典型高山峡谷泥石流堆积扇发育过程及特征——以藏东南帕隆藏布流域天摩沟为例

高山峡谷区泥石流动力地质作用强烈,是区域地貌变化的重要驱动力。泥石流堆积扇是支流(支沟)和主河(主沟)地貌外营力交互作用的地带,其形态变化反映了泥石流沟道自身水沙动态和地貌过程,也有助于理解高山河谷地貌的长期演变趋势。研究堆积扇发育过程和驱动因素有助于确定高山区河谷地貌演变成因和趋势。然而,受限于野外自然条件和数据资料,对高山区泥石流堆积扇发育过程的观测研究仍较少。本文以中国藏东南帕隆藏布流域天摩沟为研究对象,结合遥感影像、DEM数据、无人机航拍、RTK地形测量以及野外勘探调查,分析4次泥石流事件中天摩沟沟口堆积扇发育过程及形态特征。结果表明:(1)泥石流堆积扇发育过程受泥石流事件与一般水流过程共同影响。泥石流事件造成堆积扇宏观形态剧烈变化(扇面淤积抬升、扇体规模扩大等);一般水流过程则在泥石流间歇期缓慢塑造堆积扇沟道(沟床冲刷下切、流道局部平面摆动等)。(2)泥石流堆积扇发育与主河(帕隆藏布)相互影响。堆积扇外缘形态受主河径流调整和塑造,扇体沟道溯源侵蚀下切受控于主河河床侵蚀基准变化;主河局部地貌由原本相对窄深的单一线型发育成较为游荡的辫状河道。本研究可为泥石流沉积学、泥石流堆积扇工程选址及泥石流灾害风险防控等提供一定的科学数据支撑。

泥石流堆积体隧道支护体系优化效果模拟分析

以国道318线林芝—拉萨段娘盖村隧道为工程背景,针对钢架锚喷网支护在泥石流堆积体隧道施工中存在的不足,提出了三条优化措施并建立完全对应的数值模型,对比分析各项优化措施的作用效果。结果表明:(1)三条优化措施对于控制拱顶沉降和周边收敛均是有效的,其作用效果由大到小依次为壁后注浆、锚杆优化和加密双层钢筋网;(2)壁后注浆容易导致仰拱部位隆起变形,应严格控制注浆量和注浆压力;(3)取消系统锚杆后锁脚锚杆轴力增大为原设计的110.3%,初期支护正、负弯矩分布更加均匀,结构受力更加有利;(4)采取双层加密钢筋网后支护弯矩增大为原设计的1.63倍;(5)壁后注浆使得洞室周边更大范围的围岩参与共同承载,支护弯矩和锚杆轴力减小为原设计的67.6%和79%。研究结果可为隧道穿越泥石流堆积区支护方法的选择提供借鉴。

泥石流堆积体加工处理利用设计研究

山区泥石流频发,在河沟内形成大量堆积体,需每年定期清理以避免汛期堵塞河道影响行洪,由于山区场地狭小,在清理后如何安全堆存是个难题。同时,民用砂石骨料一直供不应求,创新采用砂石系统将堆积体加工成为建筑用砂石骨料,研发针对堆积体料源特性的智能环保加工工艺,研究泥石流沟口滩地作为加工系统厂址的布置特点和防护设计,采用安全经济施工快的钢混结构型式,成功做到了变害为利,为当地及成都市场提供大量绿色建材,可供类似工程参考。

泥石流堆积体隧道基底加固方法及稳定性分析

兰渝铁路仓园隧道穿越结构松散、含水率高的泥石流堆积体,最小埋深仅14 m,隧道基底稳定性差、地基承载力低。在隧道基底常用处理方法比较分析基础上,采用树根桩进行隧道基底加固;采用数值试验模拟隧道施工过程力学行为特性及基底加固处理效果,并分析不同列车振动荷载频率下隧道基底在有、无树根桩情况下列车动载对隧道基底工后沉降和振动的动力响应规律;结合现场监测数据分析,提出了泥石流体隧道施工变形控制和基底加固方法,供类似工程设计和施工参考。

泥石流堆积物粒度分形特征及影响因素分析

汶川地震诱发了大量的泥石流,给山区带来了巨大的人员伤亡及财产损失,为了更好地对泥石流特征进行研究并对其危险性进行预测,通过野外取样对泥石流堆积物进行了粒度分析,并对汶川地震灾区泥石流堆积物的分形结构特征以及泥石流物源区岩性、松散物质量及沟道坡降对泥石流堆积物颗粒组成的影响进行了分析。结果表明,其粒度分维值介于2～3之间,平均值为2.49,标准差为0.19,分维值的离散度比较低。粉砂岩的分维值最小,其次是砂岩和泥灰岩;石英闪长岩的分维值最大,其次为石灰岩。分维值的变化趋势与松散物质量的变化趋势极为相似,分维值随着松散物质量的增大而增大。泥石流堆积物的分维还受到沟道坡降的影响,在其它影响因素相同的情况下,分维值随着沟道坡降的增大而增大。地震后泥石流堆积物的分形特征体现了泥石流危险度的大小,可为泥石流活动特征及危险性预测提供依据。

泥石流堆积体边坡失稳机理的试验与稳定性分析

泥石流堆积体边坡失稳现象由于其组成物质、形成年代和堆积部位等方面的特点,与其他岩土边坡失稳有不同的表现。根据泥石流堆积体的形态特点与沉积特征,利用条块侧向推力正弦变化的Spencert条分法进行泥石流边坡稳定性的分析,对山地工程减灾分析有意义。利用Spreadsheet自嵌Visual Basic Application编译器编写了描述沿深度变化土体物理参数的稳定性分析程式。程序从确定性分析开始计算边坡稳定性系数,并利用Spreadsheet的约束优化功能寻找可能的圆弧滑动面,在此基础上计算最可能的非圆弧滑面,最后与实际观测滑面稳定性分析进行对比现场试验人工降雨造成超渗产流,实时测得的数据表明,在距表层土体50 cm以下含水量变化很小,边坡并没有产生明显的后缘张裂隙,在集中降雨导致超渗产流的情况下,泥石流堆积体边坡失稳主要是表层50 cm深度以内土体含水量变幅大的土层中发生,而在50 cm以下深度范围内土体基本保持稳定。程序分析表明,随着给定的滑动土层厚度的增加,安全系数逐步降低,只有平均土层深度为2.4 m才有完全满足约束条件的最优非圆弧滑面。研究结果表明,条分法已经不能适用于强降雨条件下泥石流堆积体边坡失稳机理的研究。

隧道穿越泥石流堆积体的数值模拟及优化处治

根据泥石流堆积体的地质特征,结合都汶高速公路福堂隧道工程背景,建立三维数值模型,分别进行隧道穿越泥石流堆积体时无支护状态、设计支护状态和优化支护状态下以及泥石流堆积与侵蚀条件下的模拟分析。结果表明:在泥石流堆积体内开挖隧道时,拱顶沉降是隧道变形的主体部分,并直接导致了地表的沉陷及隧道边墙的收敛变形;在采用超前注浆并加长锚杆长度的措施进行针对性的优化处治后,隧道衬砌的变形及地表沉陷明显降低,表明处治优化是有效的;隧道拱顶上方泥石流覆盖层的厚度小于14m时,隧道处于明显不安全状态,泥石流覆盖层厚度大于42m时,围岩形成自稳体系。

金沙江奔子栏-达日河段大型泥石流堆积扇的成因机制

金沙江上游奔子栏-达日河段属横断山区的干热河谷地带,河谷沿岸大型古泥石流堆积扇广泛发育,其成因却一直没有得到很好的研究。对该区瓦卡大型古泥石流堆积物进行了沉积结构、粒度、地球化学和孢粉等分析,揭示了泥石流的沉积环境及其形成过程。通过粗颗粒石英的光释光单片再生法（SAR）测年研究,获得金沙江上游奔子栏-达日河段古泥石流大规模暴发的年代为12 600~4 500 a BP。丰富的风化碎屑物源、陡峻的地形及雨季降水集中是该区古泥石流形成的主要原因。全新世早期青藏高原东南缘受西南季风加强的影响,气候趋于暖湿,季节性暴雨增加。金沙江上游干热河谷区大型泥石流堆积扇的发育年代暗示其是全新世早期西南季风加强作用下的地貌响应。从地质灾害防治的角度,由于现代气候因素导致泥石流灾害的频度和规模较小,预防该区地质灾害的重点应是防止人工砍伐树木和不合理的人工切坡导致对地表环境的破坏加剧。

根据阵流估计泥石流堆积参数

泥石流堆积是泥石流产生灾害的主要方式 ,也是进行泥石流灾害评估的主要依据。根据泥石流堆积的形态特征提出了堆积的元过程叠加 ,将堆积与间歇性的阵流运动联系起来 ;利用近 2 0年来蒋家沟泥石流阵流序列的观测数据 ,估计了堆积的相关因子 ,如速度、流深、流量、堆积厚度等。这些因子表现出一定的频率分布特征 ,它可能改变过去确定论的泥石流观念 。

泥石流堆积扇地貌特征及其模型试验研究

本研究通过大量泥石流堆积扇立体形态的统计分析,定量描述了堆积扇最大长度、最大宽度、最大厚度、最大幅角和平均纵坡五项主要地貌特征。根据堆积扇与泥石流体物质组成的基本一致牲,得出了粘性泥石流堆积扇颗粒级配的定量值。采用泥石流现场小规模模型实验研究的方法,探讨了堆积区坡度和泥石流容重对堆积扇平面和纵剖面形态的影响,得出了由堆积区坡度和泥石流容重确定堆积扇形态特征的一系列重要阈值。

蒋家沟泥石流堆积物的时代及成因

据石英ESR和~14C测年结果,蒋家沟泥石流堆积可分为晚更新世形成的古泥石流堆积和近代泥石流堆积两类。古泥石流堆积再分为早、中、晚三期。扫描镜下观察蒋家沟古泥石流堆积中的石英砂表面机械结构特征和现代泥石流十分相同,例如两者的颗粒都呈尖锐棱角状,粒面上均发育很好的贝壳状断裂结构、解理面、凹坑、擦痕(或擦沟)等,这表明二者的形成环境是相同的。

泥石流堆积特征及其斜坡稳定性评价

以往对泥石流的研究多集中在活动泥石流及其危害方面 ,边坡稳定性评价中 ,常把泥石流堆积体边坡看作均质边坡。通过对川西山区若干典型泥石流堆积边坡的研究 ,划分了泥石流的堆积类型 ,发现泥石流堆积边坡并非一种完全均质边坡 ,而是一种具有控制性沉积结构面的堆积边坡 。

穿越泥石流堆积体隧道防水关键技术研究

兰渝铁路仓园单洞双线隧道洞身整体穿越密实性差、呈富水状的泥石流堆积体,最小埋深14m,最大开挖跨度13. 86m,隧道围岩松散破碎、自稳性差,且地表水与地下水发育,渗水现象严重,严重影响施工进度与安全。针对该隧道施工难点,提出穿越泥石流堆积体隧道地表注浆技术及洞内深孔帷幕注浆技术,通过有效堵水、防止地表水下渗达到隔断地下水的目的,保障隧道开挖质量及安全。

浅析泥石流堆积物的光谱特征——以蒋家沟泥石流堆积物为例

运用 10 0 BXMTS野外光谱仪探测了小江支流蒋家沟新、老泥石流堆积物的光谱反射率 ,总结了新、老堆积物的反射光谱特性 ,分析了影响泥石流堆积物反射光谱特性的因素 (岩性、水分含量、植被覆盖 ) ,最后讨论了应用高空间分辨率遥感图像解译泥石流堆积物的可能性。

基于DEM的泥石流堆积物产量计算方法的探讨

分析、讨论了泥石流堆积物产量的各种计算方法,并基于DEM法的计算原理,针对新疆乌恰县境内泥石流堆积物产量进行了实际计算,证明了DEM法在计算泥石流堆积物产量中的可行性。

论冰川与泥石流堆积体的宏观展布、磨光面、平行擦痕等遗迹的差异性——兼答王乃昂教授“蒙山‘冰川遗迹’辨识中的逻辑谬误分析”

本文在对比分析了冰川堆积与泥石流堆积过程差异的基础上,发现两类堆积体在平面与剖面上都存在明确的专属性差别。冰川冰碛在平面上形成专属性的垄槽序列,剖面上显示为混杂状无层理堆积特征。泥石流形成堆积扇,扇面上呈放射状垄岗堆积,剖面上表现为阵次韵律序列。据此对蒙山拦马墙冰碛垄、瑶池冰碛垄进行了调查研究与分析,认为拦马墙冰碛垄属于冰川凹岸堆积,瑶池冰碛垄属于冰川对称堆积。此外经调查发现,王乃昂等(2020)《逻辑》一文图2d所示"泥石流底泥层"实为一蜂类废弃的泥质巢穴。"平行特征"擦痕为泥石流成因的解释属于《逻辑》一文对于引文的误读。综合研究认为,蒙山冰川遗迹无论从清荣古冰斗的外形特征、平坦指数(F=1.87),瑶池、拦马冰碛垄的平面展布特征、砾石垄的堆积特征、兰溪U谷特征及深宽比(0.24~0.27),U谷岩壁上"微小擦痕"构成的磨光面及磨光面上产出的"平行特征"的擦痕等,都显示拦马墙冰碛垄与兰溪U谷为冰川作用的结果。

泥石流堆积物的结构维数及其地质意义

研究表明,泥石流堆积物的粒度组成具有分形特征.一般,取Mr为粒径小于r的颗粒含量,据之计算泥石流堆积物的结构维数.这种计算方法忽略了能够反映泥石流动力特征的粗大颗粒,而且不便于现场实施.本文把M定义为粒径大于r的颗粒含量,不仅突出了粗大颗粒的特征,而且便于现场实施.与一般方法相反,新方法所得泥石流粒度分维曲线倾向r轴正向,与粒度轴具有唯一的交点,该交点所表示的粒度反映了泥石流所能携带的最大块度,据之可对该地区泥石流的运动速度及对建筑物的冲击力作出估计.

基于静态地面LiDAR的泥石流堆积物产量估算

估算泥石流堆积物产量是泥石流灾害治理的重要手段之一,本文针对目前传统估算方式计算周期长、精度低等缺点,通过引入静态地面Li DAR技术,获取泥石流灾害区地面三维模型,用于估算灾害区域内泥石流堆积物产量,并与传统方法进行对比,结果表明该技术优于传统方法,具有可行性。

老泥石流堆积体上地质灾害的成灾机理及防治对策

在人类工程活动诱发下,老泥石流堆积体上的地质灾害尚未引起人们的充分注意。以川藏线二郎山隧道西引道公路别托段穿越的老泥石流堆积体为例,介绍其形成演化过程和物质结构特征,分析沿线各地质灾害点的成因,总结在这类流堆积体上进行人类工程活动时地质灾害的成灾机理及防治对策。

云南小江流域泥石流堆积扇土地利用模式分析

在土地资源匮乏的山区,泥石流堆积扇作为一种宝贵的土地资源,是人们进行生产生活的主要场所.但泥石流堆积扇具有不稳定性,使得泥石流堆积扇的土地利用具有高风险性.因此,对泥石流堆积扇的土地利用模型进行分析很有必要.随着遥感技术的不断发展,以及中国对地高分辨率观测系统的不断完善,使利用高分辨率遥感影像对特定区域的土地利用方式进行小尺度研究成为可能.文章采用高分二号遥感影像、数字高程模型、GIS技术并结合外业调查验证的方式,对小江流域内196个泥石流堆积扇的土地利用模式及其高程关联特性、百分比坡度关联特性进行了分析.此外,利用泥石流扇土地利用开发分层模式对泥石流扇的开发进行初步风险分析得出,研究区内泥石流扇的土地利用方式主要以风险较小的初级开发模式为主.