一、工作任务
通过泥石流及其工程防治知识的学习，学生应能够承担以下工作任务：
（1）理解泥石流的危害及其形成条件。
（2）掌握泥石流的类型及其铁路工程分类标准。
（3）掌握泥石流地区道路位置选择及防治措施。
二、相关配套知识
（一）泥石流及其危害
泥石流是一种含有大量泥砂、石块等固体物质的特殊洪流。通常，在暴雨集中或积雪迅速融化时突然暴发泥石流，具有极强的破坏力，混浊的泥石流体沿着陡峻的山涧、峡谷冲出山外，在沟口平缓处堆积，将沿途遇到的村镇房屋、道路、桥梁瞬间摧毁、掩埋，造成巨大的生命财产损失。
因此，“冲”和“淤”是泥石流的主要活动特征和主要危害方式。冲是以巨大的冲击力作用于建筑物而造成直接的破坏；淤是构造物被泥石流搬运停积下来的泥、砂、石淤埋。
（二）泥石流的形成条件
泥石流与一般洪流不同之处在于它含有大量固体物质。泥石流的形成必须具备丰富的松散固体物质、足够的突发性水源和陡峻的地形三个基本条件。另外，某些人为因素对泥石流的形成也有不可忽视的影响。
1.松散固体物质
丰富松散的固体物质，是泥石流形成的必要条件。而物质来源决定于泥石沟流域范围内的地质环境条件。一般在地质构造复杂、新构造运动和地震活动强烈、岩石风化破碎严重、第四系各种成因的松散堆积物丰富、滑坡和崩塌等地质灾害多发的地区，常产生大量的松散固体物质，为泥石流形成提供物质条件，易发生泥石流灾害。
2.水源条件
水不仅是泥石流的组成部分，也是松散固体物质的搬运介质。根据自然环境和气候条件的不同，泥石流水源有暴雨降水、冰雪融水、水库溃决等。我国泥石流水源主要由暴雨形成。各地区因暴雨分布和降雨特征的差异，形成了典型的区域性泥石流特征。北方雨量小，泥石流爆发的数量也少；南方雨量大，泥石流爆发频繁。地形的起伏，使暴雨发生再分布，迎风坡可使暴雨得到加强，使泥石流集中发育。在雨季及暴雨中心，泥石流会更加活跃。
3.地形条件
泥石流的地形条件要求大气降雨能迅速汇聚，并拥有巨大动能。为此，沟上游应有一个面积很大、便于汇水的区域，此区域多为三面环山、一面出口的瓢形围谷地形。区内山坡较陡，约为30°～60°，坡面岩土裸露，植被稀少，沟谷狭窄幽深，沟壁陡峭，沟床坡降大。沟的下游多位于沟口外大河河谷地两侧，地形开阔、平坦，是泥石流的沉积处所。
典型的泥石流沟可划分为三个区段（图3-12）：
图3-12 典型的泥石流沟分区
1）形成区
形成区一般位于泥石流沟的上、中游。它又可分为汇水动力区及固体物质供应区：汇水区是汇聚和提供水源的地方；物质供应区山体裸露、风化严重、不良地质作用广泛分布，是为泥石流储备与提供大量泥砂石块的地方。
2）流通区
流通区位于泥石流沟中、下游，多为一段较短的深陡峡谷。非典型的泥石流沟，可能没有明显的流通区。
3）沉积区
沉积区位于泥石流沟下游，一般多为山口外地形较开阔地段，泥石流至此流速变缓，大量固体物质呈扇形沉积。
4.人为因素
人类工程活动不当，可促使泥石流发生、发展或加剧其危害。乱砍滥伐森林、开垦陡坡，破坏了植被，使山体裸露；开矿、采石、筑路中任意堆放弃渣：这些都直接、间接地为泥石流提供了物质条件和地表流水迅速汇聚的条件。据统计，人为因素造成的泥石流占铁路泥石流的25%～35%，对此必须引起高度重视。
（三）泥石流分类
为了深入研究和有效整治泥石流，必须对泥石流进行合理分类。
1.按发育阶段分期（表3-2）
表3-2 泥石流按发育阶段分期
2.铁路工程泥石流分类（表3-3）
表3-3 铁路工程泥石流分类
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续表
3.泥石流按流体性质分类（表3-4）
表3-4 泥石流按流体性质分类
（四）泥石流地区道路位置选择及防治措施
1.道路位置工程地质选线原则
铁路、公路通过泥石流区，应遵循下列工程地质选线原则：
（1）应绕避处于发育旺盛期的特大、大型泥石流或泥石流群，以及淤积严重的泥石流沟。
（2）应远离泥石流堵河严重地段的河岸。
（3）线路高程应考虑泥石流发展趋势。
（4）峡谷河段以高桥大跨通过。
（5）宽谷河段，线路位置及高程应根据主河床与泥石流沟淤积率、主河摆动趋势确定。
（6）线路跨越泥石流沟时，应避开河床纵坡由陡变缓和平面上急弯部位；不宜压缩沟床断面、改沟并桥或沟中设墩；桥下应留足净空。
（7）严禁在泥石流扇上挖沟设桥或作路堑。
山区道路通过泥石流地区的具体位置，通常有下述五个方案可供比选，五个方案的优缺点评述如下（图3-13）。
图3-13 铁路通过泥石流区的方案
（1）线路通过泥石流沟口的流通区，以单孔高桥通过。流通区沟床稳定，冲刷、淤积相对最小，是最稳定、工程措施采取最少的方案，应为最佳方案[1 方案]。由于流通区位置较高，沿河线路需爬坡展线才能到达此处。
（2）线路在堆积区中部通过。这里沟床变迁不定，泥砂石块冲刷、淤积严重，是最不利方案[2方案]。若由于其他困难，线路不得不从此通过，则在路桥设计原则和配套工程措施上必须谨慎和有力，例如要求提高桥梁高度以利桥下排洪净空；要分散设桥，不宜改沟、并沟或任意压缩沟槽；少设桥墩，多用大跨；桥梁墩台基础深埋；线路尽可能与主沟流向正交；设置必需的导流、排泄和防护设施等。
（3）线路沿泥石流洪积扇外缘通过[3 方案]。此为经常采用方案。这里冲刷、淤积均较2方案弱，线路较顺，但仍需遵照上述设计原则和设置必要的工程设施。
（4）若泥石流规模较大，上述三个方案均不可行时，则采用彻底绕避方案：或采用过河绕避[4 方案]，或采用靠山从形成区下稳定岩层中修筑隧道绕避[5 方案]。绕避方案宜在新建铁路时采用。对已成铁路，此方案虽彻底避开了泥石流，但耗资巨大，废弃工程多，应进行全面综合分析。
2.泥石流的防治措施
1）生物工程及稳固山体
生物工程措施主要有：植树造林，封山育草，保护植被，改良耕作技术，以及改善对生态环境有重要影响的农、牧业管理方式等。另外对泥石流沟上游山体上风化破碎岩石、崩塌、岩堆、滑坡等不良地质灾害要及时整治，稳固山体，从而减少固体物质来源，减小泥石流危害。
2）拦挡工程
拦挡工程主要是在形成区及流通区内，修建各种形式的坝。各种坝可以拦截泥石流固体物质，使沟床纵坡变缓，过坎下跌消耗泥石流下冲能量，减小泥石流的流速和规模，同时固定沟床，防止下切谷坡、发生坍塌。图3-14为一沟多坝的谷坊群。图3-15为能截留固体物质、排走流水的格栅坝。
图3-14 拦挡坝
图3-15 格栅坝
3）排导工程
排导工程主要用于下游洪积扇上，目的是防治泥石流出山口后漫流改道，减小冲刷和淤积的破坏性，使泥石流沿一定方向和位置通畅排泄。对于采用2、3方案的线路，排导工程的修建是不可缺少的。
排洪道是排泄泥石流的工程建筑物，应尽可能布置成直线形，主要用于约束泥石流由固定的排洪道排泄。排洪道出口一般与河流流向成锐角，有利于河流流水带走泥石流淤积的固体物质。排洪道底部和边坡均应用浆砌片石或混凝土砌筑。
导流堤是一种堤坝工程建筑物，主要用于引导泥石流改变方向，不致危害道路、桥梁或厂、矿、村镇的安全。
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