陕南某泥石流灾害应急治理设计

王晗旭，王　滔，陈瑞禄

（陕西核工业工程勘察院，陕西西安　710054）

摘　要：陕南某地由强降雨引发一大型滑坡，滑坡堆积物堵塞沟道，在最大雨力条件下堆积体易发生渗流破坏，形成泥石流灾害。本文通过调查了解区域地质环境条件，查明了该泥石流灾害的基本特征、形成机制及发展趋势。在此基础上，对此泥石流灾害提出了应急治理设计方案。本文分析方法及设计方案对区域内同类型治理工程的研究具有一定参考价值。

关键词：泥石流；治理；拦挡坝；挡墙

0　引　言

灾害发生地位于陕西省南部秦岭腹地，属秦岭南麓山区。境内群山林立，沟壑纵横，山体险峻陡峭，沟谷狭长曲折，地质构造复杂，深大断裂发育，岩土体结构类型复杂，人类活动强度地域差异大，降水量大且集中，是地质灾害多发区。

当地因突发强降雨引发一大型滑坡，滑坡堆积物方量巨大，堆积于下部沟道，堵塞上游沟道及其支沟。在主沟沟道现有汇水条件下，以最大雨力考虑，上游的水头压力大于堆积体的有效自重时，易发生渗流破坏，形成泥石流灾害，直接威胁沟道下游居民生命财产安全，对其进行应急治理十分必要。

1　地质环境条件

调查区属秦岭山系鹘岭山脉，山势陡峭，地形起伏较大，海拔一般800～1300m，最低海拔791.1m，最高海拔1441.61m，相对高差300～500m，属中山区。调查区沟谷发育，总体地形南高北低，坡陡沟狭，水系发育，地形复杂。多“V”形谷，坡度一般为35°～40°，局部达55°～65°，属中深切割区。

调查区位于一倒转背斜南翼，地层倒转，呈一向北倾斜的单斜构造，出露地层主要有新元古界震旦系灯影组（Z2dn），为白云岩夹白云质灰岩，下古生界寒武系—奥陶系的水沟口组（∈1sh）、岳家坪组（∈2y）、石瓮子组［（∈3—O1）s］，第四系地层主要分布于沟谷地带。区内地下水的补给来源为大气降水，地下水类型主要为碎屑岩类裂隙孔隙水和第四系松散岩类孔隙水（图1、图2）。

图1　区域地貌

作者简介：王晗旭（1987—），男，汉族，陕西西安人，硕士，从事岩土工程及工程地质方面工作。E－mail：whx19870205＠sina.com

图2　调查区剖面示意图

2　灾害体特征

大型滑坡发生后，沟道内滑坡堆积体方量巨大，造成了上游沟道及其支沟被堵塞，主沟沟道内堵塞段长达280多米，据测算，主沟上游沟道及其支沟汇水面积约2.432km2，主沟沟道纵比降约15%，沟道狭窄，岸坡物质松散，由于堆积体阻塞了主沟上游及支沟目前的排水，堆积体上部可能形成堰塞湖，以最大雨力考虑，潜在堰塞湖区积水最大深度可达20m左右。滑坡堆积物目前较为松散，存在架空现象，在上部积水情况下，大颗粒之间的细颗粒容易被渗透水流带走，从而降低整体的稳定性，当积水高度达到一定数值，上游的水头压力大于堆积体的有效自重时，易发生渗流破坏，形成泥石流灾害，直接威胁下游居民生命财产安全，危险性大。

该泥石流按水源供给条件划分，属暴雨性泥石流；按物源供给条件划分，属崩滑型泥石流；按集水区地貌特征划分，属沟谷型泥石流；按泥石流物质组成划分，属水石型；按泥石流一次性爆发规模划分，属大型泥石流；按爆发频率划分，属极低频泥石流。

3　灾害形成机制及发展趋势

3.1　形成机制

3.1.1 地形条件

调查区沟道两侧山体高差较大，基岩出露，表面较风化，岩石节理、裂隙发育，岩石破碎，两侧山坡坡度较陡，平均坡度为50°～55°，主沟沟道纵比降约15%，主沟及支沟汇水面积约2.432km2，沟道峰值水流量较大，沟道总体坡度10°～15°，较陡的沟道为泥石流的形成提供了较好的势能条件，易于泥石流混合体流通。

3.1.2 物源条件

大型滑坡发生后，沟道内堆积体方量巨大，沟道内堵塞段长达280多米，堆积体方量巨大，大滑坡堆积物母岩成分为白云岩，在滑坡下滑的过程中发生分解、碎裂，架空现象明显，颗粒无规律，大小不一，堆积体处于不稳定状态，坡面堆积物质松散，在水的作用下成为泥石流的物源。

3.1.3 水源条件

灾害发生地地处陕西省南部，降雨量丰富，并且按季节分布不均，暴雨具有历时短、降雨集中、分布零散的特点，调查区有多次强降雨历史。集中的降水引发的洪水构成了泥石流的运动载体，洪水还强烈冲蚀地表及侵蚀沟谷，促使并加剧堆积体活动，增加沟内的松散堆积物参与泥石流活动。

3.2　发展趋势

由于滑坡堆积体堆积高度大，在主沟沟道堵塞严重，在堵塞体上游形成范围巨大的低洼区，区内流域面积大，沟道坡降较大，若遇强降雨，势必在堆积区上游形成汇水区，成为堰塞湖，而堆积区岩土体结构松散，力学强度低，无法有效地对水体形成拦截，在水压力不断增大的情况下，易产生渗流破坏，发生泥石流可能性大。

根据《泥石流灾害治理工程勘察规范》（DZ/T 0220—2006）中泥石流沟谷综合评分方法，该泥石流所在沟谷按泥石流沟判别条件15项因素量化评分（表1）积分96分，属易发泥石流沟谷，参考区域泥石流致灾危害程度，判断该泥石流危险性大，暴发频度与特大暴雨关系密切。其发生规模的大小将与降雨强度及时间直接相关。

表1　泥石流沟严重程度数量化评分表

4　应急治理设计方案

4.1　设计思路

受治理阶段条件限制，本次主要通过拦挡及排导的方式对该泥石流灾害进行应急治理，缓解发生次生泥石流灾害时，对沟道下游居民的直接威胁。

在堆积体下部沟道内设置混凝土拦挡坝，缓解次生泥石流灾害发生时对下游的直接危害。为保证治理段沟道畅通，尽量减少因上游排水出现堵塞现象，按照拦挡坝设计对工程区沟道进行整平，同时在原有沟道两侧设置排导挡墙（图3）。

图3　应急治理方案平面示意图

4.2　设计标准

依据《泥石流灾害治理工程设计规范》（DZ/T 0239—2004），该泥石流治理工程级别综合评定为三级，设计标准遵循以下规定：

（1）按30年一遇的降雨强度设防，按50年一遇的降雨强度校核；

（2）拦挡坝抗滑安全系数在基本荷载组合下为1.15，在特殊荷载组合下为1.06；

（3）拦挡坝抗倾覆安全系数在基本荷载组合下为1.40，在特殊荷载组合下为1.12；

（4）设计库容30万m3；

（5）防护结构抗冲击抵抗力120kN/m2；

（6）防护结构耐久性设计年限50年。

4.3　设计方案

4.3.1 拦挡工程

本次设计采用的重力式拦挡坝，布设位置主要在沟道下部狭窄处，坝顶设置溢流槽。设计拦挡坝坝高10m，坝顶宽2m，迎水坡坡比1∶0.1，背水坡坡比1∶0.7。拦挡坝基础采用矩形，底部延伸基础宽8.8m，基础埋深：2.5～3m。坝体底部设置排洪洞尺寸：2m×2m，排洪洞上部设置泄水孔，泄水孔尺寸40cm×60cm。基岩出露处坝肩嵌入微风化或新鲜基岩1.5～2m。确保坝肩结合良好，以满足坝体的稳定性要求。

4.3.2 排导工程

按照拦挡坝设计对工程区沟道进行整平，以拦挡坝基础顶部为基准，对工程区段沟道进行整平，同时坝体上游及下游铺设厚30cm的浆砌石护坦，延伸长度10m。

沟道两侧设置排导挡墙，沟道西北侧挡墙高2.5～7m，顶宽0.8m，基础埋深1m；东南侧挡墙高度1～2m，基础埋深0.5m。排导挡墙按坡度延伸，基础均埋深至沟道整平线以下，连接坝体挡墙段应设置伸缩缝，保证挡墙基础刚度一致。

为保证排导挡墙稳定性，在原有道路一侧设置排导墙后采用碎石土回填压实，压实标准相对密度不小于0.65或CBR不小于8%，同时在填土坡面上部设置一条简易通行道路，自坝体下游原有道路起始至坝顶并延伸至上游原有道路，道路宽3m。上坝道路沿山体一侧设排水渠。为保证通行安全，路边设置混凝土防撞墩。

5　结 论

通过调查分析，该泥石流所在沟谷堵塞严重，汇水面积大，属易发泥石流沟谷，发生泥石流可能性大。泥石流暴发频度与特大暴雨关系密切，其发生规模的大小将与降雨强度及时间直接相关。

受治理阶段条件限制，采用拦挡工程＋排导工程相结合的方式进行应急治理。通过治理对次生泥石流灾害存在的险情进行一定程度的缓解，为后续治理提供一定的基础和时间，为当地群众的生命财产和正常生活提供保障，效益明显。

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