陈彦江，罗通明，赵 鑫，龚照程，喻 晓，刘 磊
中国地质调查局 应用地质研究中心，四川成都 610037
2020年7月10日，朗县县城北加油站旁突发泥石流，一度造成国道G560堵塞、中断（见图1）。为防止地质灾害的再次发生，本项目组人员迅速对灾害发生区域开展地质灾害排查、调查工作。调查发现，朗县北东沟谷内大量第四系冲洪积砾石土堆积，土体厚度约50 m，面积约40 000 m2。本次泥石流系雨水冲刷导致小型土质崩塌与山洪混合形成。
图1 国道G560泥石流清理工作
针对此次灾害调查工作，先期了解到当地政府对该泥石流灾害点已开展了相应的防治措施，其中2019年完成了一堵沟位于沟口处高约3 m的挡坝（图2）。现阶段该挡坝已经蓄满泥石流堆积物，在挡坝下游（加油站东侧）挡墙受泥石流冲击后受损（图3）。2020年7月10日因降雨引发的泥石流暂时性中断了交通，并对国道G560下边坡的土方侵蚀，形成较深冲沟缺口，对道路路基产生威胁。后期组织相关人员对该泥石流灾害点进行了初步野外踏勘工作，大概了解了该泥石流形成区、流通区和堆积区相关特征，通过调查了解到，在泥石流沟上游发育存在一处小型滑坡灾害点，滑坡体汇入沟谷内，为泥石流灾害提供物源，形成区主要为坡积碎石土，沟谷上游边坡和南侧边坡区域上覆灌木植被发育，北侧边坡上覆植被发育较少；
沟岸崩塌成为主要的泥石流物源，在调查中发现，冲沟南岸发育有宽1~2 cm的拉涨裂缝，不稳定崩塌体厚50~100 cm，冲沟深度10~25 m，沟岸坡度近直立，主要为第四系冲洪积砾石土，水平层理，无明显分层，强降雨引发的泥石流越过挡坝后，沿一宽约4 m的土石路流经国道G560，随后冲刷公路下边坡堆积土体，最终汇入雅鲁藏布江。后续物探人员在完成野外踏勘工作后，为调查了解流通区沟岸崩塌裂隙发育情况，共布设了6条探地雷达物探线和1条高密度电法物探线，初步调查沟岸崩塌的稳定性和裂隙分布特征。主要完成工作量见表1。
表1 主要完成工作量情况
图2 沟口处修建的泥石流挡坝
图3 挡坝蓄积泥石流堆积物
2.1 地理位置
泥石流灾害点位于朗县县城北加油站东侧冲沟，地理坐标为93°04′34.41″E，29°03′05.79″N，高为3 128 m（图4）。该灾害隐患点邻近朗县中心小学及朗县加油站，泥石流沟口正对小学校操场，泥石流通道与小学仅一墙之隔，小学后侧现修建有距离泥石流冲沟高不足1 m的防护墙。国道G560距离沟口100 m，为泥石流堆积区。
图4 朗县县城北泥石流灾害地理位置图
2.2 地形地貌
调查区属于喜马拉雅山北麓的高原山区，位于雅鲁藏布江右岸的二级阶地和山前冲洪积扇上，地势东高西低，最高处海拔3 669 m，最低海拔3 100 m，最大高差达560 m（图5）。泥石流点位于两条北东向山脊之间，呈“V”形山谷，下部为河流阶地，阶地地面坡度5°~10°；
上部为山坡，坡度20°~40°。沟内无地表径流，降雨时山洪汇集成流，沟谷下蚀切割深，两岸为直立陡坎，北岸靠近坡脚，可见有基岩。
图5 朗县卫星影像图
2.3 气象水文
朗县属于半湿润季风气候区，年平均降水量约600 mm，月最大降雨量391.6 mm，日最高降雨量53 mm，6 h最大降雨量36.9 mm。年降水的80%以上集中在6—9月，降雨集中且强度大，多以暴雨或特大暴雨形式为主，因而成为诱发各类地质灾害的主要水源（图6）[1]。降雨对诱发泥石流起到了至关重要的作用，暴雨或特大暴雨是促使泥石流暴发的主要动力条件，区内每年6—9月是泥石流灾害的高发期，同时，部分处于停歇期的泥石流沟，在特大暴雨激发下，也得以重新复活。
图6 朗县地区年平均降雨量等值线图
2.4 地层岩性
2.4.1 岩体调查区内出露地层主要为雅鲁藏布江缝合带构造混杂岩，主要岩性为薄层灰色绢云板岩、千枚岩，灰绿色绿泥板岩，受构造及后期风化作用影响，岩石较为破碎，大量石英脉发育，层理产状不定，沟谷东侧基岩产状340°∠70°。
2.4.2 土体沟谷内二级阶地为第四系冲洪积物（Qhal），主要由浑圆状、次圆状的岩块、砾石、砂、泥等混合堆积而成，偶夹砂土层，土体厚度大于50 m；
沟谷两侧山坡表层覆盖坡积砾石土，最厚达10 m。
2.5 地质构造
调查区位于雅鲁藏布江缝合带与冈底斯岩浆弧带之分界处，紧邻缝合带北界断裂（朗县—墨脱断裂）。朗县—墨脱断裂呈北西—南东向展布，在朗县境内由北西向南东自其次村向滚村一带延伸，断层面产状204°∠62°，断层破碎带宽100~500 m，为逆冲断层，上盘为构造混杂岩，主要为千枚岩，下盘为花岗岩。
2.6 工程地质条件
根据区内出露地（岩）层的岩性、结构及物理力学性质等特征，将工作区内地质体划分为岩体和土体两类[2]。
2.6.1 岩体较软岩类工程地质岩组：岩性主要为灰色绢云千枚岩、灰绿色绿泥板岩，呈薄层状，节理、劈理发育。岩体抗风化能力弱，易风化破碎，为较软岩，工程性质一般，岩体稳定性较差。
2.6.2 土体第四系冲洪积层：呈浑圆状、次圆状的岩块、砾石、砂、泥等混合堆积而成，具有分层性，总厚度在40~50 m，砾石含量＞50%，密实堆积，透水性较好；
偶夹砂泥土层，厚度在5~10 cm，主要成分为细砂及粉土，透水性差。土体分布于沟谷内三级阶地上。
第四系坡洪积层：岩性为灰褐色角砾土，厚度在1~30 m，磨圆差，为棱角状，松散堆积，透水性较好，遇水不稳定，边坡稳定性较低。形成山前坡洪积扇。
2.7 水文地质条件
区内无地表径流，地下水按赋存空间和水力性质，可划分为松散岩类孔隙水和基岩裂隙水2种[3]。
2.7.1 松散岩类孔隙水分布于区内河谷、山坡坡麓地带，赋存于第四系松散堆积层，受地形地貌影响，含水层厚度、补给条件及富水性都呈现极大的差异[4]。河谷地带冲洪积物接受大气降水和地表水补给，卵砾石层补给充足，透水性好，水量丰富；
坡洪积层主要接受大气降水补给，富水性差异较大。
2.7.2 基岩裂隙水分布于基岩山地，该区主要为风化裂隙水。主要以冰雪融水、大气降水和松散岩类孔隙水补给，水位变化大，主要向地表水体排泄。
2.7.3 地下水的补给、径流、排泄灾害点地下水的来源主要是大气降水补给，地下水的径流方向基本与地表水一致，都是从坡顶流向坡脚，地下水以地下潜流的形式排入坡脚的河流，汇入雅鲁藏布江[5]。
2.8 人类工程活动
调查区内人类工程活动主要表现为：修建水池、农牧耕作等。
2.8.1 修建水池调查区内正在施工修建蓄水池，蓄水池位置位于沟谷内河流阶地，泥石流沟之上游，水流溢出浸泡土体可能影响土体稳定性。
2.8.2 农牧耕作调查区内农牧耕作活动频繁，主要表现为阶地上果树种植，树木生长能够稳固土体，但引水灌溉浸泡对土体稳定性具有不利影响。
朗县县城北泥石流沟谷平面形态呈袋形，汇水区主要为山脊陡坡，坡度20°~40°，汇水面积约1 km2（图7）。主沟汇水区面积较大，沟谷切割深，是主要的物源区，南侧支沟主要受地形和人工修建的围墙控制，南侧两条支沟汇水后沿公路边沟冲刷到主沟。
图7 泥石流平面示意图
3.1 形成区特征
形成区沟道狭窄，为深切割“V”形谷，沟道两壁近直立，平均宽1~2 m，最窄处不到50 cm，沟深数米至数十米不等。沟道两侧均为残坡积碎石土堆积，不良地质现象发育，两岸均发育有小规模滑坡，堵塞冲沟的同时提供泥石流物源，上游沟谷内冲刷形成的土质陡坎为潜在崩塌点，也为泥石流提供了物源（图8）。冲沟北岸植被覆盖率低，基岩裸露面积较广，上覆土厚度小于50 cm，仅生长少量灌木或杂草，南岸灌木林发育，上覆土厚度几十厘米至数米，流水形成的小型冲沟裹挟表层碎石土汇入主沟，边坡覆土不是泥石流的主要物源。
图8 沟谷南岸滑坡（a）、错落陡坎（b）、滑坡宏观特征（c）
形成区沟谷后侧坡脚处有一小型滑坡，为坡积物堆积形成的土质滑坡（图8c、图9）。滑坡体呈扇状，坡向南东，滑面倾向160°，滑面倾角66°。斜坡长43.7 m，坡度42.5°，滑坡体平均厚度约2 m，土方量约4 000 m³。下伏基岩产状335°∠27°，沟谷南岸发育有小型滑坡（图8a），树木歪斜，可见三层错落陡坎，滑坡体可见错落陡坎（图8b），为高易发滑坡，滑坡前缘为洪水冲沟，该滑坡体在沟谷内堆积，为泥石流提供物源。
图9 沟谷内滑坡（A-B）剖面示意图
3.2 流通区特征
流通区为挡墙以东上游深切割沟谷一带，沟谷深10~25 m，北岸靠近坡脚，冲沟底可见基岩出露，南岸为大面积冲洪积砾石土，沟岸近直立，沿沟谷方向发育有宽1~2 cm的裂隙，厚度50~100 cm。沟底可见有流水冲刷沟岸坡脚痕迹，沟底下蚀最窄处不足50 cm，形成的不稳定的崩塌灾害极易堵塞沟谷，流水侵蚀后，掉入沟谷内崩塌体，成为泥石流物源之一（图10）。经调查后发现，2020年7月10日发生的泥石流主要来源并非北侧主沟，而是南侧公路（至朗县中学盘山路，图7右侧围墙所在区域）导水沟内流水汇入所致。
图10 沟谷底流通最窄处（不足50 cm）
3.3 堆积区特征
堆积区为朗县中心小学北侧水泥道路、国道G560及雅鲁藏布江河床，朗县中心小学北侧水泥道路路面宽5 m，坡度5°~10°，沿坡脚而行，形成一定的弯度，不利于泥石流直接排泄，朗县加油站后侧挡墙就因此受损，国道路面水平，泥石流易在路面堆积，道路临江一侧为土质陡坎，泥石流冲刷后极易形成缺口。泥石流主要威胁对象为朗县中心小学、加油站及国道G560。
4.1 泥石流形成条件
泥石流形成的3个基本条件：物源、地形条件、水源。
4.1.1 物源条件物源条件系指物源区固体松散物的分布、类型、储备量及补给距离等，固体松散物的来源决定于地层岩性、风化作用和气候条件等因素。物源条件主要受地质构造和岩性、新构造运动、不良物理地质作用、人类工程活动等因素的制约，在断裂强烈发育带，岩石破碎，易风化而处于不稳定状态，从而为泥石流提供了丰富的固体物质。岩石性质不仅决定着岩体破坏的难易和方式，还决定所形成泥石流的性质。调查区广泛出露的绢云母千枚岩、千枚状板岩，受构造及后期风化作用影响，岩石较为破碎，在斜坡上及沟谷内形成大量的残坡积和冲洪积松散堆积层。由于第四系松散堆积物易受到侵蚀、冲刷，因而山坡上的残坡积物、沟床内的冲积物，以及崩塌、滑坡所形成的堆积物等成为泥石流固体物质的主要来源[6]。
4.1.2 地形地貌条件地形地貌条件是形成泥石流的内因和必要条件，它制约着泥石流的形成和运动，影响着泥石流的规模和特性。在泥石流的形成条件中，地形地貌条件是相对稳定的，其变化是缓慢的，同时在泥石流的活动过程中，也被再塑造。地形地貌对泥石流的发生和发展主要具有2个方面的作用：其一，通过沟床的地势条件为泥石流提供位能，赋予泥石流一定的侵蚀、搬运和堆积的能量；
同时在坡地或沟槽的一定演变阶段内，提供足够数量的水体和土体。其二，沟谷的流域面积、沟床纵坡降、流域内山坡平均坡度、沟谷形态及植被覆盖情况等都对泥石流的形成和发展具有重要的作用，泥石流的发生、发展和分布无不受到山地地貌特征的影响。朗县北沟谷为“V”形谷，沟岸坡度一般在30°以上，具有形成泥石流的良好地形地貌条件。
4.1.3 水源条件水不仅是泥石流的组成部分，同时也是固体物质的搬运介质。调查区泥石流的水源以大气降水为主，该区6—9月为雨季，但在降雨历程、降雨量及降雨强度上具有明显的地域性差异[7]。气象资料显示，朗县年降水量近600 mm，降雨强度大；
沟谷为袋形，具有较好的汇水条件，同时沟谷中具有丰富的松散物质，易导致泥石流的形成和发育。
4.2 朗县县城北泥石流成因分析
7月10日朗县城北泥石流，系短时强降雨形汇集成流，流水冲刷裹挟沟谷内松散堆积物形成。在泥石流发生后对现场的紧急勘察发现沟内无流水，只在沟谷两侧有洪水冲刷的痕迹。
4.2.1 内因沟谷内土体已呈半固结状态，无外力干扰的情况下基本稳定，但南侧边坡受公路导水渠冲刷造成了边坡不稳定，土体不断垮塌堆积在冲沟内。大量松散堆积物为本次泥石流的发生提供了主要物源。沟口通向雅鲁藏布江的泄洪通道直接利用水泥路面，路面宽阔且坡度较陡，为泥石流的运移提供了良好的通道。
4.2.2 外因时逢雨季，降雨较多且暴雨频繁，7月10日的短时强降雨在沟谷内汇集成洪水，沟谷南侧公路排水沟也汇集了大量水流，两股水流同时涌向沟口，将前期累积的大量松散堆积物裹挟而下，最终形成此次泥石流灾害。
5.1 阶地土体稳定性评价
泥石流纵向剖面示意图见图11c，结合前期野外实地踏勘，综合分析阶地土体稳定性，阶地土体主要分布在流通区，为厚度10~25 m的冲洪积砾石土。沟谷上游北岸冲刷可见基岩，南岸为砾石土沉积，沟谷内陡坎受水流侧蚀作用（图11a）。陡坎上方可见有宽1~2 cm的拉张裂缝（图11b）。崩塌体厚度50~100 cm，肉眼观测到的裂缝延伸长度超过10 m，远离冲沟区域的阶地土体稳定性好，种植有苹果树、核桃树，草丛发育。
图11 冲沟内水流侧蚀（a）、阶地陡坎处裂隙（b）、泥石流冲沟纵向剖面示意图（c）
为了解沟谷阶地土体深部结构，分析其稳定性，在土体分布区布置了7条物探剖面，包括6条探地雷达剖面和1条高密度电法剖面（图13）。
探地雷达1~6号剖面见图12，其中1号剖面全长50 m，走向161°，从雷达波形可以看出，在剖面长度0~5 m位置处，出现雷达波形同向轴不连续的情况，深度延伸约10 m。这是由于地层中出现裂缝或空腔，导致雷达波反射不均一，由此可以判断该位置土层中存在有空隙或裂缝。
图12 探地雷达1~6号剖面图
探地雷达2号剖面全长69 m，走向152°，从雷达波形来看，在深度2 m出现一同向轴连续性好的界面，该界面为土层分层界面。在剖面长度0~16 m、深度4~20 m处，出现有雷达波同向轴杂乱的现象，引起该现象的原因应是该出土层内存在裂缝或空隙，说明该处土层稳定性较差。
探地雷达3号剖面全长78 m，走向150°，雷达反射波形显示土层分界面在3 m处，在剖面长度7~18 m、深度5~7 m处存在一个雷达波形反射波形杂乱区域，该区域可能是由于土层存在孔洞引起。
探地雷达4号剖面全长85 m，走向153°。从雷达反射波形图来看，在剖面长度0~5 m、深度6~20 m处存在一雷达反射波波形杂乱的情况，推断该土层位置处存在一裂缝或空隙。在剖面长度26~47 m、深度3~7 m处存在一雷达反射波同向轴不连续区域，推断该区域为一土层空洞引起。在剖面长度37 m、深度27~35 m处存在一雷达反射波形杂乱区，推断是由土层空隙引起。
探地雷达5号剖面全长88 m，走向149°，从雷达反射波形来看，在剖面长度0~36 m，深度3~28 m处，存在雷达反射波形杂乱的情形，推断该位置处存在土层裂缝或空隙。
探地雷达6号剖面全长92 m，走向150°，在剖面长度0~45 m，深度5~7 m处，存在一雷达反射波同向轴杂乱的情形，推断该位置处存在一土层空洞。
高密度测量选用2 m极距，使用电极56根，探测深度约为22 m，采用倒转斯伦贝谢装置滚动测量，剖面全长194 m，走向248°。从剖面数据反演结果来看，没有发现明显的地裂缝异常，但可发现剖面长度0~106 m处电阻率反演结果明显低于后半部分（图13）。结合当地雨量充沛，加之处于山崖边缘，实地考察发现，该地地下裂缝发育。由此可推断，由于孔隙裂缝发育，导致该地土层含水率较高，因此可以从侧面推断0~106 m处土层稳定性较差。
图13 高密度电法剖面图
5.2 泥石流易发性评价
本项目组对朗县城北地区进行详细的地质灾害排查、调查发现，该区域有数个地质灾害隐患点，其中崩塌点4个，滑坡点1个，均为土质滑坡或崩塌，这些崩滑灾害的发生将会造成大量松散土体堆积在河道内，又为泥石流灾害的形成提供了良好的物源条件。河道两侧的不稳定土体和沟谷内的滑坡体都为泥石流灾害的再次发生埋下了隐患。
5.2.1 河道两侧不稳定土体该沟谷河道切割极深，河道与两侧阶地垂直高差达100 m，两侧形成直立陡坎，洪水冲刷侵蚀两侧坡脚，形成凌空面，易造成边坡垮塌（图14）。调查中已发现河道两侧多处垂向裂缝，裂缝宽可达20 cm，随时有崩塌的可能（图15）。物探方法调查也表明河道一侧土体稳定性较差。由于土质崩塌的崩塌物主要为砾石和砂土，掉落后将在河道内形成松散堆积。松散堆积的土体经洪水冲刷极易形成泥石流。
图14 沟道特征
图15 沟道边坡裂缝
5.2.2 坡脚滑坡体沟谷两侧岩体为绢云母千枚岩、千枚状板岩，受构造和风化作用影响，岩石较为破碎，在斜坡下部形成大量的残坡积和冲洪积松散堆积层。坡积物本身较为松散，坡度较陡，遇山洪即可形成泥石流。洪水侵蚀坡脚又造成了坡积物的不稳定，调查发现坡脚有滑坡隐患点。滑坡体堆积区为下游河道，也将为泥石流灾害提供固体物源。
综上所述，沟谷内具有利于泥石流发生的丰富物源和地形条件，一旦遇强降雨等外部因素影响，极易发生泥石流灾害。从流通区深切割沟谷地形来看，陡坎边坡已生长了少量灌木，说明该灾害点不定期发生泥石流，发生频率高，不断下蚀沟底，致使沟谷底宽度不断变窄，但暴发泥石流整体规模相对较小，对人员、财产危害不大。
5.3 综合防治的对策建议
第一，加强预警。强降雨是泥石流灾害的主要诱因，相关部门可建立灾害监测预警机制，雨季强降雨天气对沟内进行观测，及时发现后缘滑坡和崩塌，以便采取应急措施。
第二，清理物源。雨季来临前及时清理沟内松散堆积物。
第三，修建引水渠。将山洪引入人工水渠，不仅可以防止其与下游松散堆积物混合形成泥石流，还能防止洪水侵蚀堤岸。
第四，加长加宽沟口挡坝。2019年已修建坝体进行灾害防治工作，但由于坝体规模较小，离沟口太近，防治效果不佳，坝体没有起到很好的缓冲作用。可适当加宽该坝体，增大缓冲区，让洪水裹挟的石块在坝上卸载，减少对下游建筑的危害。
受地形地质条件影响，朗县城北沟谷为泥石流高易发区，经过实地调查已基本查明其发生机理。沟谷内土体崩滑提供固体物源，降雨山洪汇集作为水源，两者在沟内混合形成泥石流，加之地形地貌为泥石流提供了很好的通道，导致该区域泥石流灾害频发。根据泥石流的产生机理，可以采取相应措施进行预防和治理。
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