九绵高速公路鲁家沟泥石流特征

(成都理工大学环境与土木工程学院 四川 成都 610059)

九绵高速公路鲁家沟泥石流特征

宋兵

(成都理工大学环境与土木工程学院四川成都610059)

四川黄金旅游线-九环线的重要组成部分九绵高速通过四川省平武县木座乡鲁家沟泥石流堆积扇，本文通过对鲁家沟泥石流灾害的现场调查，从地形地貌、物源、水动力条件入手，分析了泥石流灾害的特征和成因：鲁家沟源头最高海拔3350m，沟口标高1310m，落差2040m。鲁家沟内基岩风化严重，坡积物丰富，滑坡、崩塌等地质灾害点多，共计有松散固体物源量约630.87×104m3。鲁家沟沟纵道坡比降从上游至下游由大变小，上游地貌适合于雨水汇集，支沟发育，这为鲁家沟提供了发生泥石流水动力条件。泥石流的发生主要是暴雨作用下，沟域内顺层斜坡失稳破坏，堰塞沟道并溃决形成泥石流。

九绵高速；泥石流；堰塞体

一、引言

九绵高速公路沿线地质条件复杂，生态脆弱，施工难度特别大，本文所作调查的鲁家沟曾在1998年发生的特大泥石流，不仅在火溪河右岸造成特大灾害，而且流体流入火溪河，堰塞并抬高沟床，冲毁火溪河左岸公路1000余米，数十万立方米和巨石顿时堆积成天然拦河坝截断火溪河，洪水翻坝将大量泥沙输送到下游木座水电站，直接经济损失达3000多万元。访问居民，1998年发生泥石流后残留的块石至今残留在房屋周围。由于九绵高速公路路线通过鲁家沟泥石流堆积扇，故查明该沟泥石流形成条件、泥石流的基本特征，进而评价泥石流的危险性，及预测对九绵高速公路可能造成的危害具有重要性并为今后的施工设计阶段提供了可借鉴的依据。

二、鲁家沟泥石流流域基本特征

平武县位于松潘-甘孜推覆造山带和杨子陆块的结合部位，跨属后龙门山推覆造山带和龙门山前陆推覆-冲断带，活动构造发育,主要受第四系活动断裂虎牙断裂及平武-青川断裂影响较大。该流域属于新构造运动以大面积间歇性抬升为主要特征。山区地貌系西北向东南作呈阶状下降，地壳间歇性抬升，相应的是河流下切。

鲁家沟属于深切割构造高中山地形，流域总体呈树叶状，呈SE-NW向展布。鲁家沟流域长约4.3km，平均宽约2.1km，汇水面积约7.96km2。鲁家沟源头最高海拔3350m，沟口标高1310m，流域平均纵坡降424‰，流域地貌深切,呈“V”型峡谷，斜坡陡峻，沟谷两侧斜坡坡度在30°～70°之间。

泥石流流域内主要分布震旦系上统木座组灰色厚块状含砾黑云母变粒岩、黑云母变粒岩，局部含有板岩及震旦系下统阴平组灰色薄-中厚层状变粒岩与绢云英千枚岩的不等厚互层。区内构造复杂，断裂发育，岩体极为松动破碎。

平武县属于地震强烈活动区，鲁家沟的地震基本烈度为Ⅶ度，九绵高速公路路线起点绵阳至平武县城一带强动峰值加速度为0.1-0.15，地震反应谱特征周期0.45；平武县城至九寨沟县城一带动峰值加速度为0.2，对应的地震反应谱特征周期0.4。区域目前记到的最大地震是1654年7月21日甘肃天水南8级地震、1879年7月1日甘肃武都南8级地震和2008年5月12日四川汶川8.0级地震。汶川地震不仅对鲁家沟流域内山体稳定性有强烈影响，还为泥石流提供了更多的物源。

三、鲁家沟泥石流泥石流发育特征

由于拟建九绵高速通过鲁家沟泥石流堆积扇，故分析其发育特征对于拟建公路的防治是及其重要的。鲁家沟是一条多期次泥石流沟，根据野外勘查，泥石流堆积体主要可划分为四期。各期泥石流从老到新依次分为I期、II期、III期、Ⅳ期(图1)。

图1 鲁家沟多期泥石流分布图

I期泥石流堆积体呈扇套扇堆积，II期残余泥石流堆积在I期上部隆起部位，II期扇体顶面高程比I期扇顶高约13.5m。规模相对于II期泥石流堆积扇规模较大，残余泥石流堆积体沿火溪河延长约459m，宽约362m，表面坡度约7°-10°，扇顶为为居民住处及农田。该期泥石流堆积体曾造成火溪河的堰塞，后期在火溪河的冲蚀作用下扇体前缘被侵蚀改造，形成缓堤岸，鲁家沟沟口左侧也可见其残余堆积体。

Ⅱ期泥石流规模巨大，泥石流体出沟口开始堆积并达火溪河对岸，曾造成火溪河堵塞。泥石流堆积体在火溪河的冲刷作用下，前缘被侵蚀，残余堆积体沿火溪河宽约229m，沿鲁家沟纵向长度约289m，堆积体表部坡度6°-10°，扇顶表面孤块石多见。堆积体被鲁家沟侵蚀切割，表部高于鲁家沟现代沟床约42m，前缘陡坎坡度约78°。

Ⅲ期泥石流泥石流堆积扇分布于鲁家沟近沟口宽谷内，泥石流残留体整体呈不规则长舌形以及粒径不一的块石，在曾经爆发时期，漫过居民建筑，至今仍有大量残余堆积体，无明显分层性。

Ⅳ期泥石流被后期火溪河及鲁家沟洪水冲蚀，目前仅在鲁家沟近沟口有少量残余，泥石流堆积体主要由块石组成，具有明显的分层性。

四、鲁家沟泥石流成因机制分析

鲁家沟各支沟泥石流主要为暴雨作用下，大量汇集于沟道，汇流过程中将坡面松散泥沙及坡面的各类松散堆积物源携带进入沟道，并顺沟而下，通过沟道揭底冲刷卷动沟道内的松散堆积物源，并将两侧沟岸松散固体物质带走，以滚雪球的方式下向游运动，从而暴发支沟泥石流灾害。

五、结论

(1)鲁家沟是一条多期次泥石流沟，其独特的地形地貌、水动力条件、地层岩性、地质构造、沟床变化和人类对沟内生态破坏程度决定着鲁家沟泥石流的爆发规模、周期、泥石流类型及其危害程度。鲁家沟内基岩风化严重，坡积物丰富，滑坡、崩塌等地质灾害点多。固体物源丰富为鲁家沟提供了产生泥石流的物源。鲁家沟沟纵道坡比降从上游至下游由大变小，上游地貌适合于雨水汇集，支沟发育，这为鲁家沟提供了发生泥石流水动力条件。

(2)鲁家沟泥石流为属滑坡堰塞坝溃决型泥石流，泥石流的发生主要与沟域内顺层斜坡失稳破坏，堰塞沟道并溃决形成。

(3)从发生频率看，鲁家沟泥石流属低频泥石流，泥石流堆积体总体上可以分为4期，其中一期规模最大，泥石流沿河长459m，扇长约362m，方量约350×104m3。

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宋兵(1994-)，男，汉族，内江，在读研究生，毕业于西南科技大学，就读于成都理工大学，研究方向：地质灾害检测与评估。