中巴经济走廊沿线交通工程面临的山地灾害问题及对策

中巴经济走廊红其拉普-哈维连段位于巴基斯坦境内北部山区,是整个中巴经济走廊沿线泥石流、崩塌滑坡、雪崩等山地灾害最为发育、危害最为严重的区域。文章以红旗拉普(Khunjerab)-哈维连(Havelian)段为研究区域,以沿线泥石流、崩塌滑坡等山地灾害为研究对象,对自然环境背景、灾害类型及分布规律、对交通工程的危害特征进行分析,在此基础上,总结该段经济走廊交通工程面临的山地灾害问题,并初步提出相应的对策建议。通过遥感解译、野外考察,初步查清红其拉普-哈维连段共发育泥石流沟305条,滑坡灾害点237处。针对中巴经济走廊交通工程面临的山地灾害问题,初步提出了建立经济走廊交通工程沿线孕灾背景和灾害数据库、科学评估灾害(链)风险、研发复杂环境条件下空-天-地一体的监测预警技术方法、开展山地灾害防灾减灾理论与技术研究的对策建议。

汉源县大渡河“8.6”崩塌堵河灾害研究

2009-08-06四川省汉源县顺河乡猴子岩发生大型崩塌,90余万m3崩塌体直接冲进大渡河,形成40m高的堰塞坝,阻断大渡河,形成库容达6000×104m3堰塞湖,导致2人死亡,29人失踪和重大财产损失。以现场调查与观测为基础,分析灾害发育条件和成灾过程,认为高陡边坡次级断裂造成的岩体破裂是崩塌发育的基础条件,"5.12"汶川大地震、强降雨及道路工程建设造成的边坡失稳是灾害发生的重要原因。针对崩塌堵河灾害的成灾特点,提出加强山区重大工程区地质灾害评价、预防、预警,科学设计、施工减少陡坡开挖,采取果断措施处置施工过程中出现的险情、灾情,及时在灾害点设置警示标志减少灾害损失等减灾对策。

高家沟泥石流和深溪沟泥石流灾害特征

汶川地震之后,泥石流成为灾区最为严重的灾害类型之一,直接影响到灾后重建和灾区人民的生命财产安全。对汶川地震灾区7月初群发性泥石流进行野外考察,重点分析了高家沟和深溪沟两条泥石流的成因和特征。高家沟为由滑坡崩塌体引起的土力类粘性泥石流,容重约为2.07 g/cm3,总量超过30万m3,分三次间歇性汇入主河,并堵断1/2河道,迫使岷江持续冲刷对岸路基,损毁213国道长达400 m;深溪沟为山洪冲刷河道引起的水力类稀性泥石流,容重约在1.44～1.58 g/cm3之间,流量约在160～180 m3/s之间。对不同的泥石流沟应采用不同的防灾减灾措施,可有效降低泥石流灾害对人民生命财产的威胁。

四川省汶川县簇头沟“7.10”泥石流灾害成因与特征分析

簇头沟是岷江右岸一条低频泥石流沟,受2013年7月极端暴雨的影响,暴发特大泥石流。结果显示,汶川地震造成流域内的坡面和沟道堆积的大量的松散物质是泥石流形成的物源,流域上游暴雨及其形成的山洪是此次泥石流形成的激发因子。＂7.10＂泥石流为过渡性泥石流,泥石流容重约为1.8-1.9 t/m3,沟口处最大流速为9.2 m/s,峰值流量为515 m3/s,冲击力达到3 657 t,输沙总量约为50×104m3。泥石流过程表现为为暴雨（山洪）—滑坡（坡面泥石流）—泥石流—堰塞湖—溃决洪水。对震后低频泥石流危险性认识不足、防治工程设计标准偏低是此次灾害造成重大损失的主要原因。在未来灾害防治工程设计中,应合理估计灾害规模和潜在风险。

“4·20”芦山地震崩塌滑坡与公路危险性评价——以宝兴县省道S210沿线为例

以芦山地震重灾区宝兴县境内省道S210沿线为研究区,利用高分辨率航片,对沿线地震诱发崩塌滑坡进行判识,并通过分析地形、地层岩性及震中距等因子,探讨公路沿线崩塌滑坡的分布规律,进而利用确定性系数和频率比例法对地震诱发崩塌滑坡的易发性进行评价,最终通过沿线崩塌滑坡易发性分析结果对道路断道的危险性进行评价。研究结果发现:省道S210沿线芦山地震造成的坡面破坏以中小型崩塌为主,高程集中在750～1 500 m,坡度多位于30°～60°,且位于西、南西和北西坡向的崩塌滑坡较多,岩性以硬岩和软硬相间岩层为主,研究区距震中19～21 km的距离为崩塌滑坡集中分布区域。崩塌滑坡高易发区和较高易发区主要位于研究区的北段,南段公路同侧也有分布,较低和低易发区位于中段宽谷路段。

基于水文响应单元的泥石流灾害易发性分区方法

以水文响应单元和栅格单元为基础评价单元,运用因子贡献率法和信息量法两种评价模型对安宁河流域进行泥石流灾害易发性评价。研究结果表明,在流域尺度范围内,水文响应单元能够更好体现区域中的微观综合地貌特征,切合区域整体性描述;基于水文响应单元的易发性分区不仅与历史泥石流实际分布情况的契合度较高,而且数学模型方法适应效率较高和区内孕灾条件体现更为明显。由此,建立基于水文响应单元泥石流灾害易发性分区对探求流域尺度范围内泥石流灾害易发性分区方法与评价制图是一个有益的尝试与拓展,可为制定减灾防灾决策提供科学参考。

四川省西溪河地洛水电工程区“7.31”泥石流灾害

2009-07-31,四川省凉山彝族自治州西溪河流域金阳县地洛电站施工区暴发泥石流,造成9人死亡、施工道路及设施损毁。通过现场调查和分析认为,"7.31"泥石流是一场高容重低粘度坡面型泥石质泥石流,强降雨是此次泥石流形成的激发条件,工程弃渣是其形成的物质基础和条件,过沟公路未合理设置排水涵洞,路基被毁,沿途大量物质补给是泥石流形成的促进因素。"7.31"泥石流隐蔽性强,人们对其危害范围认识不足,防灾意识薄弱,监测预警不到位,是造成人员伤亡与财产损失的重要因素。结合西溪河流域水电开发的现状,针对性地提出了规范人类工程活动,提高防灾意识,加强地质灾害的监测预警等防治对策,建议进一步加强中小水电工程施工的监管力度,切实落实灾害危险性评估与防灾措施,最大限度地减少人为地质灾害。

块石颗粒形状对碎石土渗流特性影响研究

碎石土是由不同形状的块石颗粒组成,块石颗粒形状不仅会影响碎石土内部的细观结构,也会影响其渗流特性.基于碎石土细观结构模型,将不同形状的块石颗粒简化为圆形、正方形、正六边形和正八边形,分析块石形状对碎石土的渗流特性影响.发现不同形状块石组成的碎石土中水的渗流量不同,随着孔隙率增大,块石形状对其渗流特性的影响越明显.常水头渗流试验表明:不同形状块石,渗透系数差异明显,其中规则块石(近似正方体)渗透系数最大,泥岩颗粒(近似多面体)渗透系数最小.数值模拟试验结果与常水头试验结果二者的规律吻合,说明数值模拟试验结果可靠.

西藏樟木滑坡特征及成因研究

查明樟木滑坡的特征及成因是该滑坡防治工程设计需要解决的首要问题。通过对樟木滑坡的现场调查,结合钻探资料对樟木滑坡的形成条件和堆积体特征进行了分析,揭示了该滑坡的演化过程和形成机理。研究表明:樟木滑坡是一个多期次滑坡构成的复杂滑坡;滑坡演化过程为岩质古滑坡→崩坡积层滑坡→浅表层堆积层滑坡;各期次滑坡的主控因素不同,形成机理差异较大;滑坡运动方式主要有牵引式和推移式两种,混合式少见。研究成果可供认识大型复杂滑坡和樟木口岸滑坡防治工程设计参考。

雪崩防治工程研究与应用现状

雪崩是对高寒山区房屋、设施、道路安全威胁最大的自然灾害之一。在目前雪崩监测预警技术还很不完善的情况下,发展灾害防治工程技术是避免或减轻雪崩对人类生命财产损失的重要措施。对国际上常用雪崩防治工程进行分类,重点按作用手段分别阐述了各种防治工程的研究与应用现状,对防治工程研究进展、适用范围、设计要求、应用情况等关键问题进行了总结和探讨。研究认为,目前的雪崩灾害防护工程存在修筑标准欠缺、雪崩机理不明确、工程设计参数计算不合理、试验模拟不理想、基础理论研究落后于实践活动等不足,并建议从工程综合配置、雪崩与防护结构相互作用、工程设计参数定量化研究、开发积雪清理技术、构建监测预警系统等方面开展先行工作。

山洪中漂木在拦砂坝前堵塞堆积实验

山洪和泥石流中夹带的漂木在拦砂坝开口处易造成严重堵塞,使坝体对后续流体的分选效果减弱或失效,甚至进一步威胁坝体安全,因此探讨漂木在拦砂坝前的堵塞堆积规律和影响因素对于工程结构设计具有重要意义。考虑漂木长度L、溢流口开口宽度b、漂木量Vw及流体流量V等因素对漂木形成堵塞的影响,通过实验研究了山洪中漂木在拦砂坝前堵塞堆积规律。实验发现漂木在拦砂坝溢流口的堵塞堆积形态主要有三种:溢流口搭桥型,交错咬合型,坝前停积型。漂木堵塞率在L/b<1时基本保持不变,在1<L/b<3时,随着L/b增大先增大后减小,在L/b=2左右达到最大;漂木拦截率在L/b<2呈线性增大,在2<L/b<3保持基本稳定。漂木大量堵塞在溢流口或滞留在库容区中后部都能形成较高的漂木拦截率。漂木体积含量Vw/V在L/b<1时对漂木堵塞率和拦截率基本无影响,在1<L/b<3时,对漂木堵塞率和拦截率的影响呈增大趋势,随着L/b的增大,增大趋势越明显,在L/b=2时基本呈线性增长。

地震荷载作用下抗滑桩嵌固深度的研究

国内外对地震荷载作用下碎石土边坡抗滑桩的最佳嵌固深度研究很少,以往抗滑桩嵌固深度的确定还主要采用经验方法。以云南省文天公路K123+920～+950段的南温碎石土滑坡为研究对象,采用物理模型试验方法,通过对滑坡地质力学条件分析,建立抗滑桩相似试验模型,进行地震荷载作用下抗滑桩不同嵌固深度的变形破坏试验研究,获取抗滑桩变形试验数据。运用传递系数法,分析地震荷载作用下抗滑桩承受的水平荷载与桩体位移的相互关系,确定了碎石土滑坡在一定的滑坡推力条件下,抗滑桩的最佳嵌固深度,最后建立碎石土边坡中抗滑桩最佳嵌固深度的经验判别式。此判别式可作为不同强度下碎石土滑坡中抗滑桩最佳嵌固深度的设计提供参考,也可为地震荷载作用下最佳嵌固深度验算提供帮助。

预应力锚索外锚头强化锁定技术研究

针对国内预应力锚索外锚头采用单一夹片式锚具锁定容易出现外锚锁定失效的问题,提出通过在原有夹片式锚具锁定的基础上增设附加锁固件的方式来强化锚头锁定力。附加锁固件由钢套筒和锚固胶两部分构成,通过高强锚固胶将锚具外露钢绞线端头与套筒固为一体,形成外锚头多重锁定效果,具有结构简单、受力明确、经济实用的特点。通过拉拔实验,对比分析附加锁固件张拉破坏时的受力特性,确定了附加锁固件的最优设计参数。试验证明了本方法的合理性和有效性,其结果可为新型预应力锚索锚头强化锁固技术的推广应用提供理论依据。

泥石流源地坡面土体活动随机性规律实验

坡面土体的崩塌活动是泥石流形成的初始过程。为了研究降雨条件下该过程中蕴含的随机性,选择典型泥石流源地坡面进行人工降雨实验,观测坡面径流和坡面土体活动特征。结果表明:坡面径流的产生与坡面土体的供给是2个相对独立的过程;坡面产流过程在时间上具有连续性,空间上具有均匀性,规模上具有稳定性;即使是在恒定的降雨强度条件下,泥石流的源地土体活动也表现为一个离散的土体崩塌序列,具有时间上的间歇性、空间上的聚集性、规模上的随机性,且在时间上服从泊松分布,在规模上服从规模-频率的幂率关系;坡面的水土过程是不完全同步的,泥石流的形成依赖于坡面土体补给的时间、空间和规模分布,这也决定了泥石流阵流的多变和流量的涨落。建立基于土体活动特征的随机性补给模型,结合分布式水文模型,是建立科学的泥石流预报模型的有效方法。

八一沟松散堆积体粒度特征研究

八一沟位于地震极重灾区四川省都江堰市龙池镇云华村，历史上多次发生过大规模泥石流。通过对现有的粒度分析方法进行了总结，采用矩法和标度法分析了八一沟内松散堆积体（坡积物、沟床沉积物、泥石流沉积物）的粒度特征，最后对比分析了现有粒度分析方法。结果表明，八一沟上游为泥石流的主要物源和流动区，对颗粒沉积的影响较小，而下游的堆积区则对颗粒级配的改造较大。标度法可以通过幂指函数对松散堆积体的级配进行统一描述，八一沟中上游堆积土体的特征粒径D-主要分布在10左右，这与该颗粒级配主要形成低密度泥石流的预测和八一沟已发生的泥石流密度（1．7—1．8g／cm2）一致，说明在强降雨条件下，八一沟上游会再次诱发低密度泥石流。因此利用不同的土体粒度分析方法，可以推测松散堆积体的沉积环境及未来的活动特征。

泥石流小流域生态功能分区及生态修复对策研究

泥石流是发生在山区的一种自然灾害,传统的泥石流防治多注重岩土工程措施轻生态工程措施,而生态工程防治泥石流的关键是对流域进行系统科学的生态功能分区.基于此,选择泥石流多发区云南东川阿旺小河流域为研究区域,以"自上而下"的分区方法为基础,采用图形叠置法和主导标志法,利用GIS技术的空间分析和制图输出功能对该流域进行生态功能分区,以实现既防治泥石流灾害又促进区域生态、经济可持续发展的目的.结合流域的生态环境特征、泥石流灾害特征以及防治工程的可操作性,将流域划分为3个一级生态功能区和9个二级生态功能小区,分析了每个小区的生态功能特征,并提出相应的生态修复对策和重点治理对象.

不同条件下泥石流堰塞坝的溃决过程

[目的]对不同因素作用下的泥石流堰塞坝溃决过程进行试验研究,为泥石流堰塞坝的灾害防治和灾后重建等提供科学支撑。[方法]开展了不同来水流量、坝体形态、黏粒含量、坝高和初始含水量条件下的溃决试验。将漫顶溃决过程分为4个阶段:坡面侵蚀过程、陡坎侵蚀过程、下切和侧向侵蚀过程和衰退过程。此外,分析了泥石流堰塞坝坝体破坏机理,并给出下游坡面泥沙起动临界条件的计算式。[结果]溃决流量与来水流量之间呈非线性正相关;溃决洪峰流量随着背水坡坡度增加而增加;溃决洪峰流量随着坝高的增加而迅速增加,泥石流堰塞坝坝体黏粒含量与溃决洪峰流量之间整体呈现负相关;溃决洪峰流量随着土体初始含水量的增加而缓慢降低,但变化的范围不大。[结论]在泥石流堰塞坝溃决的不同因素中,坝高和黏粒含量影响最大,来水流量次之,背水坡度和初始含水量影响最小。

泥石流堰塞坝研究进展

泥石流堰塞坝是泥石流堵塞河道而形成的一种天然坝。泥石流堰塞坝在形成过程、坝体物质结构与组成、坝体物质侵蚀速率、溃决过程以及洪水峰值流量等方面与滑坡堰塞坝存在诸多差异性。因此,开展泥石流堰塞坝的形成与溃决机理研究具有重要意义。依次从泥石流堰塞坝的特点、堵河判据和坝体溃决过程与机理等方面,对近年来泥石流堰塞坝方面的研究进展进行了比较系统的阐述与总结;指出了当前研究中存在的问题与不足,并提出了泥石流堰塞坝形成与溃决方面需要进一步研究与解决的关键科学问题。

堰塞坝溃决过程中孔隙水压力变化规律

为研究堰塞坝坝体内部孔隙水压力对坝体的溃决发展过程的影响,通过水槽模型试验,在分析堰塞坝溃决过程的基础上,研究了堰塞坝溃决过程中孔隙水压力的变化过程。研究成果表明:根据溃口演化特征,可将堰塞坝的溃决过程分为3个阶段:坡面侵蚀阶段(Ⅰ)、溯源陡坎侵蚀阶段(Ⅱ)、粗化再平衡阶段(Ⅲ),其中,阶段Ⅱ发展最为剧烈;堰塞坝溃决过程中各测点孔隙水压力的变化过程均呈现先增后减的变化趋势,并存在明显的滞后现象;左右两侧的孔隙水压力呈“左小右大”的变化趋势,二者差值随溃口发展速率的加快而增加;上游孔隙水压力较下游明显增大,敏感程度也更高;蓄水期孔压可采用饱和非稳定二维渗流微分方程进行求解,整体变化趋势与实际值相符合,孔压增长速率呈先缓后陡趋势,最大孔压差绝对值为0.09 kPa。

冰滑坡涌浪下冰碛坝溃决机理试验研究

[目的]对冰滑坡涌浪导致的冰碛坝溃决过程与溃决机理进行试验研究,为冰川区重大工程建设和冰湖冰碛坝溃决灾害防治提供科技支撑。[方法]开展不同滑块体积、滑动角度、滑动距离、坝体物质组成和坝体几何形态的水槽模型试验。基于试验现象、试验数据与理论推导,对涌浪过程、坝体物质起动和坝体溃决临界条件进行分析。[结果]①冰滑坡涌浪随时间和距离不断衰减,其随时间衰减显著。②将涌浪作用下的溃决过程分为坡面侵蚀、陡坎侵蚀、侧向侵蚀和衰退4个阶段,其中侧向侵蚀阶段的溃决流量最大,流速最快,侵蚀能力最强。③从颗粒起动机理的角度给出了颗粒起动流速,与沙莫夫公式进行对比分析,对比结果较为吻合。④基于能量守恒原理得到了冰湖溃决事件发生的临界条件,通过西藏自治区林芝市波密县米堆沟光谢错冰湖溃决事件进行验证,验证结果良好。[结论]冰湖库容越大、坝前水深越深、涌浪高度越高,坝体越易发生溃决;冰碛坝堆积物中细颗粒含量越高,坝体颗粒间黏附力越强,坝体越稳定;冰碛坝坝宽及下游坡脚越大,坝体越稳定,溃决所需时间越长。