巖土工程師輔導(dǎo)：泥石流的形成條件與分類

　　一、泥石流的形成條件

　　泥石流的形成，必須同時具備三個基本條件：

　　1、有利于貯集、運動和停淤的地形地貌條件;

　　2、有豐富的松散土石碎屑固體物質(zhì)來源;

　　3、短時間內(nèi)可提供充足的水源和適當(dāng)?shù)募ぐl(fā)因素。

　　(一)地形地貌條件

　　地形條件制約著泥石流形成、運動、規(guī)模等特征。主要包括泥石流的溝谷形態(tài)、集水面積、溝坡坡度與坡向和溝床縱坡降等。

　　1、溝谷形態(tài)

　　典型泥石流分為形成、流通、堆積等三個區(qū)，溝谷也相應(yīng)具備三種不同形態(tài)。上游形成區(qū)多三面環(huán)山、一面出口的狀、漏斗狀或樹葉狀，地勢比較開闊，周圍山高坡陡，植被生長不良，有利于水和碎屑固體物質(zhì)聚集;中游流通區(qū)的地形多為狹窄陡深的狹谷，溝床縱坡降大，使泥石流能夠迅猛直瀉;下游堆積區(qū)的地形為開闊平坦的山前平原或較寬闊的河谷，使碎屑固體物質(zhì)有堆積場地。

　　2、溝床縱坡降

　　溝床縱坡降是影響泥石流形成、運動特征的主要因素。一般來講，溝床縱坡降越大，越有利于泥石流的發(fā)生，但比降在10%-30%的發(fā)生頻率最高，5%-10%和30%-40%的其次，其余發(fā)生頻率較低。

　　3、溝坡坡度

　　坡面地形是泥石流固體物質(zhì)的主要源地一，其作用是為泥石流直接供固體物質(zhì)。溝坡坡度是影響泥石流的固體物質(zhì)的補給方式、數(shù)量和泥石流規(guī)模的主要因素。一般有利于提供固體物質(zhì)的溝谷坡度，在我國東部中低山區(qū)為10-30度，固體物質(zhì)的補給方式主要是滑坡和坡洪堆積土層，在西部高中山區(qū)多為30-70度，固體物質(zhì)和補給方式主要是滑坡、崩塌和巖屑流。

　　4、集水面積

　　泥石流多形成在集水面積較小的溝谷，面積為0.5-10平方公里者最易產(chǎn)生，小于0.5-平方公里和10-50平方公里其次，發(fā)生在匯水面積大于50平方公里以上者較少。

　　5、斜坡坡向

　　斜坡坡向?qū)δ嗍鞯男纬?、分布和活動強度也有一定影響。陽坡和陰坡比較，陽坡上有降水量較多，冰雪消融快，植被生長茂盛，巖石風(fēng)化速度快、程度高等有利條件，故一般比陰坡發(fā)育。如我國東西走向的秦嶺和喜馬拉雅山的南坡上產(chǎn)生的泥石流比北坡要多得多。

　　(二)碎屑固體物源條件

　　某一山區(qū)能作為泥石流中固體物質(zhì)的松散土層的多少，與地區(qū)的地質(zhì)構(gòu)造、地層巖性、地震活動強度、山坡高陡程度、滑坡、崩塌等地質(zhì)現(xiàn)象發(fā)育程度以及人類工程活動強度等有直接關(guān)系。

　　1、與地質(zhì)構(gòu)造和地震活動強度的關(guān)系

　　地區(qū)地質(zhì)構(gòu)造越復(fù)雜，褶皺斷層變動越強烈，特別是規(guī)模大，現(xiàn)今活動性強的斷層帶，巖體破碎十分發(fā)育，寬度可達數(shù)十條數(shù)百米，常成為泥石流豐富的固體物源。如我國西部的安寧河斷裂帶、小江斷裂帶、波密斷裂帶、白龍江斷裂帶、怒江斷裂帶、瀾滄江斷裂帶、金沙江斷裂帶等，成為我國泥石流分布密度最高、規(guī)模最大的地帶。

　　在地震力的作用下，不僅使巖體結(jié)構(gòu)疏松，而且直接觸發(fā)大量滑坡、崩塌發(fā)生，特別是在Ⅶ度以上的地震烈度區(qū)。對巖體結(jié)構(gòu)和斜坡的穩(wěn)定性破壞尤為明顯，可為泥石流發(fā)生提供豐富物源，這也是地震→滑坡、崩塌→泥石流災(zāi)害連環(huán)形成的根本原因。如1973年四川爐霍地震(7.9級)和1976年四川平武―松潘地震(7.2級)破壞山體，產(chǎn)生大量崩塌、滑坡，促使眾多溝谷發(fā)生泥石流。

　　2、與地層巖性的關(guān)系

　　地層巖性與泥石流固體物源的關(guān)系，主要反映在巖石的抗風(fēng)化和抗侵蝕能力的強弱上。一般軟弱巖性層、膠結(jié)成巖作用差的巖性層和軟硬相間的巖性層比巖性均一和堅硬的巖性層易遭受破壞，提供的松散物質(zhì)也多，反之跡然。如長江三峽地區(qū)的中三迭統(tǒng)巴東組，為泥巖類和灰炭類互層，是巴東組分布區(qū)泥石流相對發(fā)育的重要原因。安寧河谷侏羅紀(jì)砂巖、泥巖地層是該流域泥石流中固體物質(zhì)的主要來源。

　　花崗巖類，由于結(jié)構(gòu)構(gòu)造和礦物成分的特點，物理和化學(xué)風(fēng)化作用強烈，導(dǎo)致巖體崩解，形成塊石、碎屑和砂粒，形成大厚度的風(fēng)化殘積層，當(dāng)其它條件具備時可形成泥石流。

　　石灰?guī)r分布地區(qū)，炭巖只有經(jīng)物理風(fēng)化和經(jīng)淋溶的殘積紅土以及經(jīng)地質(zhì)構(gòu)造作用的破碎帶，才可能成為泥石流的固體物源。由于石灰?guī)r具可溶性，溶蝕現(xiàn)象發(fā)育，塌陷、漏斗等巖溶堆積松散土多見，難以成為泥石流的固體物源，再加上巖溶地區(qū)地表水易流入地下，故灰?guī)r地區(qū)泥石流現(xiàn)象少見。

　　除上述地質(zhì)構(gòu)造和地層巖性與泥石流固體物源的豐度有直接關(guān)系外，當(dāng)山高坡陡時，斜坡巖體卸荷裂隙發(fā)育，坡腳多有崩坡積土層分布;地區(qū)滑坡、崩塌、倒石錐、冰川堆積等現(xiàn)象越發(fā)育，松散土層也就越多;人類工程活動越強烈，人工堆積的松散層也就越多，如采礦棄渣、基本建設(shè)開挖棄土、砍伐森林造成嚴(yán)重水土流失等。這些均可為泥石流發(fā)育提供豐富的固體物源。

　　(三)水源條件

　　水既是泥石流的重要組成成分，又是泥石流的激發(fā)條件和搬運介質(zhì)。泥石流水源提供有降雨、冰雪融水和水庫(堰塞湖)潰決溢水等方式。

　　1、降雨

　　降雨是我國大部分泥石流形成的水源，遍及全國的20多個省、市、自治區(qū)，主要有云南、四川、重慶、西藏、陜西、青海、新疆、北京、河北、遼寧等，我國大部分地區(qū)降水充沛，并且具有降雨集中，多暴雨和特別大暴雨的特點，這對激發(fā)泥石流的形成起了重要作用。特大暴雨是促使泥石流暴發(fā)的主要動力條件。處于停歇期的泥石流溝，在特大暴雨激發(fā)下，甚至有重新復(fù)活的可能性。1963年9月18日，云南東川的老干溝，一小時內(nèi)降雨55?2毫米，暴發(fā)了50年一遇的泥石流。連續(xù)降雨后的暴雨，是觸發(fā)泥石流又一重要動力條件，因為泥石流發(fā)生與前期降水造成松散土含水飽和程度與1小時、10分鐘的短歷時強降雨(雨強)所提供的激發(fā)水量有十分密切的關(guān)系。據(jù)有關(guān)資料，在日本，激發(fā)泥石流的小時雨強，一般在30mm以上，10分鐘雨強在7mm―9mm以上，甸西部地區(qū)激發(fā)泥石流的小時雨強30mm左右，10分鐘則在10mm以上。

　　2、冰雪融水

　　冰雪融水是青藏高原現(xiàn)代冰川和季節(jié)性積雪地區(qū)泥石流形成的主要水源。特別是受海洋性氣候影響的喜馬拉雅山、唐古拉山和橫斷山等地的冰川，活動性強，年積累量和消融量大，冰川前進速度快、下達海拔低，冰溫接近融點，消融后為泥石流提供充足水源。當(dāng)夏季冰川融水過多，涌入冰湖，造成冰湖潰決溢水而形成泥石流或水石流更為常見。

　　3、水庫(堰塞湖)潰決溢水

　　當(dāng)水庫潰決，大量庫水傾泄。而且下游又存在豐富松散堆積土?xí)r，常形成泥石流或水石流。特別是由泥石流、滑坡在河谷中堆積，形成的堰塞湖潰決時，更易形成泥石流或水石流。

　　二、泥石流的分類及其特征

　　(一)按泥石流成因分類

　　人們往往根據(jù)起主導(dǎo)作用的泥石流形成條件，來命名泥石流的成因類型。在我國，科學(xué)工作者將泥石流劃分為冰川型泥石流和降雨型泥石流兩大成因類型。另外，還有一類共生型泥石流。

　　冰川型泥石流：是指分布在高山冰川積雪盤踞的山區(qū)，其形成、發(fā)展與冰川發(fā)育過程密切相關(guān)的一類泥石流。它們是在冰川的前進與后退、冰雪的積累與消融，以及與此相伴生的冰崩、雪崩、冰磧湖潰決等動力作用下所產(chǎn)生的，又可分為冰雪消融型、冰雪消融及降雨混合型、冰崩――雪崩型及冰湖潰決型等亞類。

　　降雨型泥石流：是指在非冰川地區(qū)，以降雨為水體來源，以不同的松散堆積物為固體物質(zhì)補給來源的一類泥石流。根據(jù)降雨方式的不同，降雨型泥石流又分為暴雨型、臺風(fēng)雨型和降雨型三個亞類。

　　共生型泥石流：這是一種特殊的成因類型。根據(jù)共生作用的方式，它們包括了滑坡型泥石流、山崩型泥石流、湖岸潰決型泥石流、地震型泥石流和火山型泥石流等亞類。由于人類不合理經(jīng)濟――工程活動而形成的泥石流，稱為“人類泥石流”，也是一種特殊的共生型泥石流。

　　(二)按泥石流體的物質(zhì)組成分類

　　泥石流：這是由漿體和石塊共同組成的特殊流體，固體成分從粒徑小于0.005毫米的粘土粉砂到幾米至10―20米的大漂礫。它的級配范圍之大是其它類型的夾沙水流所無法比擬的。這類泥石流在我國山區(qū)的分布范圍比較廣泛，對山區(qū)的經(jīng)濟建設(shè)和國防建設(shè)危害十分嚴(yán)重 。

　　泥流：是指發(fā)育在我國黃土高源地區(qū)，以細粒泥石流為主要固體成分的泥質(zhì)流。泥流中粘粒含量大于石質(zhì)山區(qū)的泥石流，粘粒重量比可達15%以上。泥流含多少量碎石、巖屑，粘度大，呈稠泥狀，結(jié)構(gòu)比泥石流更為明顯。我國黃河中游地區(qū)干流和支流中的泥沙，大多來自這些泥流溝。

　　水石流：是指發(fā)育在大理巖、白云巖、石灰?guī)r、礫巖或部分花崗巖山區(qū)，由水和粗砂、礫石、大漂礫組成的特殊流體，粘粒含量小于泥石流和泥流。水石流的性質(zhì)和形成，類似山洪。

　　(三)按泥石流流體性質(zhì)分類

　　粘性泥石流：指呈層流狀態(tài)，固體和液體物質(zhì)作整體運動，無垂直交換的高容重(1.6―2.3噸/立方米)濃稠漿體。承浮和托懸力大，能使比重大于漿體的巨大石塊或漂礫呈懸移狀(在特殊情況下，人體也可被托浮懸移，1939年7月四川漢源流沙河泥石流，將一位老太婆浮運1.3公里)，有時滾動，流體陣性明顯，有堵塞、斷流和浪頭現(xiàn)象;流體直進性強，轉(zhuǎn)向性弱、遇彎道爬高明顯，沿程滲漏不明顯。沉積后呈舌狀堆積，剖面中一次沉積物的層次不明顯，但各層之間層次分明;沉積物分選性差，滲水性弱，洪水后不易干涸。

　　稀性泥石流：指呈紊流狀態(tài)，固液兩相作不等速運動，有垂直交換，石塊在其中作翻滾或躍移前進的低容量(1.2―1.8噸/立方米)泥漿體。漿體混濁，陣性不明顯，與含沙水流性質(zhì)近似，有股流及散流現(xiàn)象。水與漿體沿程易滲漏、散失。沉積后呈壟崗狀或扇狀，洪水后 即可干涸通行，沉積物呈松散狀，有分選性。

　　以上是我國常見的三種分類方案。除此之外，還有：

　　按水源類型劃分為：降雨型、冰川型、潰壩型;按地形形態(tài)劃分為：溝谷型、坡面型;按泥石流溝的發(fā)育階段劃分為發(fā)展期泥石流、旺盛期泥石流、衰退期泥石流、停歇期泥石流;按泥石流的固體物質(zhì)來源劃分為：滑坡泥石流、崩塌泥石流、溝床侵蝕泥石流、坡面侵蝕泥石流等等。

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