响区。

1)中易发区。根据地形、地层出露及不良地质现象，结合可能产生滑坡的边界划分第四系残坡积层0.4 m分界线以内为中易发区，面积0.007 2 km2。a.中易发区处于泥石流沟后缘，地势高，坡度陡，受强降雨影响易形成强大的固体物源。b.岩性为第四系更新统下亚统地层和上元古界青白口系南芬组页岩组成。松散层厚0.6 m～1.2 m，遇水易被冲刷。

2)低易发区。将第四系分界线内部与主沟之间的区域定性为低易发区(0.3 m～0.4 m之间的区域)，面积0.004 2 km2。

3)影响区。面积0.009 6 km2。

5.3 地质灾害趋势预测

目前该沟谷后缘仍存在滑坡可能性，坡体中仍存在启动泥石流的坡积物，沟床内及沟谷两侧存在一定厚度堆积物(厚1 m～2 m)，结构松散，透水性好，与下伏基岩接触不紧密，层间粘聚力小，易发生泥石流。

中易发区：面积0.007 2 km2，残坡积层平均厚1.2 m，潜在固体物8 640 m3。低易发区：面积0.004 2 km2。残坡积层平均厚0.35 m，潜在固体物1 470 m3。两区潜在固体物共10 110 m3，灾害规模中型。

6 防治工程设计

防治工程建议流通区设置谷坊拦截固体物源和堆积区设置排水沟疏导淤积物。

6.1 谷坊设置

谷坊布置在泥石流发育的中游部位，确定坝体纵轴线长15 m～45 m。

1)断面形式：横断面为梯形，迎水面采用1∶0.5缓倾角坡面，背水面采用1∶0.1的陡倾角坡面，最大限度地利用堆积物重量增加稳定性，同时减轻过流对下游面的冲蚀。坝顶宽度2 m，坝底宽5 m，高5 m。

2)排水孔：排水孔顺冲流向设计为上窄下宽形状，有利于排水，迎水面尺寸0.5 m×0.5 m，背水面0.7 m×0.7 m。间距2 m，共11个。

谷坊稳定性包括抗滑、抗倾覆以及内力验算三个方面。谷坊受力情况如图1所示。

垂直正应力：最小正应力为正值；最大正应力不大于地基允许承载力。

选取中心断面进行稳定性验算。

剖面稳定性计算见表2。

表2 剖面稳定性计算表

6.2 排水沟设计

地表汇水流量：Qp=0.278φSpF/τn。

排(截)水沟断面面积验算按排水沟过流量反算：Q=WC。

排水沟采用倒梯形，上宽3 m，底宽1 m，高1 m，断面2 m2。

7 结论及建议

1)新宾草盆小学后沟泥石流为一种山区沟谷型稀性泥流。通过数量化评分法预测为中易发，一定条件下可能再次发生灾害。

2)根据草盆小学后沟工程地质条件及泥石流灾害特点，治理工程建议采取流通区设置谷坊拦截和堆积区设置排水沟疏导。

3)对谷坊进行抗滑、抗倾覆和内力验算，符合稳定性要求。排水沟满足流量要求。

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The quantitative evaluation and the design of control engineering about debris flow in Xinbin county Caopen primary school★

Ding Huangping

(LiaoningGeologicalEnvironmentalMonitoringCentralStation,Shenyang110032,China)

Based on the Xinbin county Caopen primary school engineering geological condition and the debris flow development characteristics, the internal and external factors including topography and geomorphology, solid substance and the hydrodynamic condition are analyzed. Made quantitative evaluation to each impact factor. It is divided into the geological hazards affected areas. It is also pointed out the development trend forecast. Finally it suggested the prevent and control engineering including check dam and drain, and the stability of engineering is checked.

debris flow, quantitative evaluation, geological hazards, stability

1009-6825(2016)20-0049-02

2016-05-07★:辽宁省地质灾害勘查项目(辽国土资项发[2009]26号)

丁黄平(1983- )，女，博士，高级工程师

P642.23

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