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泥石流勘查方案

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牧马人 发表于 2016-1-17 15:20:25 | 显示全部楼层 |阅读模式
泥石流勘查方案
1 勘查范围
根据任务书要求,为查明##区域泥石流形成的地形地貌条件、物源条件、水源条件以及泥石流运动和堆积特征、泥石流危害等,本次勘查的工作范围包括####沟整个沟域及泥石流可能危及的区域(包括白沙河对岸可能受####沟泥石流影响的区域),面积为6.8km2。
2治理工程初步设想
2.1防治目标
根据####沟泥石流流域内物源分布情况,以及支沟泥石流的规模与保护对象分布的关系####沟泥石流防治的目标是:保证天全县小河乡关家村5、6、7、8组的安全。
2.2治理工程设计治理方案
根据目前####沟泥石流的河道淤积规模,鱼溪沟泥石流物源比较丰富,以主沟和支沟沟床中堆积物源和坡面侵蚀物体源占比例较大,虽然主沟沟床纵坡降较平缓,在强大的水动力条件下,揭底冲刷启动沟床堆积物源,侧蚀岸坡崩滑物源,步步推进,形成大规模的泥石流灾害的条件是具备的。
为避免大量物源排入白沙河,或####沟下游沟道抬高河床或堵河,鱼溪沟泥石流防治区主要是鱼溪沟中下游沟域,因此,鱼溪沟泥石流总体思路是:拦排结合的工程措施。
从目前来看,治理工程有如下问题需要解决:
(1)        在主沟和支沟一交汇处拟建一座疏石坝,以停留较大块石,碎石土随水流自然冲走;
(2)        ####沟下游沟道明显过流能力不足,在鱼溪沟下游正对保护对象拟建防护堤。
3 采取的主要勘查技术措施
####沟泥石流勘查应重点解决的问题主要包括三个方面:一是查明泥石流物源分布范围、类型、物源量和参与泥石流活动的方式与条件;二是查明泥石流沟道条件和特征,获取泥石流特征值参数;三是查明泥石流拟布设治理工程部位工程地质条件。
泥石流应急勘查正是结合以上三个需重点解决的问题,选择相应的勘查技术手段。其中,主要通过沟域地质调查测绘手段,辅以大量地质剖面测量和坑槽探工程来查明泥石流物源条件;主要采用沟道典型断面测绘,查明泥石流沟道条件和特征,获取泥石流特征参数;为查明拟布治理工程部位工程地质条件则需布置一定的勘查工程,
4 勘查工作总体布置
4.1 地形测绘工作布置
1、为查明沟域地形地貌条件和泥石流物源的分布,在沟域1:10000地形修测,为泥石流物源调查提供基础,测绘范围即工作区范围,总面积6.8km2。
2、为查明拟布设工程区地形地貌条件和物源特征,为拟布设工程区工程地质调查测绘、拟布工程位置的确定和勘探工作提供地形底图,对鱼溪沟中下游沟段和泥石流流通堆积区开展1:1000带状地形图修测,测绘面积1.3km2。
4.2 地质调查与测绘工作布置
1、开展沟域1:10000工程地质调查与测绘,查明沟域形成区、流通区和堆积区的范围和特征,查明沟域泥石流形成的地形地貌、地层岩性、地质构造等地质环境条件,为泥石流形成的地形地貌条件、物源条件和水源条件的调查和分析提供基础资料,重点查明泥石流物源类型及分布范围、特征和数量、可成转换形成泥石流的方式和条件,测绘面积6.8km2;
2、鱼溪沟中下游沟段和泥石流流通堆积区开展1:1000工程地质调查与测绘,查明其沟谷地形地貌特征、沟岸稳定性、不良地质现象及其分布发育情况、沟岸崩滑及沟底再搬运可能补充的固体物源量、泥石流流通条件及沟岸堵塞的可能性、调查泥石流泥痕、测量其泥位及沟道中泥石流爬高高度、弯道超高等,以便与计算值校核。查明泥石流堆积区范围和堆积物特征,结合勘探工程和取样测试,查明泥石流堆积物厚度、颗粒特征、结构特征、物质成分及物理力学性质,查明泥石流堆积物特征。1:1000工程地质调查测绘面积1.3km2。
4.3 典型断面测量工作布置
为查明鱼溪沟泥石流主沟和各支沟不同沟段沟道断面特征、主要物源分布范围和特征、拟布置工程区沟道断面特征和获取泥石流特征值参数,本次工作共布置典型横断面调查15条,断面总长度3.0km。其中,拟布设拦碴坝工程区典型断面1条1.0km,主沟典型沟段代表性典型断面2条,拟建防护堤工程区典型断面12条,按1:200比例尺测绘。
此外,为查明泥石流沟谷纵坡变化情况,布置泥石流主沟纵断面1:10000测绘,为泥石流形成机制分析和水动力条件的分析提供基础资料,测绘长度4.7km。
4.4 勘探与试验工作布置
勘探与测试工作主要为查明拟建工程区工程地质条件、泥石流物源分布区范围和结构特征、泥石流堆积物结构特征和颗粒级配特征等,勘探工程主要布置于各典型断面上,而样品采集与测试工作主要布置于各勘探工程点上。
根据前述地质调查测绘、典型断面的布置及拟布设工程部位的情况,本次勘查工作共布置钻孔3个,总进尺45m,布置浅井24个,总深度96m,勘探工程的布置详见应急勘查工作平面布置图。主要勘探工程钻孔和浅井的目的和属性特征、取样和试验工作的布置等基本情况详见勘探工程属性特征表。
其中,钻孔主要拟建主要拦挡工程部位布置,其主要目的在于查明拟建工程区下伏地基条件,掌握主体工程区段工程地质条件,拟设拦碴坝区钻孔孔深按15m设计。
浅井主要根据设计目的和地质情况的变化确定井深,其中,拟建防护堤浅井深度按4m设计,拟取土样12组。
泥石流颗粒级配现场筛分和取样共布置24组,拟建工程部位水质简分析和侵蚀性CO2分析共布置6组。
为查明主沟和各支沟泥石流重度特征值,布置了泥石流重度现场配方试验共6组,详见表3-2、表3-3各勘探工程现场试验的说明。
此外,为查明拟建工程部位岩土物理力学性质,在钻孔中布置了岩样6组。
5 勘查工作量及实施中调整要求
根据前述工作布置,鱼溪沟泥石流应急勘查工作主要实物工作包括地形测量、地质测量、地形及地质剖面测量、钻探及编录、浅井及编录、取样和试验等。鱼溪沟泥石流勘查工作主要实物工作量统计如表 4。
表 4   鱼溪沟泥石流勘查主要设计工作量统计表
序号        项   目        单位        设计工作量        备注
1        地形测量        控制
测量        GPS测量(E级点)        点        10       
5                地形
测绘        1:10000地形测绘(修测)        km2        6.8       
6                        1:1000地形测绘        km2        1.3       
7                定点
测量        勘查工程定测        组日        10       
8                断面
测量        断面测量 (1:10000)        km/条        4.7/1       
10                        断面测量 (1:200)        km/条        3.0/15        拟建工程部位
11        1:10000水工环地质综合测绘        km2        6.8       
12        1:1000水工环地质综合测绘        km2        1.3       
13        浅井施工和编录        m/口        96/24       
14        钻孔施工和编录        m/口        45/3       
16        取样和试验        现场试验        颗粒级配现场筛分试验        组        24       
17                        泥石流重度现场配方测试        组        6       
18                室内试验        岩样物理力学性质分析        组        6       
19                        土样物理力学性质分析        组        12       
21                        水质简分析和侵蚀性分析        组        8       
22        综合研究及应急勘查成果报告编制及出版、审核        套        20       
23        治理工程可研报告编制及出版、审核        套        20       
24        治理工程初步设计报告编制及出版、审核        套        20       
1、地形和地质测绘:开展全流域1:10000地形修测和地质测绘,面积6.8km2,1:1000地形和地质测绘主要分布于物源区和流通堆积区沿主沟两岸的带状区域,面积1.3km2。
2、地形和地质剖面测量:纵剖面按1:10000的比例尺测绘,长度4.7km,拟建工程部位典型断面按1:200的比例尺测绘,共布置15条3.0km。
3、钻探及编录:于鱼溪沟拟建排导工程部位布置钻孔3个,总进尺45m。
4、浅井及编录:主要布置于主沟和各支沟,用于主沟各沟段和各支沟泥石流堆积特征的调查,泥石流颗粒级配样的采集和上游沟段拟建拦碴坝等工程地质条件的勘查,共布置浅井24口,单井深度4m,共计96m。
5、现场试验:包括现场泥石流颗粒级配筛分试验24组,泥石流重度现场配方测试6组,其中颗粒级配现场筛分试验后,对筛出的粒径小于2mm的颗粒进行取样送试验室进行分析。
7、取样和室内试验:进行泥石流堆积物现场筛分试验筛出的粒径小于2mm的送试验室进行进一步颗粒分析和重度试验,共需采集颗粒分析样24组;于拟布置治理工程部位布置简分析和侵蚀性分析水样8组;于拟建工程部位布置土样6组、岩样6组。
勘查过程中,根据实际条件的变化,和勘查工作进展中新发现的问题,应对勘查工作进行适当的调整,实现动态勘查,以满足目的任务的需要。勘查工作,特别是勘探和取样试验工作的调整应以满足勘查目的任务的需求为原则,在征得监理认可的条件下方可变更或调整。
6 勘查技术要求和验收标准
6.1地形测量
布设一条能控制整个测区的闭合导线进行控制测量,同时联测到已知控制点,测量精度满足四等精度要求。地形测量采用点、线、面结合的方法,地形测量按四等精度,比例尺要求应符合设计精度要求。
1、平面坐标:采用自定义坐标系,按高斯正投影3°分带。根据测区实际情况,可采用对点边连线式E级GPS测量进行平面基本控制。
2、高程系统采用县城城建高程系。测区基本高程控制采用四等水准测量,高程起始点不得少于两个,并应进行联测检查。
3、地形图上需表示的内容除按《工程测量规范》中的相应规定及《1:500、1:1000、1:2000地形图图式》执行外,特别强调要将水沟、泉水、裂缝、滑坡、崩塌、岸坡等与泥石流发育有关的水文点与微貌表现在地形图上。
4、全流域1:10000地形测量在1:50000地形图基础上进行修测。
5、提交测量专业成果主要为:
(1)GPS E或相应等级以上控制点展点图、点之记;
(2)GPS E级以上控制点,四等水准观测手薄;
(3)各类地质、工程点测量成果表、图根控制点成果表;
(4)数字地形图 (包括地形图接图表);
(5)测量技术总结报告。
6.2 地质调查与测绘
1、资料收集
全面收集泥石流沟域的地质、地貌、水文地质、气象水文、社会经济发展、城市规划等基础资料,特别要注意收集当地的历年降雨量、暴雨强度、一次最大降水量、泥石流沟洪水流量、水位等资料。
2、典型断面调查
典型断面的布置主要为满足取得泥石流特征值的需要,查明不同沟段泥石流的流量、流速、堆积物容重、固体颗粒级配、最高洪水位、最高泥位等特征参数,并为拟布设工程部位工程地质条件的勘查提供基础。
典型断面调查在详细测量断面地形,查明其几何特征的基础上,应对典型断面泥石流特征参数进行详细调查。其中特征值的调查采用实测与调查访问相结合的方法,根据沟槽两侧植被调查及冲刷痕迹结合访问等确定各断面最高水位或泥位,根据沟槽形态和槽底堆积物颗粒特征等判断沟槽的糙率,采用取样试验方法确定泥石流堆积物颗粒级配和重度。
3、泥石流形成条件的调查
(1)调查泥石流沟域地形地貌特征,包括沟谷至分水岭,圈定泥石流沟谷的汇水面积,进一步划定泥石流的形成区、物源区和流通堆积区。地形地貌调查应详细测绘沟谷形态、沟床的纵横坡度、跌水、急弯、宽窄变化等沟道地形特征,沟床两侧山坡坡度及坡体稳定情况,沟床的冲淤变化及泥石流的泥位、冲刷痕迹。
(2)在形成区着重调查水源类型,降雨产生的洪水汇流条件、山坡坡度;实地测量沟道两侧的崩塌、滑坡、可能为泥石流形成提供松散固体物质的分布范围、性质及方量,水土流失强度及分布范围等;调查沟域土地利用现状,耕地、裸地、森林植被覆盖及其生长与破坏情况等。
4、泥石流物源的调查
(1)集中物源的调查
包括沟道两侧可能成为泥石流物源的崩塌、滑坡、不稳定斜坡进行详细调查。包括主沟两侧的崩滑类物源和支沟沟岸、沟源处的崩滑集中物源等,对这些集中物源的调查以地面调查测绘为主,必要时辅以少量的坑槽探工程。
对已进入沟槽的崩塌、滑坡堆积物,应查明其暴雨条件下可能成为泥石流物源的松散堆积物储量,查明其在沟道内的堆积特征,对沟槽的挤压或堵塞情况。
对尚未崩塌或滑动,目前还存留于沟槽两侧的崩塌或滑坡隐患应详细测绘其范围,查明其分布面积和厚度、方量,评估其在坡脚冲刷、降雨入渗、余震等因素作用下可能补充到泥石流中的可能性,并着重对其堵塞沟床可能性进行调查评价。
(2)分散物源的调查
主要为松散土层分布区以水土流失形式补充泥石流的松散物源条件。详细测绘其分布范围,查明其堆积厚度,存储方量,水土流失方式(面蚀、沟蚀),侵蚀强度及对泥石流形成的作用等。
5、流通堆积区的调查
(1)详细量测沟道断面尺寸和纵坡,计算其容许过流量,对沟道排导过流能力进行评估。
(2)调查测绘泥石流堆积扇(洪积扇)的分布范围,迭置关系、扇表形态、纵坡、植被,沟道变迁及冲淤情况。
(3)调查泥石流堆积物的性质、层次、厚度、粒径,判定堆积历史及堆积速度,估算一次最大堆积量。
(4)沟道两岸建筑物及道路、管网基础设施的分布位置,为治理工程设计提供参考。
6、泥石流灾害史及危害的调查
调查历次泥石流发生时间、规模、持续时间、成灾过程特点、历史洪痕等,对泥石流的流量、流速、淤积量进行计算评价。
收集或访问诱发泥石流的降雨情况以及泥石流造成的灾害损失情况,对灾害危害程度进行评估。
野外工作中进一步校核沟口流通堆积区泥石流泥位情况,根据泥石流参数计算,预测地震后其可能的最高泥位和流量、冲出量,预测泥石流规模,进一步确定泥石流危险区范围,对泥石流危害情况进行进一步的分析和统计。
根据沟口地形地质测绘和泥石流特征参数的分析和计算,对泥石流对巴郎河行洪的影响和堵溃巴郎河发生二次灾害的可能性进行分析论证,为泥石流防治工程方案的确定提供技术依据。
7、既有泥石流防治工程的调查
调查已建泥石流防治工程方案(设计标准、主要构建筑物类型和指标、工程造价、竣工时间、治理效果等),现场实测已建工程范围位置及结构,评估其防灾能力和改造利用的价值,为制定泥石流的防治方案提供可以借鉴的工程经验。
9、拟建治理工程部位的调查
调查和测试泥石流体的重度(γ),对拟布置工程位置的岩土取样测试,主要测试指标为拦沙坝、排导堤等工程的地基承载力(σ)、基底摩擦系数、内聚力(C)、内摩擦角(φ)、重度等设计所需参数。
10、拟建治理工程建筑材料调查
调查当地主要工程建筑材料(如水泥、砂、碎石、片石、块石、钢筋等)的产地、运距及价格,了解劳动力来源及价格。
11、治理工程施工条件调查
对治理工程施工道路、水电来源、临时工地可布置点,当地政府对施工场地的防洪、生态环境保护的具体要求等进行调查。
6.3 勘探和试验
1、勘探工作
(1)浅井施工和编录
浅井应按设计断面和深度开挖,并保证断面平整,揭露地质现象清晰。施工完成后应及时编录,探槽和浅井的编录分别采用四壁展开法进行素描记录。对各工程均进行照相记录。
(2)钻孔施工
a. 为保证采样和试验,钻孔开孔、终孔直径及孔身结构按照附图四要求执行。施工结束后不利用的钻孔全部用水泥砂浆或粘土封孔。钻孔按照《钻探技术规范》(DZ/007—91)进行作业和检查验收;
b. 钻进深度、岩土分层深度的量测范围误差为± 0.05m;
c. 全孔取芯钻探钻进的回次进尺在2m以内;
d. 对覆盖层部分用小水量钻进或无水干钻,对基岩采用小水量钻进;
e. 钻探过程中应做好施工记录,记好班报表和钻孔简易水文观测;
f. 钻探的岩芯采取率,对覆盖层土体和基岩不低于80%,对破碎岩石不低于65%。
(3)钻孔的记录和编录
a. 记录真实准确,按钻进情况逐段填写,严禁事后追记;
b. 钻探现场描述采用肉眼鉴别、手触方法,采用标准化,定量化方法;
c. 钻探成果采用钻孔柱状图表示,岩土芯样全部照相,并妥善保存,在编录完成和钻孔验收前不得随意丢弃。
2、取样试验工作技术要求
样品采集应按相关规程规范要求,取足够数量和规格的样品,并及时包装和送检。泥石流勘查重点沿沟槽采集颗粒分析和重度试验样,在堆积区进行泥石流重度现场配方测试,具体取样试验方法应符合《泥石流灾害防治工程勘查规范》(DT /T0220—2006)的要求。此外,为查明泥石流物源条件和拟布置治理工程部位的地段还采集一定数量的岩、土、水试样送实验室进行测试,相关采样和试验要求应符合《岩土工程勘查规范》(GB 50021--2001)、《原状土取样技术标准》(JGJ 89-92)等相关规范的要求。
(1)土样试验目的是确定泥石流堆积物颗粒级配等物理指标和拟建工程地基强度指标,包括土样的含水率、密度、吸水率、饱和吸水率、抗剪强度等。土样应主要在代表性勘探线上采取。在浅井中采集原状土样时,每件样品的规格不小于200×200×200mm,样品均应标示顶底面、结构面产状及剪切试验方向。在钻孔中采集原状土样时,应使用薄壁取土器,采用静力压入法,样品直径(岩芯径)不应小于85mm。所采样品尽量避免扰动及时腊封。
(2)水质试验的目的是取得工程区地表水和地下水的水质指标。地表水和地下水样均应进行水质简分析样和侵蚀性CO2分析。可在代表性的钻孔抽水管口采集。采样数量,简分析样为500~1000ml,侵蚀性CO2分析样为250~500ml,作侵蚀性CO2分析的水样应加2~3g大理石粉。
(3)土样和水样的保存和送检应符合有关规定的要求,试验按有关试验操作规程进行。
7 勘查中需要分析研究的重点技术问题
泥石流勘查过程中应加强以下几个方面重点技术问题的研究:
1、控制断面泥石流特征值计算分析及实测断面的验算复核
泥石流的特征值通常是根据经验公式计算,但参数取值往往难以做到精确,导致计算与实际不相符合,以此作为泥石流治理工程设计的依据就显得不可靠,因此,对根据经验公式求得的泥石流特征值应采用实际调查取得的泥位、流量值等进行验算复核,如能收集到泥石流特征值参数的监测数据,以监测数据进行校核就更为理想。
2、泥石流冲出固体物质挤压、堵塞主河可能性和危险性分析
4.20地震后,鱼溪沟沟域不良地质现象增多,松散物源动储量增大,泥石流一旦暴发,其规模也可能较以往增大,一旦堵塞主河巴郎河,将可能造成严重的后果。因此,在查明泥石流形成条件和确定泥石流特征值的基础上,应加强泥石流出口段主河巴郎河的调查,根据沟口巴郎河基本特征、流量流速、宽度等,结合泥石流灾害史的调查,对泥石流堵塞巴郎河的可能性和危险性进行分析论证,为泥石流治理工程设计提供基础地质依据。
3、鱼溪沟中下游段沟道泥石流过流、排泄能力的验算分析
本次工作中应对现有沟道断面尺寸、比降等进行详细调查,对其过流能力进行验算,结合地震后物源条件变化情况的调查分析,对其排导能力能否满足泥石流排导的需要进行研究,为排导工程设计等提供技术依据。
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zlz1999 发表于 2016-1-17 16:41:24 | 显示全部楼层
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