王佃明 譙鵬志

中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院探礦工藝研究所 四川 成都 610000

1.工程地質(zhì)條件

1.1 自然地理環(huán)境概況

勘查區(qū)位于西昌市西郊鄉(xiāng)海濱村三組，溝口處地理坐標(biāo)為：東經(jīng)102°15′31.17″，北緯27°51′25.44″。溝口處為國(guó)道108線，溝域內(nèi)無道路可通行，但溝口處緊鄰國(guó)道108線，總體上交通較為方便。

1.2 氣象水文

西昌市屬亞熱帶西南季風(fēng)氣候，呈現(xiàn)出既符合高原干燥氣候又有降雨充沛的特點(diǎn)。全年干濕季分明，夏季多雨，秋季短，冬春多風(fēng)，日照充足。多年平均降雨量1013.5mm，主要集中于6-9月，降雨量占全年的76%，雨型多為暴雨。

勘查區(qū)所在的西昌市域內(nèi)水系發(fā)達(dá)，水資源豐富，安寧河是區(qū)內(nèi)的主要河流，屬雅礱江-金沙江水系。安寧河自南向北過境長(zhǎng)85.6Km。河床寬平，水系呈辨狀，年平均流量110m3/s，年徑流量34.6億m3，最大流量1400m3/s，最小流量7.95m3/s。安寧河支流發(fā)育，西岸有樟木溝、拖瑯河、大麻柳河、破石頭河、摩娑河等；東側(cè)有砂砂河、黑沙河、熱水河、深溝河、白條河、大塘河、白沙溝、西溪河等。支流與主流交匯成羽狀水系，均屬山區(qū)河流，流量隨季節(jié)而變化明顯。

1.3 地形地貌

西昌市整體地勢(shì)北高南低，地貌以山地為主。區(qū)內(nèi)最高海拔高程為1775m，溝口處海拔高程約1524m，高程差為251m。溝谷切割深度較大，呈“V”字型谷，植被覆蓋率較高，可達(dá)60%以上，以高大喬木為主。勘查區(qū)溝道兩側(cè)岸坡較陡，部分坡體基巖出露。

1.4 地層巖性

勘查區(qū)內(nèi)主要出露地層巖性有：第四系沖洪積物（Q4al+pl）主要分布于溝道內(nèi)，以塊碎石土為主，結(jié)構(gòu)松散-稍密，厚度約1.0m-2.5m不等；第四系殘坡積物（Q4el+dl）：主要分布于溝谷兩側(cè)坡體上，物質(zhì)組成主要為碎石土，碎石含量約占35%左右；白堊系中統(tǒng)小壩組中段（K2X2）主要分布在勘查區(qū)西側(cè)，物質(zhì)組成為鈣質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖夾細(xì)砂巖；白堊系中統(tǒng)小壩組下段（K2X1）主要分布在勘查區(qū)西側(cè)，物質(zhì)組成為長(zhǎng)石石英砂巖、鈣質(zhì)粉砂巖、泥巖、泥灰?guī)r、礫巖；白堊系下統(tǒng)飛天山組（K1f）廣泛分布于勘查區(qū)內(nèi)，物質(zhì)組成為砂巖、泥巖互層、間夾泥灰?guī)r、中部夾含銅砂巖。侏羅系上統(tǒng)官溝組（J3g）分布于勘查區(qū)南側(cè)，物質(zhì)組成為鈣質(zhì)粉砂巖、泥灰?guī)r、泥巖、長(zhǎng)石石英砂巖。

1.5 地質(zhì)構(gòu)造及地震

西昌市地處康滇地軸中段，地質(zhì)構(gòu)造主要為安寧河斷陷褶皺帶，安寧河斷裂斷面東傾，傾角60－80°，是安寧河谷斷陷盆地的東側(cè)邊界。該斷裂具有南北延長(zhǎng)遠(yuǎn)、破碎帶寬、垂向切割深的特點(diǎn)，活動(dòng)上具有長(zhǎng)期性、多期性，發(fā)展規(guī)律上具有繼承性、新生性，在新構(gòu)造時(shí)期活動(dòng)較強(qiáng)烈。

西昌地區(qū)的新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)是以斷塊的差異性抬升運(yùn)動(dòng)、拱拗運(yùn)動(dòng)、斷塊的走滑運(yùn)動(dòng)為主要方式，主要表現(xiàn)為：①運(yùn)動(dòng)方式交替進(jìn)行，但斷塊的走滑運(yùn)動(dòng)占著極為重要的地位；②褶皺、斷裂形跡多，規(guī)模小，斷層到處處可見，走向南北向者顯壓性，北西向者顯張扭性，東西向者顯張性；③新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)具繼承性和新生性。

根據(jù)《中國(guó)地震危險(xiǎn)區(qū)劃》涼山州西昌市抗震設(shè)防震級(jí)為Ⅸ-Ⅹ級(jí)。根據(jù)中國(guó)地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖（GB18306-2010），抗震設(shè)防烈度為Ⅸ-Ⅹ度，設(shè)計(jì)基本地震加速度值為0.40g，設(shè)計(jì)抗震為第一組。

1.6 水文地質(zhì)條件

工程區(qū)地形地貌、地質(zhì)構(gòu)造及地層巖性十分復(fù)雜，使得區(qū)內(nèi)水文地質(zhì)條件較復(fù)雜。根據(jù)地下水的賦存條件、水力特征水理性質(zhì)等可將區(qū)內(nèi)地下水劃分為松散巖類孔隙水、碎屑巖類裂隙孔隙水、碳酸鹽巖類裂隙溶洞水、基巖裂隙水四種類型。

2.形成條件

2.1 地形條件

蔡家山溝溝道走向西南-東北，溝內(nèi)常年流水，雨季流量較大，冬季水量較小，主要接受大氣降水補(bǔ)給。據(jù)現(xiàn)場(chǎng)勘查，該溝主溝長(zhǎng)約1.09km，匯水面積0.55km2，流域形態(tài)似樹葉狀，共發(fā)育5條支溝，主要分布在溝道左岸，

據(jù)現(xiàn)場(chǎng)勘查，蔡家山溝主溝中上游比降較大，下游相對(duì)平緩，溝域最高海拔約1775m，最低海拔為1524m，相對(duì)高差達(dá)251m，主溝平均坡降為230.3‰，溝谷切割較為強(qiáng)烈，兩側(cè)地形陡峻，坡度40°～65°，溝谷呈深“V”字型。溝域中上游跌水陡坎發(fā)育，跌水陡坎發(fā)育近5處，沿途兩岸可見基巖出露。溝域內(nèi)不良地質(zhì)的主要為滑塌。此外，整個(gè)溝域內(nèi)植被發(fā)育較好，植被覆蓋率60%以上，以林地為主。

2.2 物源條件

根據(jù)勘查，該泥石流溝的物源主要有崩滑物源、溝道物源及坡面侵蝕物源三種。其中崩滑物源主要分布在近溝口段，長(zhǎng)度約100m，對(duì)溝道產(chǎn)生了一定的擠壓。溝道堆積物源分布于蔡家山溝形成區(qū)及流通堆積區(qū)段，以揭底沖刷的方式參與泥石流活動(dòng)；坡面侵蝕物源主要分布在形成區(qū)的溝道兩側(cè)，主要以坡表溜滑及坡腳沖刷的方式參與泥石流活動(dòng)。通過本次詳細(xì)勘查，對(duì)物源總量及動(dòng)儲(chǔ)量進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)。蔡家山溝溝域內(nèi)發(fā)育崩滑堆積物源1處，物源總量約為0.24×104m3，估算動(dòng)儲(chǔ)量約為0.06×104m3；溝道堆積物源總量約為0.93×104m3，估算動(dòng)儲(chǔ)量約為0.15×104m3；坡面侵蝕物源9處，物源總量約為7.58×104m3，估算動(dòng)儲(chǔ)量約為0.41×104m3。物源總量總計(jì)約為8.75×104m3，動(dòng)儲(chǔ)量約0.62×104m3。

2.3 水動(dòng)力條件

該溝域內(nèi)地下水貯藏不豐富，溝域內(nèi)未發(fā)現(xiàn)有水庫、湖泊等集中的地表水體，主要接受大氣降雨補(bǔ)給。因此，暴雨是導(dǎo)致泥石流發(fā)生的主要觸發(fā)因素。

據(jù)《四川省中小流域暴雨洪水計(jì)算手冊(cè)》，西昌市西郊鄉(xiāng)的1/6h、1h、6h、24h多年最大暴雨量平均值分別為15mm、32mm、60mm、70mm。在50年一遇的條件下，1/6h、1h、6h、24h雨強(qiáng)可分別達(dá)到31.2mm、68.8mm、127.20mm、150.50mm，具備引發(fā)泥石流災(zāi)害的降雨條件。

3.泥石流基本特征

3.1 泥石流災(zāi)害歷史

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查訪問，該溝目前未發(fā)生過大規(guī)模泥石流活動(dòng)。在每年雨季，溝道內(nèi)洪水量較大，溝道沖刷側(cè)蝕較為嚴(yán)重。尤其是2013年“8.31”暴雨，僅洪水量較大，無大量固體物質(zhì)沖出溝口。但目前溝道內(nèi)松散固體物源處于積聚階段，形成區(qū)可能提供形成泥石流的固體物源較為豐富，現(xiàn)狀不穩(wěn)定，危險(xiǎn)性大，一旦在暴雨條件下，將可能誘發(fā)形成較大規(guī)模泥石流。

3.2 泥石流各區(qū)段沖淤特征

根據(jù)泥石流在各區(qū)段特征的差異，將泥石流分為清水區(qū)、形成流通區(qū)和堆積區(qū)。其中，蔡家山溝泥石流清水區(qū)位于溝床高程1675m以上部分，該區(qū)段溝道長(zhǎng)度約0.28km，溝道平均縱坡比降約357‰，溝道坡度較陡，達(dá)20°以上。匯水面積約0.33km2，匯流面積占整個(gè)流域60%。較大的匯水面積使水源條件充足，加之溝道兩側(cè)岸坡較陡，有利于大氣降水和地表水的匯流，給泥石流的發(fā)生提供了充足的水源和較好的水動(dòng)力條件。因此，該區(qū)泥石流表現(xiàn)為以沖為主的特征。

形成區(qū)主要分布在海拔高程1557m-1675m段，該區(qū)溝道長(zhǎng)度0.49km，分布面積0.16km2，溝道平均縱坡比降約240.8‰，上段溝床寬度2.0～4.5m，下游段寬度可達(dá)3.0～6.0m，溝道縱坡為12～15°。該段溝道內(nèi)堆積了大量的松散固體物源，以大粒徑塊石為主，呈次棱角狀，且兩側(cè)岸坡沖刷明顯。據(jù)此，該區(qū)域的沖淤特征以沖為主。

堆積區(qū)主要分布在海拔1557m以下至溝口段，該段溝道長(zhǎng)度0.32km，分布面積0.06km2，溝道平均縱坡比降約113.5‰，溝床寬度2.0～3.5m，溝道縱坡為8～10°。據(jù)以往泥石流發(fā)生情況及目前溝內(nèi)泥石流堆積特征判斷，該區(qū)內(nèi)泥石流呈現(xiàn)以沖為主，沖淤平衡的特點(diǎn)。

3.3 泥石流堆積物特征

本次勘查對(duì)溝道堆積物進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)篩分試驗(yàn)，得出了不同粒徑區(qū)間的顆粒重量及所占百分比，其結(jié)果如表1。

表1 堆積物顆粒分析結(jié)果統(tǒng)計(jì)表

由表可見，不同取樣位置的堆積體顆粒級(jí)配分析反映了溝域內(nèi)不同空間位置的水動(dòng)力條件和沖淤特征，與野外調(diào)查的情況基本相符，主要體現(xiàn)為以下幾個(gè)方面：

（1）試驗(yàn)成果反應(yīng)出土石比較小，最大值為接近溝口TC01處顆粒級(jí)配分析的成果，其值為36.62:63.38，最小值為探槽TC07中的試驗(yàn)值。土石比較小的特點(diǎn)說明蔡家山溝溝域總體上水動(dòng)力條件較大，細(xì)小顆粒大部分被洪水帶走，而粗顆粒停留于溝道內(nèi)。

（2）不同溝段試驗(yàn)成果的差異也反映了不同溝段水動(dòng)力條件的差異和沖淤特征?？偟膩碚f，土石比呈現(xiàn)出自上而下增加趨勢(shì)，這種規(guī)律與3.2節(jié)得出的不同溝段沖淤特征的分析情況是基本吻合的。

（3）由于溝域內(nèi)堆積物土石比較低，其顆粒大部分在2mm以上，而粒徑＜2mm的砂粒含量普遍較低。

3.4 泥石流堆積物特征分析

根據(jù)前述蔡家山溝泥石流的發(fā)展史，該溝未曾發(fā)生較大規(guī)模泥石流活動(dòng)，主要為洪水或者水石流。但根據(jù)實(shí)際調(diào)查，溝道內(nèi)堆積了大量了松散固體物源，塊石含量較大，呈次棱角狀，且溝道局部段有基巖出露，兩側(cè)岸坡沖刷明顯。正處在松散固體物源積聚階段，而上部形成區(qū)可能提供形成泥石流的固體物源較為豐富，現(xiàn)狀不穩(wěn)定，危險(xiǎn)性大，一旦在暴雨條件下，將可能誘發(fā)形成較大規(guī)模泥石流。

4 泥石流發(fā)展趨勢(shì)分析

4.1 泥石流易發(fā)程度分析與評(píng)價(jià)

調(diào)查結(jié)果表明，蔡家山溝為潛在暴雨性溝谷型泥石流溝。在泥石流形成過程中，溝域內(nèi)上部溝道較窄、兩岸地形較陡、匯水面積大，為水源匯聚提供了有利的地形地貌條件；蔡家山溝支溝發(fā)育，溝域內(nèi)堆積大量松散塊碎石土，為泥石流的發(fā)生創(chuàng)造了良好的物源條件和水動(dòng)力條件。

根據(jù)泥石流溝域基本特征，按《泥石流災(zāi)害防治工程勘查規(guī)范》（DT /T0220-2006），蔡家山溝泥石流易發(fā)程度綜合評(píng)分為82分，綜合判定泥石流易發(fā)程度屬輕度易發(fā)。見表2。

表2 泥石流溝易發(fā)程度數(shù)量化綜合評(píng)判等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)表

4.2 泥石流的發(fā)生頻率和發(fā)展階段

根據(jù)前述對(duì)泥石流災(zāi)害史的調(diào)查，蔡家山溝發(fā)生水石流或泥石流的頻率較低，可判定為潛在泥石流溝，且目前溝域內(nèi)可參與泥石流活動(dòng)的固體物源動(dòng)儲(chǔ)量達(dá)1.842×104m3，相對(duì)該溝的地形地貌特征，具備了發(fā)生大規(guī)模泥石流的可能性。綜合前述及相關(guān)規(guī)范判定該泥石流所處發(fā)展階段為形成-發(fā)展期。

4.3 泥石流發(fā)展趨勢(shì)預(yù)測(cè)

從泥石流成因機(jī)制和引發(fā)因素進(jìn)行分析，蔡家山溝屬暴雨溝谷型泥石流。泥石流規(guī)模主要與溝域內(nèi)松散固體物源的總量計(jì)暴雨情況相關(guān)，當(dāng)溝域內(nèi)松散固體物源較多，且遇到集中暴雨時(shí)，往往造成較大規(guī)模的泥石流災(zāi)害。

5.結(jié)論

本文通過詳細(xì)的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查對(duì)蔡家山溝泥石流的工程地質(zhì)條件進(jìn)行查明，并以此為依據(jù)分析泥石流溝的形成條件。針對(duì)泥石流在各段的堆積特征差異，將泥石流劃分區(qū)清水區(qū)、形成流通區(qū)和堆積區(qū)，并通過室內(nèi)篩分實(shí)驗(yàn)對(duì)各區(qū)的堆積物特征進(jìn)行研究，結(jié)合相關(guān)規(guī)范判定該泥石流易發(fā)性為輕度易發(fā)，最后得出，隨著水土流失進(jìn)一步加劇，可參與泥石流活動(dòng)的松散固體物源量有可能大幅增加，在大暴雨的作用下，該泥石流溝將爆發(fā)大規(guī)模的泥石流災(zāi)害。