G217线独山子至乔尔玛段泥石流灾害特征及防治

郝永刚，陈 源，陈 超

（新疆地矿局第二、三水文工程地质大队，新疆 昌吉 831100）

G217线是一条沟通新疆南北疆的大通道，是新疆“两纵三横”公路主骨架中的一纵，又是国家边防公路网络中的一条重要组成线路。独山子-库车公路（简称独-库公路）纵贯天山，是G217线最险要的路段，70年代修筑后，公路沿线泥石流灾害连年发生，经常冲毁桥梁，堵塞涵洞，埋没路面，阻断交通，2001年以来，独-库公路沿线已发生上百起泥石流,独库公路已成为我国地质灾害最为发育的交通干线之一，被誉为新疆地质灾害“仓库”。独-库公路多修建在半山腰，公路沿线泥石流沟谷极其发育，沟谷流域内松散物质丰富，加上山区降水丰富，泥石流频繁发生，泥石流一旦发生时常阻断交通，已成为制约公路运营的老大难问题。2001年6月，在K631+600路段，山区持续降雨后引发巨型泥石流的发生，所形成的泥石流堆积体厚度10m多，泥石流堆积总方量50×10km3多，掩埋公路达500m余，泥石流堆积体进入奎屯河后形成“堰塞湖”，给奎屯河下游人民生命财产安全构成了巨大威胁；2007年7月，K637路段发生泥石流，约有3×10km3泥石流从沟内冲出，堆积高度达8m，导致140m余长的路段被掩埋，150多辆车及300多人受困天山深处。20世纪90年以来，国内学者从水文、地质等诸多方面对独-库公路沿线泥石流灾害的发生、发展进行了较为广泛的研究，本文选取独山子至乔尔玛段公路作为研究对象，主要考虑该段公路沿线地势险峻，泥石流不仅发育，而且多起大型泥石流均发生在该路段，泥石流灾害具有一定代表性。本文是在对独山子至乔尔玛段公路泥石流灾害现场调查的基础上，结合了地形地貌，气象水文、地层岩性、地质构造及人类活动等影响因素，对公路沿线地质灾害发育特征、危险性等进行了深入分析，并在此基础上，提出了防治措施建议。

1 研究区概况

本文研究对象为独山子至乔尔玛段公路，公路起点位于独山子巴音沟(K577+000），路线由北向南行，穿过哈希勒根隧道后进入喀什河谷的乔尔玛，路线终点为G217线与S315线交汇处（K687+085），公路全长108.744km。公路沿线位于北天山中段，属温带内陆干旱区山地气候，年降雨量300～800mm，山区夏季常连降大雨，积雪厚度最大可达5m。公路沿线横穿依连哈比尔尕山南北坡，山高谷深，地貌形态多样，地势起伏大，多形成陡峭悬崖，植被覆盖较少，为泥石流灾害集中发育路段。公路沿线地质情况极其复杂，岩体主要为砂岩、粉砂岩、砾岩、凝灰岩、板岩、千枚岩、玄武玢岩等，侵入岩多为花岗岩，土体以风积黄土及砂卵砾石为主，岩体节理、裂隙发育，风化破碎，为泥石流灾害发生提供了物质来源。公路沿线构造极其发育，褶皱主要有依连哈比尔尕复向斜及博罗霍洛复背斜，断裂主要有天山北缘大断裂（准噶尔南缘断裂）、亚马特大断裂、吉尔格勒廷萨依-克扎依达坂断裂（博罗科努断裂）、喀什河断裂及阿拉斯坦-乌代肯达坂断裂，这些断裂构造多次穿越公路，对公路沿线地形地貌起着主要控制作用。公路沿线第四系松散岩类孔隙水主要赋存于公路沿线沟谷内，基岩裂隙水主要赋存于基岩山区，冻结层水主要分布于哈希勒根达坂前后约15km路段。一般性土主要分布于公路沿线的河谷和山间沟谷内，土体工程地质性质较好，公路沿线路基均处于季节性冻土地区，哈希勒根达坂前后约15km为多年冻土区,土体工程性质较差。公路沿线人烟稀少，仅在养路段及路线周边有少量常住居民及牧民，人类工程活动主要表现为筑路、养护等对公路切坡的开挖取土以及牧民放牧对草场的破坏，破坏强度有限，人类工程活动对地质环境影响程度较小。

2 泥石流灾害发育特征

该段公路沿线泥石流十分发育，共计 30处，其中 K577+000-K594+000路段发育 2处，K594+000-K611+800路段发育3处，K611+800-K684+000路段发育25处，为泥石流集中发育路段。

表1 泥石流发育特征一览表

泥石流主要分布于公路沿线的跨越沟谷处，以哈希勒根达坂以北分布最多，共计29处，占泥石流总数的 96.67%。公路沿线均为沟谷型泥石流，泥石流沟谷三面环山，一面出口，沟槽横断面呈 “V”型,切割深度多大于40m，沟长大于500m，沟宽2～20m，沟床纵坡>12°，沟谷两侧有崩塌、滑坡发生，堆积区形态呈扇形，扩散角30°～70°，扇面较平整，堆积物厚度一般小于3m，累积堆积物体积一般小于3500m3，堆积物大小混杂，岩性以碎块石和砂为主，砾径多在3～30cm不等。泥石流补给途径长度大，径流区相对较短，受泥石流物源控制，规模多较小。公路沿线泥石流物源主要由沟谷两侧的松散堆积物、沟底松散物以及沟谷流域上的第四系松散堆积物所组成，在暴雨和冰雪消融季节，以洪水为动力携带块石、碎石进而形成泥石流。根据现场调查，公路沿线地形高差大，构造活动强烈，冲沟发育，岩体风化破碎，碎屑物质来源广，雨量较为充沛等影响，易发生泥石流灾害。公路沿线泥石流均为中易发，规模小型26处，中型3处，巨型1处。因公路多从泥石流堆积体上通过，部分路面有水流冲刷和堆积痕迹，挡石墙及导水涵洞均有不同程度的损坏，泥石流对公路及行车安全危害较大，危险性中等26处，危险性大4处。

3 形成机制分析

1）地质构造控制着地貌格局，决定了公路沿线泥石流呈带状分布的特点。同时，公路沿线构造变形强烈，断裂、褶皱发育，构造活动造成岩石破碎，松散物质极为丰富，为泥石流的发生提供了充足的物源，导致公路沿线泥石流不仅分布密度大，而且出现频率高。

2）通过对公路沿线泥石流的活动状况、表现形式及与植被发育关系的分析，公路沿线的泥石流分布和形成与植被覆盖率关系密切。公路起点至哈希勒根达坂，海拔高度由1680m上升到3440m，海拔升高降水量明显增大，植被状况亦虽之改变。公路沿线30处泥石流中，有29处泥石流分布在植被发育不良的哈希勒根达坂以北。在调查的30处泥石流沟的坡面和沟床中，几乎无植被或植被发育极少，因此，一旦受暴雨作用，泥石流易发程度较高。

3）公路沿线年降雨量300～800mm，从已有的30处泥石流所处位置及降水关系分析，公路沿线泥石流的发生与降水之间存在显著的对应关系，降水量较为丰富的中高山区分布有24处泥石流，占总泥石流数的80%，公路沿线的泥石流的发生发育分布与降水的大小关系密切，降水越大，诱发泥石流的概率越高。

4 防治措施建议

1）对于中大型泥石流可优先采用桥梁跨越，直接避开泥石流危害；

2）对中小型泥石流沟可修建数道梯级拦砂坝，拦截固体物质，避免公路遭到掩埋；

3）对小型泥石流沟斜坡坡面可修建浆砌片石护坡，沟底修建谷坊，减少泥石流物源产生量；

4）对于沟口位于斜坡上方且紧邻公路的泥石流沟，可采用混凝土廊道防护，将泥石流直接排泄到奎屯河；

5）对于沟口紧邻公路的泥石流沟，路面采用过水路面，底部修建涵洞将泥石流排泄到奎屯河。

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