劉 海 ，沈軍輝，彭昌翠，吳泊人

（1.成都理工大學 地 質(zhì)災害防治與地質(zhì)環(huán)境保護國家重點實驗室，四川 成 都 6 10059；

2.安徽省公益性地質(zhì)調(diào)查管理中心，安徽 合 肥 2 30040；

3.四川省交通廳 交 通勘察設(shè)計研究院，四川 成 都 6 10017）

0 引言

S303線映秀至臥龍公路是九環(huán)線映秀至日隆旅游公路的其中一段，2008年“5.12”地震處于地震震中區(qū)的該段公路受到了嚴重的毀壞，目前恢復重建工作仍在進行中。2010年8月13日至14日凌晨，S303公路沿線遭受了130年一遇的暴雨，公路沿線溝谷發(fā)生大規(guī)模泥石流災害，泥石流沖毀路基、掩埋路面、隧道、淤高河床，泥石流沖出物堵塞河道，形成多處堰塞湖。對該區(qū)的人民生命安全和經(jīng)濟建設(shè)造成嚴重的影響。因此，對該路沿線溝谷泥石流的發(fā)育特征進行研究，為該公路建設(shè)的防災減災工作提供科學依據(jù)。

本文以泥石流的形成條件（地形條件、松散固體物質(zhì)條件、水動力條件等）為基礎(chǔ)，研究該路沿線泥石流的發(fā)育分布特征，并提出相應的治理措施，對映臥路的重建有重要的工程意義。

1 沿線泥石流形成條件

1.1 地形條件

研究區(qū)位于四川盆地與青藏高原東南緣的過渡地帶，主要為中高山、高山峽谷地貌，地勢總體上呈西北高東南低。區(qū)內(nèi)谷深坡陡，高差懸殊，相對高差一般為1000～2000m，最大可達3000m以上，泥石流溝谷坡面坡度一般在40°～60°，溝床縱比降多為400‰～600‰，最大達1026‰；從而構(gòu)成了泥石流發(fā)育的有力地形條件。根據(jù)流域面積統(tǒng)計資料顯示，沿線泥石流溝的流域面積絕大部分為小于10 km2的小流域，占總數(shù)90％以上。這樣的流域匯流速度快、坡面徑流時間短、溝道水流迅速集中的特點，從而使溝內(nèi)松散固體物質(zhì)極易啟動形成泥石流過程。

1.2 松散固體物質(zhì)條件

映秀至七層樓溝口一線（巖漿巖區(qū)段）位于映秀斷裂和茂汶斷裂之間，出露晉寧—澄江期巖漿巖，巖性主要為黑云母花崗巖、花崗閃長巖，巖體中節(jié)理裂隙發(fā)育，巖體破碎，斜坡陡峻，受“5.12”汶川8.0級地震影響，區(qū)域內(nèi)崩塌、滑坡發(fā)育，公路沿線溝谷和山體斜坡上積存了大量的松散堆積體。

七層樓口至花紅樹溝口一線（變質(zhì)巖區(qū)段），位于茂汶斷裂上盤（西盤），沿線主要出露古生界志留系茂縣群（S mx）板巖夾千枚巖、泥盆系危關(guān)群（D wg）灰?guī)r、石炭系—二疊系（C+P）灰?guī)r、三疊系西康群灰?guī)r及第四系松散層。該段距離汶川“5.12”地震震中稍遠，山體破壞相對較弱。

調(diào)查結(jié)果發(fā)現(xiàn)，公路沿線泥石流固體物質(zhì)主要來源于滑坡體和堆積崩塌體，其次是溝床沖洪積物和坡面侵蝕等。崩滑補給型的泥石流在公路沿線最為發(fā)育；據(jù)粗略統(tǒng)計，在沿線的溝谷型泥石流中，固體物源量在50×104～800×104m3的溝谷廣泛發(fā)育。

1.3 水動力條件

研究區(qū)屬盆地邊緣氣候區(qū)，氣候溫暖濕潤，四季分明，夏季濕熱，冬季溫和，年氣溫差較??；本區(qū)具有多雨多澇，無霜期長等氣候特點，其中6～8月降雨集中，約占全年降水量的66％ ～76％，日最大降水量達269.8mm，秋綿雨危害嚴重。氣候垂向變化明顯，垂直溫差大，且降水量由多至少。

氣候具有一定的區(qū)域差異性，耿達之東區(qū)域多年平均氣溫 15.2～15.9℃，年降水量 1001.9～1264.7mm，相對濕度 81％ ～84％，蒸發(fā)量 733.1～920.8mm，年均日照率24％，常年霧氣蒙蒙，陰雨綿綿。耿達之西區(qū)域多年平均降水量827.6mm，最高年降水量達1225mm，年平均蒸發(fā)量1136.6mm，遠遠大于降水量，年均日照率51％。

1.4 人類工程活動

區(qū)內(nèi)人類工程活動以農(nóng)耕、場鎮(zhèn)建設(shè)、修建公路、修建電站等活動為主，特別是在該公路的恢復重建過程中，不可避免地造成一些山體的破壞，林木和竹林的砍伐，土地占用，路基挖填土石方可能導致水土流失、現(xiàn)有滑坡、崩塌堆積體或邊坡的失穩(wěn)破壞，以及棄方處理不當可能堵塞溝渠，淤塞河流，毀壞農(nóng)田，造成新的泥石流，對地質(zhì)環(huán)境的破壞和影響較大。并對自然水力學和水環(huán)境的有較大影響。

2 泥石流發(fā)育分布特征

2.1 泥石流整體發(fā)育特征

震后泥石流的發(fā)育明顯受地形、地質(zhì)條件控制，一般發(fā)育在震后崩滑堆積體相對集中的坡體、溝谷地段。按泥石流流域特征可分為溝谷型泥石流和坡面型泥石流兩種；泥石流發(fā)育程度高，據(jù)不完全統(tǒng)計，沿線公路長約44km共計發(fā)育泥石流57處（條），發(fā)育程度1.3條/km。其中映秀至七層樓溝口段發(fā)育泥石流37處（條），占總數(shù)的 65％，發(fā)育程度大1.85條/km，七層樓口至花紅樹溝口段發(fā)育20處，占總數(shù)的35％，發(fā)育密度為0.83條/km，具有明顯的不均勻分段發(fā)育的特征；公路沿線泥石流的發(fā)育分布特征見圖1、表1及表2。

圖1 泥石流發(fā)育分布圖Fig.1 Distribution of debris flow

（1）公路沿線溝谷型泥石流發(fā)育28條，占泥石流總數(shù)的49％，主要分布在映秀至七層樓溝口段，共有22處；這類溝谷常沿斷裂和巖層軟弱面發(fā)育，堆積區(qū)為扇形或帶形，堆積物磨圓度稍好，棱角不明顯，可以劃分為清水區(qū)、形成區(qū)、流通區(qū)和堆積區(qū)［1］。根據(jù)調(diào)查的28處泥石流溝的流域統(tǒng)計數(shù)據(jù)分析，該流域內(nèi)基本上是逢溝必發(fā)育泥石流，沿線泥石流溝的流域面積最小為0.324 km2，為1#無名溝泥石流，最大可達33 km2，為幸福溝泥石流，泥石流主要集中發(fā)育在流域面積小于10 km2的范圍內(nèi)，尤其是以5～10 km2最為集中。當流域面積增大到20 km2時，溝谷數(shù)的發(fā)育處于一個較穩(wěn)定的狀態(tài)；泥石流主溝長度最小為0.76 km，為1#無名溝泥石流，最大可達10.5 km。同為幸福溝泥石流；區(qū)內(nèi)泥石流溝谷主溝長度主要分布在1～5 km，其數(shù)量可達70％。泥石流縱比降大多處于400‰～600‰；泥石流溝谷縱比降最小為152‰，為覺墨溝泥石流，最大達1026‰，為1#無名溝泥石流，兩者其差值為974‰；泥石流的相對高差最小值為460m，為干溝泥石流，最大值可達3090m，為覺墨溝泥石流，但大部分普遍位于1000～2000m，其數(shù)量占總數(shù)的66％。溝谷型泥石流發(fā)育規(guī)模以大型—特大型為主，占總數(shù)的90％以上；如肖家溝、黃粱溝、銀廠溝等都是特大型泥石流。

表1 泥石流溝類型Table 1 Type of debris flow type

表2 溝谷型泥石流基本特征Table 2 The basic characteristics of Valley debris flow

（2）坡面型泥石流沿線發(fā)育29處，占泥石流總數(shù)的51％，坡面型泥石流是陡坡地段常見的一種突發(fā)性的泥沙搬運現(xiàn)象，也是環(huán)境退化的一種表現(xiàn)。坡面型泥石流多發(fā)育在30°以上的自然山坡上，山坡松散覆蓋層厚度一般為0.5～4m，其形態(tài)多呈條狀或片狀，流域面積較小，無明顯溝槽或者表現(xiàn)為寬淺的溝槽。溝槽縱坡與坡面基本一致，無明顯的流通段。本區(qū)距“5.12”汶川大地震震源較近，巖體褶皺緊密，巖體破碎，呈碎塊狀，多張開裂隙，不同地段巖組特性不同，其中映秀至七層樓溝口段巖體為硬質(zhì)巖組，七層樓溝口至公路終點為軟質(zhì)—半堅硬巖組，巖體風化強烈，風化帶厚度較大，巖體呈碎石狀—碎塊狀松散—鑲嵌結(jié)構(gòu)。受復雜的斷層、褶皺及構(gòu)造裂隙等控制，物理地質(zhì)現(xiàn)象非常發(fā)育。受“5.12”汶川特大地震影響，高陡斜坡巖體發(fā)生了大量的崩塌、滑坡，漁子溪兩岸坡腳及斜坡上堆積了大量的崩、滑堆積體松散碎屑物質(zhì)，因此在暴雨作用下極易形成坡面型泥石流。

（3）根據(jù)形成時期，絕大部分泥石流為老泥石流，且具有多期次發(fā)育特征。泥石流發(fā)育與地貌演化具有明顯的對應性，表現(xiàn)在發(fā)育期次、發(fā)育高程上與河谷階地具有較好的對應性，表現(xiàn)出新構(gòu)造活動對泥石流形成的控制。

2.2 典型泥石流分析

2.2.1 一號橋坡面泥石流

漁子溪一號橋中型坡面泥石流位于漁子溪左岸，此段公路以橋梁形式通過。主溝長0.8km，流域面積約0.65km2，流域內(nèi)最高海拔 1700m，最低海拔940m，位于主溝與漁子溪交匯處，相對高差550m，平均溝床縱比降為687‰，出露基巖巖性為晉寧—澄江期花崗巖。

該溝在“8.14泥石流”之前未爆發(fā)過泥石流災害，“8.14”期間受強降雨影響，爆發(fā)的泥石流在河道內(nèi)堆積，堆積扇體不規(guī)則，表面坡度較緩，總體傾向下游。堆積體寬約 150m，長約 120m，堆積平均厚度20m左右，約15×104m3，堆積雜亂，分選性差，塊石最大粒徑1～2m，以粒徑30～60cm塊石居多，約占30％，堆積體主要以粉質(zhì)粘土為主，約占50％。堆積體掩埋原道路，并抬高河床約3～4m，在橋下堆積，使水位離橋面只有3～4m。兩岸斜坡陡峻，不良地質(zhì)現(xiàn)象發(fā)育，溝口扇形堆積地形發(fā)育。該溝正處于發(fā)展期。

2.2.2 羅寶樹泥石流

位于漁子溪右岸南華隧道外側(cè)，該段公路以臨時便道形式通過。主溝溝長1.83km，流域最高點位于羅寶樹，高程 2610m，溝口高程 1020m，相對高差1590m，主溝平均縱坡降 624‰。流域平均寬度0.8km，流域面積1.34km2。流域內(nèi)出露巖層主要為花崗巖，流域呈“V”字形溝谷，地形陡峻。

該溝在“8.14”泥石流之前曾爆發(fā)過泥石流。溝口為新近發(fā)生泥石流堆積體，堆積坡度約15°～20°，扇緣寬110m，高約80m，平均厚度6～10m，前緣已被河水侵蝕切割，堆積物主要以粉質(zhì)粘土和粒徑20cm以下的小塊石為主，約占80％，有少量大粒徑塊石，最大粒徑可達1.5m。在溝口左側(cè)斜坡上部可見到老的泥石流堆積體，距離河流水面約40～50m，堆積體被兩條河流侵蝕切割，堆積厚度約25m，分選性較差，主要以粉質(zhì)粘土和粒徑20cm以下的小塊石為主。該溝域內(nèi)兩岸斜坡陡峻，不良地質(zhì)現(xiàn)象發(fā)育，物源豐富，河道受擠壓明顯，溝口扇形堆積發(fā)育，新老泥石流堆積體呈疊置式外延，可見該溝正處于發(fā)展期。

3 震后泥石流對公路的危害

泥石流災害呈現(xiàn)規(guī)模大、數(shù)量多、爆發(fā)突然、來勢兇猛、危害面廣等特點，而且活動頻繁［2-5］；映臥路呈帶狀分布，沿漁子溪流域河谷迂回曲節(jié)行進?；匦惚苣嗍鞯挠嗟匦。词故切∫?guī)模的泥石流災害也對公路造成嚴重的影響。根據(jù)野外調(diào)查，該區(qū)內(nèi)泥石流對公路的危害可簡單歸結(jié)為：掩埋和堵塞、沖擊和淘刷等。

（1）掩埋和堵塞 泥石流具有很強的輸送固體物質(zhì)能力，能輸送大量固體物質(zhì)，泥石流攜帶的固體物質(zhì)可將路基橋涵及道路淹埋，中斷交通，如瓦司溝泥石流、部分坡面泥石流等。

泥石流體的顆粒粗大，巨礫多，常夾帶大量的樹枝和斷木殘體，往往堵塞公路橋涵，使其不能發(fā)揮應有的泄洪作用。堵橋危害，一般是中型溝谷泥石流造成，如一號橋、二號橋泥石流和銀廠溝泥石流（圖2）。堵涵危害，則多數(shù)是沖溝泥石流所致。

圖2 銀廠溝泥石流堵塞橋梁Fig.2 Yinchanggou debris flow blockage bridge

（2）沖擊和淘刷 泥石流沖擊力強，顆粒越粗，流速越大，沖擊力越大，其破壞力也越大，往往容易毀壞橋涵及公路構(gòu)筑物，公路沿線如南華隧道進口處崩塌+坡面泥石流摧毀了在建的鋼筋棚洞，道路多處擋墻被沖毀（圖3）。

圖3 南華隧道進口坡面泥石流沖毀鋼筋棚洞Fig.3 Destroyed by debris flow on slope

泥石流侵占河床、河面，迫使河水改道，都會帶來沖刷淘蝕公路或橋梁的橋墩，造成路面懸空垮塌斷道。如南華隧道進口處，由于上游泥石流不斷抬升、擠壓河道，導致該處路基擋墻被流水掏空，造成路基塌陷。

4 震后泥石流防治措施分析

（1）小型坡面型泥石流

應以生物防治為主，輔以工程措施，工程措施如清理泥石流堆積體，內(nèi)側(cè)設(shè)攔擋措施等；

（2）大型坡面泥石流

針對區(qū)內(nèi)物源豐富，形成大型坡面泥石流的地段，線路應以繞避，或采取明洞、排導槽等工程。

（3）溝谷型泥石流

對治理難度大、代價高的泥石流溝道，公路線路應采用橋梁工程或隧道工程方案避讓，如肖家溝泥石流、大陰溝泥石流等。對于治理難度小，代價低的泥石流，采用攔擋、固坡等工程，如七層樓溝泥石流等。

5 結(jié)論與建議

（1）映臥路沿線受地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、新構(gòu)造運動、河谷地貌、氣候壞境等控制，“5.12”地震的強大作用力導致坡體巖土體松動，造成沿線崩滑流堆積體密布；受2010年8月13日至14日強降雨的影響，沿線發(fā)生多處大規(guī)模的泥石流災害；映臥路沿線溝谷屬于泥石流高發(fā)區(qū)。

（2）針對該區(qū)泥石流的發(fā)育特征，建議采用生物防治與工程相結(jié)合的綜合治理方法，使工程治理與環(huán)境保護相協(xié)調(diào)。

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