七盘沟泥石流调查分析报告.doc
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1、汶川县城区七盘沟泥石流地质灾难调查四川省华地建设工程有限责任企业二OO九年八月映秀至汶川高速公路地质灾难调查评价汶川县城区七盘沟地质灾难调查项目委托单位:四川省国土资源厅设计单位:四川省华地建设工程有限责任企业资质等级:地质灾难危险性评定甲级证书编号:国土资地灾评资字第123007号汇报编写: 总 经 理:袁 永 旭总工程师:赵 松 江提交时间:8月目 录1前 言11.1工程概况11.2目标11.3任务12 地质环境条件22.1气象、水文22.2地形地貌32.3地层岩性42.4地质结构及地震62.5水文地质条件72.6人类工程活动对地质环境影响83 泥石流基础特征103.1泥石流流域特征103
2、.2物源特征123.3水源条件224泥石流易发程度及发展趋势244.1易发性初步评价244.2发展趋势255泥石流对高速公路危险性评价275.1泥石流特征值计算275.2危险性评价335.2.1危险区范围335.2.2危险性评价336 结论提议356.1结论356.2提议35附图1七盘沟泥石流灾难点调查评价图附图2七盘沟泥石流沟纵断面图附图3七盘沟泥石流灾难对拟建公路危险评价平面图附图4七盘沟泥石流对拟建公路危险评价剖面图附图5七盘沟泥石流流通区-工程地质剖面图附图6七盘沟泥石流流通区-工程地质剖面图1前 言1.1工程概况七盘沟泥石流沟在汶川县城西南约5km处,岷江左岸,沟口地理坐标为:X=3
3、481390 Y=18362091。地处龙门山系和邛崃山系之间,为高山峡谷地域,地势西北低东南高,呈倾斜状,山脉走向北东南西向,和地质结构线基础一致,G213公路从沟口经过,交通较为便利。拟建高速公路工程从七盘沟口经过,设计为跨沟桥梁,总长度约170m,里程桩号为K46+580K46+750,和沟谷呈斜交,桥面高程为13241328m,公路经过区域为泥石流危险区范围。1.2目标经过对泥石流发育调查,分析泥石流易发程度及发展趋势,评价泥石流对拟选线路危险性,为高速公路选线提供地质依据。1.3任务(1)、查明泥石流基础特征,确定危险区范围,明确拟选线路和危险区关系;(2)、初步估算泥石流参数:流量
4、、流速、冲击力、泥位高度、弯道爬高超高等。(3)、初步评价泥石流对拟选线路危险性,对高速公路选线提出下一步工作提议。2 地质环境条件2.1气象、水文调查区属岷江上游半干旱河谷地域,气候垂直分带显著,总体气候干燥,降水量少而集中,因季节分配不均,干雨季分明,雨季集中于5-9月,冬干显著,常有春旱和夏伏旱发生。图2-1 调查区降雨等值线图汶川县在川西北山区,气候受地形影响显著,年降水量和暴雨在四川境内属偏少地域,雨量少但降雨集中,常出现局地性暴雨和冰雹,雨量在20mm以上,就可能产生山洪和泥石流。据威州气象站23年实测(见图2-1),县城多年年均降雨量528.7mm,降水集中在雨季(59月),最大
5、年降水量为648.6mm(出现在1958年),最小年降水量369.8mm(出现在1974年),连续最大4个月(59月)降水量为324mm,占年降水量62.1。降雨关键集中在八月,降水量最多,为78.5mm(8月18日“5.12”地震),日降水量大于30mm暴雨每4年有3次,其中日降水量大于50mm暴雨25年来只出现过三次。因为山区地形复杂,往往形成局域性强暴雨天气过程,并诱发严重地质灾难。据气象站雨量点统计,6个小时降雨量分别为23.3mm、32.7mm和37.3mm,雨量随海拔高度升高而增加,平均降雨梯度约为4mm/100m。各雨量点1小时雨强也随海拔增高而加大,据暴雨天气过程分析,(暴雨总
6、量)形成泥石流暴雨和暴雨强度,大约在海拔2800m3000m地带为最大,总雨量最少50mm,其中1小时雨强和10分钟雨强大约分别为20mm和7.5mm以上,初步估算暴雨短历时雨强频率达1以上。由此可见,少见高强度集中暴雨,是造成泥石流暴发关键原因之一。汶川县城区1958年至各月平均降水量统计如表21。表21 汶川县城区多年平均降水量统计表(1958)各月平均降水量(mm)年平均降水量年平均降水日数l234567891011122.44.721.846.675.781.392.381.369.237.911.41.7526.3150.62.2地形地貌地形地貌是形成泥石流三个基础条件之一。它制约着
7、泥石流形成和运动,使泥石流含有不一样规律和特征。该区在四川盆地北西缘,龙门山山脉西南部,龙门山系和邛崃山系之间,地貌以中高山山地、峡谷地貌为主,群山围绕,山峦重合,谷深流急,谷坡陡峻,总体地势西北低东南高,通常高程为14003700m,白龙池最高峰41504250m,地貌类型属于结构剥蚀和部分冰川刨蚀深切割高中山区,相对高差大于1000m。七盘沟流域内3000m高程以上冰蚀地貌显著,角峰、鳍脊、悬谷、冰斗发育,沟谷地形多为V型;3000m高程以下沟谷地形关键为深切割高中山峡谷地貌。七盘沟流域地形呈叶脉状,发育11条支沟(雪花潭沟、黄泥槽沟、小沟、2#桥沟、麻地垭沟、长板沟、干河沟、小塘沟等),
8、支沟流域内地形关键为深切割高中山峡谷地貌特征,最高峰岭海拔4350m,最低岷江边海拔1310m,高差10003000m,因为新结构运动间歇性抬升,主沟产生强烈侵蚀下切,沟谷呈“束”状,宽谷和峡谷相间分布。在海拔1900m以上局部地方沟谷呈U型,沟床平均纵比降为188.4,谷底宽1020m,局部宽3050m,两侧谷坡坡角4045,局部达4550,中下游沟床纵坡降为125。因为受到流域内地形影响,在缓坡平台上堆积有黄土物质,其厚度几米到几十米不等,缓坡脚下残坡积物和崩坡积物(Q4el+dl)较发育,而且储存量大,巨石及漂砾多,固体物源较为丰富。沟谷中多处发育大型岩质坍毁,体积较大,中小型坍毁,数量
9、较多,为泥石流形成提供了丰富物源。七盘沟泥石流流域从地形能分出泥石流形成区、流通区和堆积区。形成区地处1600m高程以上,沟床下切作用强烈,山体坍毁、坡面泥石流发育,支沟下游堆积扇显著,松散物质多,支沟坡度大,地表迳流集中,泥石流固体物质关键起源于松散堆积物;流通区地处16001540m高程,老鹰岩堰塞湖以下至炸药库,沟谷呈U型,两岸坡度较陡,沟床下切作用强烈,两岸基岩裸露,沟谷纵坡降大,地表迳流集中;堆积区地处15401310m高程,地形呈扇状,堆积层厚度大。2.3地层岩性地层岩性和地质结构使泥石流形成必需条件,它控制着泥石流固体物质提供方法及数量,直接影响泥石流形成和发展。调查区出露地层出
10、露地层有第四系、泥盆系、震旦系和燕山期、印支期和华里西期火成岩,现由新至老分述以下:1、第四系(Q)(1)残坡积层(Q4edl)岩性为黄灰色、灰色、黑灰色粉质粘土夹角砾,含植物根须和腐植质,关键分布于缓坡和山脊平台地带,厚0.51.5m。(2)崩坡积层(Q4cde)岩性为灰色、灰白色、灰黄色碎块石夹岩屑或砂砾石,局部含粘土和粉砂,关键分布于七盘沟两岸坡脚地带,通常厚37m,最厚1015m。(3)冲洪积层(Q4ape)岩性为灰色、深灰色漂石、砂卵石组成,关键分布于牛卡河坝、老鹰岩谷地和岷江河谷一带,厚3.25.5m。(4)泥石流堆积层(Q4sef)岩性为灰色、黄灰色、褐色粘土夹碎石,粉质粘土夹碎
11、块石、碎块石、腐植质夹碎块石,关键分布七盘沟大沟两岸冲沟交汇地带及七盘沟下游地带,通常310m,最厚1520m。(5)冲积层(Q4Hde)二元结构显著,上部为黄色粉质粘土或粘质粉土,厚1.82.5m,下部为灰黄色砂砾卵石,磨圆度很好,砂中富含黄金,关键分布于岷江左岸及七盘沟出口两岸二级基座阶地之上,厚2025m。2、泥盆系(D)月里寨群(Dyl)(1)月里寨群上组(Dyl2)上部岩性为灰色薄厚层灰岩和灰色千枚岩互层夹生物碎屑灰岩,饰状灰岩、白云岩、变质石英砂岩。下部为黑色含炭千枚岩、深灰色绢云母石英千枚岩夹灰色浅中厚层石英岩结晶灰岩及角砾状灰岩,关键分布于七盘沟口及两岸斜坡地带,厚800m。(
12、2)月里寨群下组(Dyl1)上部为灰色绢云母千枚岩和石膏,下部为绿灰色、灰色、银灰色绢云石英千枚岩夹薄层变质细砂岩、结晶灰岩。关键分布于七盘沟三级电站至砖厂两岸,厚600m。3、震旦系上统(znd)(1)灯影组(zbdn)上部为灰色、黑灰色薄中厚层灰岩夹生物碎屑灰岩、灰色钙质页岩、生灰色硅质岩夹炭质页岩,灰黑色含岩粉砂质页岩、白云岩、偶含磷块岩;下部为灰色块状白云岩角砾状白云岩夹灰色硅质岩条带,其中部为白色深灰色硬石底纹状条带白云岩,灰白色滑石,其底部为深灰色薄块状白云岩。厚度700m,关键分布于二、三级电站一带。(2)陡沱山组(zbd)上部为灰色中厚层粉砂岩,中部为浅绿紫灰色板状石英砂岩夹灰
13、色薄板状细砂岩,底部为褐灰色花岗质砾岩。厚度150m。关键分布于二级电站以上至火成岩边缘一带。4、火成岩(13)岩性为深灰色细粒黑云花岗岩、中粒黑云花岗岩、似硬石状角闪二长花岗岩,似斑状花岗闪长岩、石英长石、辉石闪长岩,蚀变斜长角闪岩、蚀变闪长岩。关键分布于七盘沟中上游地带。2.4地质结构及地震(一)地质结构调查区在龙门山华夏系结构体系之中南段九顶山华夏系结构带内,又属于甘孜一松潘地槽褶皱带和扬子地台之间隙褶皱亚系,结构复杂。关键结构形迹呈北东南西4050方向展布,斜贯县境及相连区域长156km,宽2050km。断层排列密集(见图2-2),褶曲断裂繁多。断层呈北东南西走向,由逆断层和逆掩断层组
14、成。评定区内关键断层有茂汶断层。四川省“5.12”里氏8级特大地震是调查区外和茂汶断层近于平行映秀断层活动引发。1、茂汶断层是一条北东走向压性大断裂,南西和赶羊沟大断层相连,向北经芦山县羊子岭、汶川县耿达,至绵虒后气氛两支:一支沿牟托-十里铺复背斜北西侧经汶川县、山尖山、挂思岭,向北东延伸;另一支沿该复背斜南东侧顺岷江河域经汶川县、茂汶县,消失于神溪沟。断层走向北东3045,总体约40,倾向300330,倾角4580,长156km以上。茂汶断层在汶川县境内斜穿113km,是龙门山结构带关键发生地震断裂之一。图2-2 调查区地层及地质结构图2、九顶山断层是茂汶断层最大分支断裂。分布在茂县石板沟尾
15、经九顶山北坡至汶川雁门、威州镇磨刀溪及玉龙乡和茂汶大断裂合并,为一压扭性斜冲断层。走向北东40 50,长56公里,倾向305315,断层线弯曲延伸,倾角1074,断层面产状变陡。下盘为震旦系二迭系岩层,震旦系灰岩层比较破碎,有5080m宽挤压破碎带;上盘为寒武系泥盆系月里寨群,志留系千枚岩层中拖拉小褶皱发育,有12m宽破碎带。在调查区七盘沟一带,处于断层错段上,核结晶灰岩、白云岩、变质砂岩及岩浆岩等脆性岩层常有坍毁、滑坡发生,多出现于千枚岩、板岩等岩层中。(二)新结构运动和地震汶川县境及邻区地质结构复杂,区内新结构运动表现为区域性地壳急剧上升并伴随断裂活动,在上升中有短暂间歇,上升幅度随时间推
16、移递减。地震活动较为频繁,地震裂度区划基础烈度为度。5月12日,地处龙门山断裂带上汶川县映秀镇发生了里氏8.0级地震,地震使汶川县城区内建筑物破坏严重,大部分建筑物墙体上形成“X”形裂缝成为危房,局部房屋坍毁;山体浅表层被松动,出现山体滑塌、崩落破坏。依据国家标准GB18306-中国地震动参数区划图第1号修改单(国家标准委服务函57号)对四川、甘肃、陕西部分地域地震动参数相关要求,对汶川地震后相关地域县级及县级以上城镇中心地域建筑工程抗震设计时所采取抗震设防烈度、设计基础地震加速度值和所属设计地震分组加以调整。汶川地震基础烈度调整为度,地震动峰值加速度由0.10g提升为0.20g,地震地震动反
17、应谱特征周期为0.3s。茂汶断层和九顶山断层活动性及其和“5.12”地震发震断裂带关系有待地震部门专业单位进行判定评定。2.5水文地质条件调查区属岷山山脉北段,结构上受南北及东西方向结构控制,不一样方向结构复合,故结构形迹较为复杂,地下水按赋存状态分为松散岩类孔隙水、碎屑岩孔隙裂隙层间水和岩溶裂隙水三类。松散岩类孔隙水含水岩组关键是第四系多种堆积物组成,按地貌形态、堆积成因、物质成份、岩层结构不一样,富水性分两级。由岷江等主干河流河谷漫滩、一级阶地全新统砂砾卵石层组成,水量较丰富,单井涌水量在100500t/d;河谷高阶地域及坡脚崩坡积等多为冰碛泥砾和泥夹石,含水性差,水量贫乏,单井涌水量小于
18、50t/d。孔隙水多在地形低洼处排泄,泉水出露较少,泉流量通常为0.11Ls,部分冲洪积扇前缘泉流量达5.6Ls。 通常为潜水,地下水关键补给起源为大气降水和冰雪融水,水化学类型为重碳酸钙型,矿化度0.070.22g/L。水质为重碳酸钙型或硫酸钙型,矿化度0.30.66g/L。2.6人类工程活动对地质环境影响1、城市建房和道路开挖切坡受地势限制,电站进山公路建设关键沿七盘沟沟谷两岸开挖山体坡脚形成路基,而山体坡脚又是地质应力集中带,一旦削坡量过大,将造成坡体失稳产生坍毁、滑坡灾难,所以公路建设对山体斜坡稳定影响较大。伴随城市建设规模拓宽,房屋建筑依山而建,开挖山体坡脚削坡工程量呈上升之势,城市
19、建设中对地质环境条件改变,也是诱发滑坡、坍毁、不稳定斜坡等地质灾难关键原因之一。但人类工程活动仅局限于地表浅表层活动,引发是浅表层岩土体变形破坏,不足以引发大规模深层地质环境破坏。2、泥石流堆积扇上建房挤压河道影响排洪因为县城可供建设用土地资源紧缺,泥石流积扇也成为城市建设区,七盘沟泥石流堆积扇已建有大量民房建筑物。对于老泥石流,因为扇区地形较开阔,场地稳定性很好,适宜建设。不过多年来,大量建筑物向新近泥石流扇上扩展,逐步挤向沟心,大量挤占了原有扇体上沟槽地,降低或堵塞了泥石流沟排泄通道,一旦暴发泥石流,挤占新近堆积扇建筑物首当其冲将遭受泥石流危害,其次,因为排泄沟道不通畅,将致使泥石流外溢泛
20、滥成灾,使受灾面扩大。3、水电站建设对山体斜坡扰动全沟整体纵坡落差大,流量充沛,沟谷已建3座小型电站。因电站施工中开挖、爆破等活动,工程建设形成新灾难体和加剧已经有灾难体可能性较大。如2#电站施工对高陡斜坡扰动,和水电站后山坍毁形成有一定关系。4、城区周围陡坡开荒耕种造成表土松动和水土流失沟口堆积扇山坡上,有较多不合理农田开垦、农耕地。尤其在未经治理斜坡后缘,开荒耕种松动了土层有利于降雨渗水、农田浇灌也加剧了斜坡变形破坏,均为果园或农田,在此次地震后土层中均发生了变形、滑塌破坏,并形成了新卸荷张拉裂缝。5、矿山开发利用沟域进山口有大量石膏矿,因为不合理开采切坡形成临空面致使岩质斜坡顺层滑移,在
21、此次地震后中均发生了变形、滑塌破坏,并形成了规模较大坍毁。3 泥石流基础特征3.1泥石流流域特征1、形成区特征七盘沟老鹰岩堰塞湖以上为泥石流形成区,平面形态呈枇杷叶状,主沟两岸冲沟呈树枝发育,形如叶脉,通常沟长0.51.5km。干河沟和长板沟最长2.5km,沟谷切割浅,纵坡降大,迭水坎多,横断面呈“V”形,沟冲上游地形多呈喇叭状,后壁多呈陡崖,沟谷走向多和结构线或岩层走向一致,冲沟下游全部有规模不等泥石流堆积扇,有直接进入主沟形成堰塞湖(照片3-1、3-2),有堆积主沟岸边(照片3-3),有部分进入主沟(照片3-4);七盘沟主沟长14.5km,形成区主沟长约10km,高程介于16004060m
22、之间,平均纵坡降287.7,谷底通常宽2050m;两岔口和二级电站周围最宽80100m。两岔口至老鹰岩堰塞湖沟段横断面呈U形和V形,沟道长7.5km,高差1400m,平均纵坡降186.67,两岔口以上沟段横断面多呈V形,高差1477m,沟长2.5km,平均纵坡降590.8。强震后发生坍毁,泥石流淤塞沟道,形成稍大堰塞湖3个。老鹰岩堰塞湖长60m,宽50m,堤高810m,水深约8m,蓄水量约2.4万m3;黄泥槽堰塞湖长40m,宽1015m,堤高4.5m,水深34m,蓄水量约1820m3;3号桥堰塞湖长20m,宽68m,堤高56m,水深3m,蓄水量420 m3。七盘沟泥石流形成区地形切割强烈,地势
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