地質災害治理泥石流排導槽
1. 泥石流災害的防治措施
泥石流是指在山區或者其他溝谷深壑，地形險峻的地區，因為暴雨、暴雪或其他自然災害引發的山體滑坡並攜帶有大量泥沙以及石塊的特殊洪流。泥石流災害很容易造成嚴重的損失和傷亡，所以，泥石流的防治就尤其重要。泥石流的防治措施有：
將生物措施與適用於某一泥石流危害區的幾項工程措施相互結合，對泥石流小流域進行全面統一整治，有效地預防和減少災害的發生;
泥石流的防治措施：開展泥石流的預測預報
從空間上，可根據地質、地形地貌、降雨等條件，泥石流發育程度和規模進行危險區域劃分，劃分出高度危險、中度危險和一般危險區。從時間上，可分為中長期和短歷時預報。
泥石流的防治措施：應急性措施
每年7～8月為泥石流易發時段，應採取應急避防措施。首先要避開泥石流危險地段，盡量在泥石流到來之前採取防範行動。在泥石流發育地區應進行必要的搬遷、臨時防護措施，對受泥石流嚴重威脅的工礦、村鎮應提前做好應急部署。
2. 泥石流應急治理措施
1)避:居民點、安置點應避開泥石流可能影響的溝道範圍和溝口。
2)排:截、排引導地表水形成水土分專離以達到降屬低泥石流暴發頻率及規模的措施。
3)攔:修建攔沙壩和谷坊群起到攔擋泥石流鬆散物並穩定谷坡，工程實施可改變溝床縱坡、降低可移動鬆散物質量、減小溝道水流的流量和流速從而達到控制泥石流的作用。
4)導:修建排導槽引導泥石流通過保護對象而不對保護對象造成危害。
5)停:在泥石流溝道出口有條件的地方採用停淤壩群構建停淤場，以減小泥石流規模使其轉為挾沙洪流，降低對下游的危害。
6)禁:禁止在泥石流溝中隨意棄土、棄渣、堆放垃圾。
7)植:封山育林、植樹造林。
3. 老乾溝泥石流治理設計
（一）目的與要求
1.目的
1）在教師帶領和指導下，通過本次泥石流災害治理工程設計的實訓，加深對所學的泥石流災害防治工程基本知識的理解，培養學生分析問題和解決問題的能力；
2）掌握泥石流災害治理工程設計的基本程序和設計方法，具備編制泥石流治理設計的基本技能。
2.要求
根據泥石流治理設計的方法、步驟和要求，按照老乾溝泥石流治理工程平面布置圖，完成泥石流綜合治理方案中攔沙壩、排導槽、截流溝以及造林工程的設計編制工作任務，並對治理設計存在的問題進行分析。
實訓時間為1周（5天）。
（二）設計標准和設計基本數據
1.設計標准
（1）荷載強度標准
1）暴雨強度按10年重現期計。
2）本工程可不考慮震害問題。
（2）泥石流防治工程服務年限
攔沙壩、排導槽工程服務年限按50年考慮。
（3）泥石流流體的特性
按黏性泥石流考慮，流體最大深度取4m，流體容重取2.2kg/m3，泥石流體的流速為20m/s，泥石流體的靜剪切強度為1000kPa。泥石流體中大石塊粒徑為2m×1.5m×1m，質量為900kg，大石塊與攔沙壩體的撞擊歷時0.5s，大石塊的運動速度為18m/s。多年平均來沙量按100×104 m3/a計，泥石流中土體的體積濃度為60％，土體容重為2.4kg/m3。
2.設計基本數據
1）氣溫：多年平均氣溫為13℃，最高氣溫為31℃，最低氣溫為－9℃。
2）降雨：多年平均降雨量海拔2200m以上為830mm，海拔2200m以下為700mm；10年一遇降雨強度設計值取48.5mm/h。
3）與岩土體有關的計算參數：鬆散堆積物（土體）飽水重度為18.8kN/m3，內摩擦角為18.5°，粘聚力取17.0kPa。
4）其他計算參數：攔沙壩為重力壩，壩體材料選用漿砌塊石，容重取2.4t/m3；壩底與地基土摩擦系數取0.4，壩內淤積物的主動土壓力設計值取54.0kN/m。
（三）設計成果
1.設計成果
編寫雲南省昆明市東川區老乾溝泥石流治理工程施工設計報告。
2.附圖（可根據需要適當增減）
1）雲南省昆明市東川區老乾溝泥石流治理工程平面布置圖。
2）雲南省昆明市東川區老乾溝泥石流治理攔沙壩斷面圖。
3）雲南省昆明市東川區老乾溝泥石流治理排導槽斷面圖。
4）雲南省昆明市東川區老乾溝泥石流治理截流溝斷面圖。
小 結
本章的學習重點是運用前面所學的地質災害防治技術的相關知識，進行滑坡和泥石流防治工程設計。通過實踐，能夠運用具有不同特點的治理工程對上述兩種地質災害進行治理；同時，還應該總結實踐經驗，根據所學的相關知識，能進行其他地質災害（如岩溶塌陷、地面沉降、地裂縫、礦山與地下工程、特殊土地基加固）治理工程設計。
復習思考題
1.地質災害治理設計前應做哪些准備工作？
2.地質災害防冶工程設計提綱主要包括哪些內容？
4. 地質災害工程治理方式有哪些 排導槽 擋牆
主要有：攔砂壩、儲淤場、擋土牆、護坡、截洪排水工程、 谷坊壩等。在泥石流形成區版的上游適宜地段，建造水權庫、水塘或其他形式的蓄水工程以調節洪水，削減流經泥石流形成區的洪峰流量（即水動力條件），並嚴防滲漏、潰決；穩定山體、斜坡，減少鬆散物質的形成、積聚；在流通區內，修建攔擋泥石流的谷坊壩（群），如實體壩和格柵壩，以固坡護床；在堆積區的後緣，用儲淤場將泥石流固體物質在指定地段停淤，減少下泄洪峰流量和固體物質總量。
5. 發生崩塌、滑坡、泥石流等地質災害如何治理
泥石流防治是一項由多種措施組成的系統工程。它主要由四方面措施組成：①防止和削弱泥石流活動的防治體系--通過生物措施和工程措施,保護和治理流域環境,消除或削弱泥石流發生條件；②控制泥石流運動的防治體系-採用攔擋壩、谷坊、排導溝、停淤場等工程措施,調整和疏導泥石流流通途徑和淤積場地,減少災害破壞損失；③預防泥石流危害的防護工程體系～一修建渡槽、涵洞、隧道、明硐、護坡、擋牆、順壩、丁壩等工程,對重要危害對象進行保護；④預測、預報及救災體系一一對於遭受泥石流嚴重威脅的居民、企業和重要工程設施,及時搬遷、疏散,受災時有效地搶險救災,減少災害破壞損失。
治理滑坡可以從以下兩個大的方面著手：
（一）消除和減輕地表水和地下水的危害，滑坡的發生常和水的作用有密切的關系，水的作用，往往是引起滑坡的主要因素，因此，消除和減輕水對邊坡的危害尤其重要，其目的是：降低孔隙水壓力和動水壓力，防止岩土體的軟化及溶蝕分解，消除或減小水的沖刷和浪擊作用。具體做法有：防止外圍地表水進入滑坡區，可在滑坡邊界修截水溝；在滑坡區內，可在坡面修築排水溝。在覆蓋層上可用漿砌片石或人造植被鋪蓋，防止地表水下滲。對於岩質邊坡還可用噴混凝土護面或掛鋼筋網噴混凝土。排除地下水的措施很多，應根據邊坡的地質結構特徵和水文地質條件加以選擇。常用的方法有：1，水平鑽孔疏干；2，垂直孔排水；3，豎井抽水；4，隧洞疏干；5，支撐盲溝。
（二）改善邊坡岩土體的力學強度
通過一定的工程技術措施，改善邊坡岩土體的力學強度，提高其抗滑力，減小滑動力。常用的措施有：1，削坡減載；用降低坡高或放緩坡角來改善邊坡的穩定性。削坡設計應盡量削減不穩定岩土體的高度，而阻滑部分岩土體不應削減。此法並不總是最經濟、最有效的措施，要在施工前作經濟技術比較。2，邊坡人工加固；常用的方法有：1，修築擋土牆、護牆等支擋不穩定岩體；2，鋼筋混凝土抗滑樁或鋼筋樁作為阻滑支撐工程；3，預應力錨桿或錨索，適用於加固有裂隙或軟弱結構面的岩質邊坡；4，固結灌漿或電化學加固法加強邊坡岩體或土體的強度；
6. 泥石流勘查的基本規定
1.工程地質測繪
1)遙感解譯:從衛片和航片解譯泥石流區域性宏觀分布、地貌和地質條件;有條件時可用不同時相的影像圖解譯、對比泥石流發展狀態，編制遙感圖像解譯圖，航片比例尺宜為1∶8000～1∶34000。
2)填圖要求:所劃分的填圖單元在圖上標注的尺寸最小為2mm。對於小於2mm的重要單元，可採用擴大比例尺或符號的方法表示。在1∶500或1∶2000的地形圖上可能修建攔擋工程和排導工程地段，其地質界線的地質點誤差不應超過3mm，其他地段不應超過5mm。
3)地質地貌測繪:對全流域及溝口以下可能受泥石流影響的地段，調繪與泥石流形成和活動有關的地質地貌要素，編制相應的地貌圖與地質圖，填繪縱剖面圖與橫剖面圖。流域平面填圖比例尺宜為1∶10000或1∶50000，分區平面填圖比例尺宜為1∶500～1∶5000;縱剖面圖比例尺橫向宜為1∶500～1∶2000，豎向宜為1∶100～1∶500;橫剖面圖比例尺橫向宜為1∶200或1∶500。測繪方法以沿溝追索、實測和填繪剖面為主。
2.水文調查
1)暴雨洪水調查:泥石流小流域一般無實測洪水資料，可根據較長的實測暴雨資料推求某一頻率的設計洪峰流量。對缺乏實測暴雨資料的流域，可採用理論公式和該地區的經驗公式計算不同頻率的洪峰流量。有關計算公式見水文計算手冊。
2)潰決洪水調查:包括水庫潰決洪水、冰湖潰決洪水和堵河(溝)潰決洪水。潰決洪水流量據潰決前水頭、決口寬度、壩體長度、潰決類型(全潰決或局部潰決，一潰到底或不到底)採用理論公式計算或據經驗公式估算，並結合實際進行校核。有關計算公式見潰壩水力學。
3.泥石流體勘查
1)泥痕測繪:選擇代表性溝道，量測溝谷彎曲處泥石流爬高泥痕、狹窄處最高泥痕及較穩定溝道處泥痕。據泥痕高度及溝道斷面計算過流斷面面積，據上、下斷面泥痕點計算泥位縱坡，作為計算泥石流流速、流量的基礎數據。
2)泥石流流體試驗:
·漿體重度測定:泥石流流體重度可根據泥石流樣品採用稱重法測定。泥石流體樣品一般難以採到，可了解目擊者回憶，根據泥痕和堆積物特徵進行配製，採用體積比法測定。
·粒度分析:對泥石流體樣品中大於2mm的粗顆粒進行篩分，粒徑小於2mm的細顆粒用比重計法或吸管法測定顆粒成分。對泥石流體中固體物質的顆粒成分，從堆積體中取樣測定。取樣數量應結合粒徑來確定。
·黏度和靜切力測定:必要時進行黏度和靜切力測定，用泥石流漿體或人工配製的泥漿樣品模擬泥石流漿體，其黏度可採用標准漏斗1006型黏度計或同軸圓心旋轉式黏度計測定;其靜切力可採用1007型靜切力計量測。
3)泥石流動力學參數計算:
·流速:據調查所得泥石流流體水力半徑、縱坡、溝床糙率及重度等參數計算;也可按泥石流的性質和所在地域，選擇合適的地區性經驗公式計算。
·流量:泥石流流量可採用形態調查法(據泥痕勘測所得的過流斷面面積乘以流速)或雨洪法(按暴雨洪水流量乘以泥石流修正系數)確定。暴雨小徑流的地區性經驗公式較多，暴雨洪水流量應採用適用的經驗公式計算。
·沖擊力:泥石流沖擊力是泥石流防治工程設計的重要參數，分為流體整體沖壓力和個別石塊的沖擊力兩種。具體計算方法參照本節「六、泥石流特徵值的確定」部分內容，除此之外還可採用其他公式加以印證。
·彎道超高與沖高:參照泥石流特徵值的確定。
4)堆積物試驗:通過調查、實驗，按《土工試驗方法標准》(GB/T50123—1999)確定泥石流堆積物的固體顆粒比重、土體重度、顆粒級配、天然含水量、界限含水量、天然孔隙比、壓縮系數、抗剪強度和抗壓強度等參數，供治理工程比選和設計使用。
5)泥石流的形成區、流通區和堆積區測繪:①工程治理區實測剖面至少應按一縱三橫控制;②重點區應有1～3個探槽或探坑(井)控制;③各區測繪內容參見表56所列諸影響因素。
4.勘探試驗
(1)勘探
勘探工程主要布置在泥石流堆積區和採取防治工程的地段。勘探工程以鑽探為主，輔以物探和坑探等輕型山地工程。受交通、環境條件的限制，在泥石流形成區一般不採用鑽探工程;當存在可能成為固體物源的滑坡或潛在不穩定斜坡必須鑽探時，勘探線及鑽孔布置參照「滑坡勘查」有關規定執行。
(2)鑽探
泥石流防治工程場址主勘探線鑽孔，宜在工程地質測繪和地球物理成果的指導下布設，孔距應能控制溝槽起伏和基岩構造線，間距一般30～50m。30m寬的溝谷應有1個鑽孔控制，30～50m寬的溝谷應有2個鑽孔控制，寬50m以上的溝谷應以30～50m間距布孔。當鬆散堆積層深厚不必揭穿其厚度時，孔深應是設計建築物最大高度的0.5～1.5倍;基岩埋藏淺時，孔深應進入基岩弱風化層5～10m。
鑽孔的布置應盡可能採用一孔多用，互相結合，使得鑽探工程在勘查中發揮最好的效益。
孔徑的選擇，在鬆散岩層中，考慮其泥石流物質組成的特點，孔徑一般要求在Φ145mm以上;在基岩鑽進中，鑽孔孔徑可適當縮小，但終孔孔徑不得小於Φ91mm。
鑽孔的記錄和編錄:①鑽進中的班報表記錄應真實、及時，按鑽進回次逐段填寫，嚴禁事後追記;②鑽探現場編錄可採用肉眼鑒定、手觸方法，對岩土描述除按規范外，可採用標准化、定量化的方法(孟塞爾色標、砂土粒樣、點荷載儀、袖珍貫入儀)，應計算岩心採取率和岩石質量RQD值;③鑽探成果要有鑽孔柱狀圖、岩心編錄及野外現場試驗記錄。
(3)物探
物探工作除作為鑽探工程的補充和驗證外，在施工條件差、難以布置或不必布置鑽探工程的泥石流形成區，可布置1～2條物探剖面，對鬆散堆積層的岩性、厚度、分層、基岩面深度及起伏進行推斷。物探的比例尺應大於地質測繪的比例尺，一般採用1∶25000，1∶10000，1∶50000，1∶2000或1∶100。井中測定可採用更大的比例尺。適宜使用的方法:淺層地震、電阻率法、地質雷達及聲波探測。
物探勘測的范圍:①在泥石流形成區，其測線一般不超過測區單面坡的坡長，深度在20～30m范圍之內;②在泥石流堆積區，測線應能控制住泥石流的分布，深度上也能控制堆積的厚度;③在工程勘測中，物探測線順勘探線布置，其范圍應能達到其所需物探數據;④在孔中垂直測定范圍能控制兩孔之間和孔深范圍。成果報告應按各種物探方法的要求進行編制，最終統一到一種解譯。
(4)坑槽探
結合鑽探和物探工程，在重點地段布置一定數量的探坑或探槽，揭露泥石流在形成區、流通區、堆積區不同部位的物質沉積規律和粒度級配變化，了解鬆散層岩性、結構、厚度和基岩岩性、結構、風化程度及節理裂隙發育狀況;現場採集具有代表性的原狀岩土樣。
探槽的規格:長度以需要為准，深度不超過3m，底寬不小於0.6m，其兩壁的坡度按土質和探槽的深淺合理放坡:①深1m的淺槽中，兩壁坡度為90°;②深1～3m的槽中，密實土層為70°～80°，鬆散土層為60°～70°，在潮濕、鬆土層中不應大於55°。
掘進中的技術要求:①人工掘進，禁止使用掘空底部、使之自然塌落的方法;②禁止採用爆破法;③槽壁應保持平整，松石及時清除，嚴禁在懸石下作業，槽口兩邊0.5m以內不得有堆放的土石和工具;④槽內有兩人以上工作時，要保持3m以上的安全距離;⑤在鬆散易坍塌的地層中掘進，兩壁應及時支護;⑥凡影響人畜安全的探槽，在取得地質成果後，必須及時回填。
探坑、探井的技術要求:①在泥石流的形成區、流通區及堆積區需要進行現場試驗的探坑(試坑)，其開口的規格，圓形直徑一般為Φ500mm，方形為50cm×50cm，深度要求在剝去表層之後不小於0.5m;②泥石流勘查中，探井的規格尺寸:探井深一般不超過10m，開口為圓形的直徑為0.8～1.0m，深5m～10m，斷面尺寸長×寬為1.2m×0.8m或1.2m×1.0m，考慮到泥石流物質組成顆粒大小差異大，其開口可適當放大，也可採用梯級開挖;③探井掘進技術參數參看《地質勘查坑探規程》。
探槽、探井地質成果:①在開挖掘進時分別對不同單元體岩、土層的岩性、結構、顆粒級配等進行描述、編錄，圖文應盡量規格化;②探槽要有槽底、兩壁的展示圖，探井要有展示圖，能直觀地反映岩、土體的結構及展布，比例尺:1∶25，1∶50或1∶100;③為防治工程提供設計所需的其他資料。
(5)試驗
對壩高超過10m以上實體攔擋工程宜進行抽水或注水試驗，獲取相關水文地質參數;在孔(坑)內採取岩樣、土樣和水樣，進行分析測試，獲取岩土體的物理力學性質參數;水樣一般只做簡分析，擬建的防治工程應增加侵蝕性CO2測定內容。
採集的岩石要能滿足表5-11制樣的要求，測試數據能夠反映岩石的實際性狀。
表5-11 室內測試岩樣規格表
土樣的樣品數量及測試要求:①泥石流勘查中，泥石流堆積物的顆粒分級及容重是重要參數，根據泥石流堆積物常含有大顆粒的特點，現場測試采樣一般要求500kg左右;②在壩址土體中，每層穩定土層中試樣組數一般不少於6組，擾動土樣的數量可適當減少;③原狀土樣的大小，鑽孔取樣尺寸為直徑10cm，高20cm，在坑槽中采樣，每組樣品尺寸為15cm×15cm×15cm;④泥石流堆積物的顆粒分析，應將≥2cm以上的顆粒在野外篩分，＜2cm顆粒送實驗室進行顆分。詳見表512。
表5-12 室內測試土樣規格
水試樣的室內要求:泥石流災害勘查中，對水樣一般只要求作常規項目的分析:在防治工程中，由於大部分工程的基礎置於地下水位之下，要求增加CO2的測定。一般簡分析樣品數量500～1000mL;全分析樣品數量200～300mL;侵蝕性CO2樣品數量250～300mL，加2～3g大理石粉。
5.對各類防治工程提供以下主要設計參數
1)各類攔擋壩:對各類攔擋壩提供主要設計參數是覆蓋層和基岩的重度、預載力布置值、抗剪強度，基面摩擦系數，泥石流性質與類型、發生頻次，泥石流體的重度和物質組成，泥石流體的速度、流量和設計暴雨洪水頻率，泥石流回淤坡度和固體物質顆粒成分，溝床清水沖刷線。
2)其他工程:樁林著重於樁錨固段基岩的深度、風化程度、力學性質，排導槽、渡槽著重於泥石流運動的最小坡度、沖擊力、彎道超高和沖高;導流堤、護岸堤和墩著重於基岩的埋藏深度和性質、泥石流沖擊力和彎道超高、牆背摩擦角;停淤場著重於淤積總量、淤積總高度和分期淤積高度。
6.施工條件調查
結合可能採取的泥石流防治工程技術，調繪施工場地、工地臨時建築和施工道路的地形地貌，並進行地質災害危險性評估，測圖范圍和精度視現場情況而定。
了解泥石流防治工程周圍所需天然建築材料的分布狀況，對沙石料質量和儲量進行評價。如天然骨料缺少或不符合工程質量要求，須對就近料場的人工料源進行初查。
了解泥石流防治工程周圍的水源狀況並采樣分析，對防治工程生活用水的水質水量進行評價，提出供水方案建議。
7.監測
泥石流監測內容，分為泥石流形成條件(固體物質來源、氣象水文條件等)監測、運動特徵(流動動態要素、動力要素、輸移沖淤等)監測和流體特徵(物質組成及其物理化學性質等)監測。
1)勘查階段:只要求進行簡便的常規監測。
2)降雨觀測:必要時，根據流域大小，在流域內設置1～3個控制性自記式雨量觀測點，定時巡視觀測。觀測點的設置要避免風力影響和高大樹木的遮掩。
3)泥位、流速觀測:有條件時，可進行泥位和流速觀測。
·泥位觀測，觀測站應盡可能設在兩岸穩定、順直的泥石流流通河床段。觀測斷面可設置2個或2個以上。用簡便的斷面索法觀測泥位的漲落過程，精度要求到0.1m。條件許可時，泥位也可採用有線或無線感測器及探頭遙測(如超聲水位計、泥位檢知網、泥位檢知線等)。
·泥石流流速觀測必須和泥位觀測同時進行，數值記錄要和泥位相對應。一般採用水面浮標測速法。
4)預警預報:出現泥石流臨災徵兆時，應及時報告有關部門進行預警預報。泥石流警報，首先要確定預警預報參數臨界值，如泥位觀測報警的泥位臨界值、地聲報警的地聲臨界值、暴雨報警的雨強臨界值。
·斷面泥位觀測法:當監測斷面泥位達到警戒值時，立即發出預警信號;當監測斷面泥位達到避難泥位時，則發出警報信號。
·感測法:將泥石流感測器、地震感測器、地聲感測器、超聲泥位計、泥位高度檢知線等安裝在溝谷適當地點(超聲探頭必須安裝在流域中、下游的主河床內)，這樣可以保證泥石流流量處在一個較穩定的范圍內，減少泥石流規模報警的誤差。當泥石流發生時，感測器接受信息，進行預警或報警。
5)監測資料整理分析:除對泥石流監測原始記錄進行整理編目外，還應將監測數據進行重新編號，形成泥石流監測的正式項目。如條件具備，應建立成果資料庫，把全部編目資料存入計算機，以供有關人員查閱。
7. 如何治理崩塌、滑坡、泥石流等地質災害
泥石流防治是一項由多種措施組成的系統工程。它主要由四方面措施組成：①防止和削弱泥石流活動的防治體系--通過生物措施和工程措施,保護和治理流域環境,消除或削弱泥石流發生條件；②控制泥石流運動的防治體系-採用攔擋壩、谷坊、排導溝、停淤場等工程措施,調整和疏導泥石流流通途徑和淤積場地,減少災害破壞損失；③預防泥石流危害的防護工程體系～一修建渡槽、涵洞、隧道、明硐、護坡、擋牆、順壩、丁壩等工程,對重要危害對象進行保護；④預測、預報及救災體系一一對於遭受泥石流嚴重威脅的居民、企業和重要工程設施,及時搬遷、疏散,受災時有效地搶險救災,減少災害破壞損失。
治理滑坡可以從以下兩個大的方面著手：
（一）消除和減輕地表水和地下水的危害，滑坡的發生常和水的作用有密切的關系，水的作用，往往是引起滑坡的主要因素，因此，消除和減輕水對邊坡的危害尤其重要，其目的是：降低孔隙水壓力和動水壓力，防止岩土體的軟化及溶蝕分解，消除或減小水的沖刷和浪擊作用。具體做法有：防止外圍地表水進入滑坡區，可在滑坡邊界修截水溝；在滑坡區內，可在坡面修築排水溝。在覆蓋層上可用漿砌片石或人造植被鋪蓋，防止地表水下滲。對於岩質邊坡還可用噴混凝土護面或掛鋼筋網噴混凝土。排除地下水的措施很多，應根據邊坡的地質結構特徵和水文地質條件加以選擇。常用的方法有：1，水平鑽孔疏干；2，垂直孔排水；3，豎井抽水；4，隧洞疏干；5，支撐盲溝。
（二）改善邊坡岩土體的力學強度 通過一定的工程技術措施，改善邊坡岩土體的力學強度，提高其抗滑力，減小滑動力。常用的措施有：1，削坡減載；用降低坡高或放緩坡角來改善邊坡的穩定性。削坡設計應盡量削減不穩定岩土體的高度，而阻滑部分岩土體不應削減。此法並不總是最經濟、最有效的措施，要在施工前作經濟技術比較。2，邊坡人工加固；常用的方法有：1，修築擋土牆、護牆等支擋不穩定岩體；2，鋼筋混凝土抗滑樁或鋼筋樁作為阻滑支撐工程；3，預應力錨桿或錨索，適用於加固有裂隙或軟弱結構面的岩質邊坡；4，固結灌漿或電化學加固法加強邊坡岩體或土體的強度；
8. 排導槽工程
排導槽自上而下由進口段、急流段和出口段3部分組成（圖3－24），由於各部分的作用與功能不同，故對其平面布置的要求也就不一樣。排導槽的總體布置應根據防護區范圍及溝道等有利地形，力求達到線路順直，路程較短，縱坡大，排泄順暢、安全，被占土地少，工程投資節省，便於施工和運行管理。排導槽一般沿溝道布設，必要時亦可沿扇形地的一側或扇脊、扇間凹地布設，還應與現有工程及溝道的防治規劃保持一致。
圖3－24 排導槽平面布置示意圖
（—）排導槽縱橫坡度關系及水力學特徵
1.排導槽縱斷面
排導槽縱斷面設計的關鍵是選擇一個合理的縱坡和斷面寬深比，為排泄泥石流創造必要的水力條件，使排導槽達到既能順利排走相應規模的泥石流，又不至於在槽內產生較大的沖淤變化。排導槽的縱坡原則上應沿槽長保持不變，在特定的地形地質條件下，其縱坡只能由小逐漸增大。但對於小型堆積扇，扇緣至基準面落差較小，一般可考慮在上游山口築壩抬高溝槽或在下游開挖降低溝槽，亦可採取兩者結合的方法增大縱坡。
1）排導槽縱坡應大於該溝泥石流運動的最小坡度，其值按下式計算。
對於黏性泥石流，計算公式如下：
地質災害防治技術
式中：θm為泥石流運動的最小坡度角（°）；τ0為泥石流漿體的靜剪切強度（Pa）；Hc為泥石流泥深（m）；φm為泥石流中土體的動摩擦角（°）；γs為土體容重（t/m3）；γy為泥石流中土體的容重（t/m3）；CV為泥石流中土體的體積濃度（m3/t）。
對於稀性泥石流，計算公式如下：
地質災害防治技術
式中：γc為泥石流體容重（t/m3）；其他符號意義同前。
2）選擇的縱坡應與泥石流溝流通段的溝床縱坡基本保持一致，不宜過於偏大或偏小，這樣就能達到有效泄洪防淤或防沖刷的目的。
3）按照選擇的縱坡及其對應的斷面寬深比，根據泥石流的不同規模驗算排導槽內產生的流速，該值應小於或等於排導槽所能允許的防沖刷流速。
4）按照溝床沖淤基本平衡的原則進行類比，選擇縱坡；或借用已經過實際運行證明是合理的排導槽縱坡進行選擇。
根據泥石流多年研究結果及對已建大量泥石流排導槽的調查分析，建議合理縱坡的取值列入表3－7。
2.排導槽橫斷面
排導槽橫斷面應滿足不同規模泥石流的過流能力及具有最佳的水力特性，當規定的最大流量通過時，應是安全的。
表3－7 泥石流排導槽合理縱坡值
急流槽的寬深比不應太小，宜採用（1∶1）～（1∶1.5）。就水力條件而言，寬深比超過一定程度，無論怎樣再壓縮槽寬、加大槽深，也難以增加水力半徑和流速，故挾沙能力亦不再提高。
此時，必須與其他工程措施（如攔蓄工程等）配合使用。
（1）橫斷面形式選擇
排導槽橫斷面有不同的形式（圖3－25），根據不同的泥石流類型與規模確定相應的橫斷面形狀。梯形和矩形斷面適用於各種類型和規模的山洪泥石流，槽底寬度不受限制。三角形斷面適用於排泄規模不大的黏性泥石流，寬度不宜超過5m。弧形底部復式斷面及梯形復式斷面適用於間歇發生、規模變化懸殊的泥石流。
圖3－25 排導槽橫斷面形式圖
（2）橫斷面尺寸的選擇
通常採用泥石流溝流通段的形態特徵與急流槽相對應的值進行類比確定。通過試算，選擇一組急流槽的寬深比，使其以較大的泥石流深度保持相等或稍大的流速。即保持相當或稍大的挾沙能力，使由流通區下泄的同等規模泥石流，不在急流槽內停淤。
1）鐵道部第二勘測設計院經過類比、歸納，提出選用急流槽的條件如下。
A.當選用小型人工鋪砌急流槽時，計算公式如下：
地質災害防治技術
式（3－65）和式（3－66）中：腳標c、g、l分別為泥石流、急流槽及流通區；M為糙率；R為水力半徑（m）；A為斷面積（m2）；v為流速（m/s）。
B.當選用不做鋪底的大型急流槽時，計算公式如下：
地質災害防治技術
地質災害防治技術
式（3－67）～（3－69）中：H為泥深（m）；B為斷面寬度（m）；其他符號意義同前。
2）昆明鐵路科學研究所，根據vg≥vl求算急流槽的最小深度，擬定槽深，計算槽寬。
A.對於稀性泥石流的計算方法。
當為人工鋪底的小型急流槽時，公式如下：
地質災害防治技術
式中：I為縱坡（‰）；其他符號意義同前。
當為無鋪底的大型槽時，公式如下：
地質災害防治技術
式中符號意義同前。
B.對於黏性泥石流的計算方法。
當為小型鋪底急流槽時，計算公式如下：
地質災害防治技術
式中：K為流速系數；其他符號意義同前。
當為無鋪底的大型槽時，計算公式如下：
地質災害防治技術
式中符號意義同前。
3）西南鐵道研究所利用類比法，按下列關系式計算急流槽最大槽寬，然後擬定槽寬，計算槽深，選擇最佳寬深比。計算公式為
地質災害防治技術
式中：X為指數，對於黏性泥石流，X取2.0，對於稀性泥石流，X取2.3；其他符號意義同前。
在確定底寬時，應優先選用具有合理底寬的窄深型斷面。但為了防止淤積和堵塞，以及便於小規模泥石流的流動，排導槽的最小底寬應滿足下式：
地質災害防治技術
式中：Dm為溝床物質的最大粒徑；其他符號意義同前。
（3）排導槽深度
1）直線排導槽深計算公式如下：
地質災害防治技術
式中：H為排導槽深度（m），H≥1.2 Dm，Dm為溝體物質的最大粒徑；Hg為最大設計泥深（m）；Hs為槽內淤積總厚（m）；hs為安全超高（m）。
2）在排導槽彎道凹岸一側尚需增加彎道超高值，計算公式如下：
地質災害防治技術
式中：Bc為排導槽泥石流表面寬度（m）；R為排導槽中線的曲率半徑（m）；vc為泥石流的斷面平均流速（m/s）；其他符號意義同前。
3）進出彎道的過渡段長度，計算公式如下：
地質災害防治技術
式中：L為過渡段長度（m）；LR為彎道長度（m），由平面布置確定。為定值時，縱值增大，橫值減小；縱值減小，橫值增大，二者成反比關系。它們有機結合能使坡降達到最佳效果值。
3.槽型與水力學特徵
槽型和材質均對泥石流的水力學特徵值有影響。根據現有泥石流流速公式v＝KHnIm分析，影響最大的因子是阻力系數（K）、水深（H）、水力坡度（I）及其指數。
（1）阻力系數（粗糙系數）
阻力系數的大小與泥石流流速成反比（除泥石流體內部阻力外）。
1）槽型影響固體物質的運動態勢和摩擦阻力。當泥石流大石塊在排導槽內運動時，其擱置形式多呈梁式點狀接觸，兩端置於槽底的兩側斜坡上，減小了摩擦力。平底槽則與之相反，呈平置或面接觸的較穩定狀態。起動平置式面接觸石塊所需的力遠比擱置式點接觸石塊的力要大得多，這是排導槽與平底槽固體物質運動不同的根本原因。
2）建築材料及其表面粗糙度。材質不同，摩擦系數也不同，並且各種粗糙面也有不同的糙率。因此，材質和施工質量對排淤效果有一定的影響。特別是固、液相不等速的水石流流體更為明顯。
（2）水深（水力半徑）
增大水深是增強排導的有效方法。要增大水深，必須變換槽型、縮小槽寬。
1）槽形：圓形槽水力要素最好，排淤效果也不錯，但施工難度很大；綜合槽型次之；平底槽施工條件最好，但水力條件與排淤效果太差，排泥石流不可取。
2）槽寬：在槽形與過流面積一定的條件下，槽寬與水深成反比。因此，在滿足排泄泥石流最大石塊順利通行的條件下，壓縮槽寬加大水深是較好的選擇。
3）邊牆斜坡：在槽形、槽寬、過流面積一定的條件下，邊牆坡度與水深成反比。所以邊牆坡度越陡越有優越性。
（3）水力坡度
增大水力坡度可使流速增大。但是，由於地形條件的限制，增大坡度往往需加大工程量，有時非常不經濟。此時，可採取變換槽形的方式，增大槽底的橫坡，也就相應增加了水力坡度。
（二）排導槽結構及其排防機理
1.排導槽特點
排導槽特點是窄、深、尖。這是在總結研究20世紀70年代以前大量使用寬、淺、平的梯形、矩形排導槽的教訓及通過試建一批V形泥石流排導槽獲得成功經驗的基礎上，針對泥石流的沖淤危害，以排泄泥石流固體物質為目標，根據束水沖沙原理提出的新結構。這種排導槽，具有明顯的固定輸沙中心和良好的固體物質運動條件，對於排泄泥石流固體物質具有較理想的效果。
2.排導槽結構
在排導槽的設計中，當加大排導槽縱坡、束窄過流寬度、增大泥深、減少停淤的同時，卻又增大了山洪及稀性泥石流體對槽身的沖刷。因此，要求排導槽的結構既能保證槽內停淤量少，又不至於產生較大的沖刷破壞，從而保證排導槽運行的安全。主要結構形式有以下幾種。
（1）整體式圬工結構
兩槽壁及槽底多用鋼筋混凝土或水泥砂漿砌石築成整體結構。適用於泥石流規模不大，槽寬小於5m的排導槽。當槽底為平底時，容易產生淤積；當槽底為鈍角三角形或圓弧形時，則有利於泥石流的排泄。
（2）分離式圬工結構
即把側牆與槽底護砌分開，槽的側牆可由混凝土或漿砌石擋土牆或護坡組成，槽底可用混凝土、漿砌石全面護砌，或間隔布設防沖肋檻而成。此類結構多適用於河床基礎較好，泥石流爆發規模大、槽底寬的排導槽。除這些條件外，若槽的側牆基礎加深有困難，埋設深基礎不經濟，槽底全鋪砌造價過高時，採用溝底加防沖肋檻非常經濟。防沖肋檻與牆基礎應連成整體，檻頂可與溝底齊平，如圖3－26所示。
圖3－26 帶防沖肋檻的急流槽
間距按下式計算：
地質災害防治技術
式中：L為兩肋檻間的水平距離（m）；I為排導槽底縱坡（‰）；Ic為檻下沖刷後的溝槽縱坡（‰）；H為防沖肋檻的高度（m），一般為1.5～2.5m；Hc為最大沖刷線以下的埋設深度（m），一般為1.0～1.5m。
（3）具有側向刺檻（丁壩）的防護結構
當槽底為較寬的天然溝床，並設有防沖肋檻時，為防止泥石流對排導槽導流堤產生沖刷，一般在靠堤身一側沿水流方向設置多道刺檻，約束泥石流按規定的方向運動。刺檻可用漿砌石或混凝土等材料構成，底部最好與防沖肋檻上部連為一體。刺檻高度應小於堤高的1/3；長度應視槽寬而定，原則上應保證束窄後的橫斷面仍能通過設計流量；刺檻的回淤長度應滿足堤身基礎的防沖刷要求。
當導流槽底為天然溝床時，若其陡坡地段為巨礫所覆蓋，則可將巨礫間的縫隙用細石混凝土或水泥砂漿填實，使巨礫及溝床的整體穩定性增大。若泥石流溝的常流水極小，暴發的泥石流為黏性泥石流時，則排導槽的底部及堤身均可不必護砌。實踐證明：黏性泥石流在排導槽內流動時，不僅沖刷能力小，而且還會在堤的迎水面粘附一層泥體，可保護原先的土堤。當泥石流間斷發生時，粘附層將會逐漸增厚，使土堤表面形成一個厚而堅硬的保護層。
3.排導槽平面模式
泥石流溝堆積區的天然平面模式呈扇形向下游展布，歸槽水流則呈散狀漫流，明顯降低水流輸沙能力而產生堆積。反之，如將排導槽平面布設成倒喇叭形，可增大水深、加大流速、防止漫流改道，具有形成集水歸槽、束水沖沙、使固體物質列隊運行的作用。圖3－27為排導槽平面模式示意圖。
4.排導槽縱坡模式
泥石流溝的天然縱坡模式一般都是上陡下緩，呈凹形坡。由於地形坡度變緩，泥石流流速下降，產生停淤而形成泥石流堆積扇。因此，排導槽縱坡設計，最好是上緩下陡或一坡到底。若受地形控制，縱坡需設計成上陡下緩時，則必須從平面上配套設計成倒喇叭形模式，使之能隨著縱坡的變緩而過流斷面寬度相應減小，以增大水深、加大流速，保持緩坡段與陡坡段流速有同等的輸沙能力和流通效應。圖3－28為排導槽縱坡模式示意圖。
圖3－27 V形排導槽平面模式示意圖
圖3－28 排導槽縱坡模式示意圖
5.排導槽橫斷面模式
泥石流溝的天然溝槽橫斷面模式，基本上由形成區的狹窄V形逐漸轉換成堆積區的寬、淺、平梯（矩）形，由集中深水流漸變成寬、淺漫流，由沖蝕搬運過程演化成停淤堆積。這種天然泥石流溝槽斷面的沖淤規律，完全符合排導槽窄、深、尖的沖蝕與梯（矩）形槽寬、淺、平的淤積特點。
6.排導槽排防機理
從防治泥石流的意義上講，排導槽完全改變了平底槽的流通效應，其機理是：
1）排導槽在橫斷面結構上構成了一個固定的最低點，也是泥石流的最大水深、最大流速所在點和固體物質的集中點，從而成為一個固定的動力束流、集中沖沙的中心。
2）排導槽底能架空大石塊，使大石塊呈梁式點接觸狀態，以線摩擦和滾動摩擦形式運動。溝心尖底處泥石流的潤滑浮托作用強，因而阻力小、速度大，這是排泄泥石流固體物質成功的關鍵。
3）排導槽底是由縱、橫向斜面構成，鬆散固體物質在斜面上始終處於不穩定狀態，沿斜坡合力方向擠向溝心最低點的集流中心，從而形成排導槽的三維空間重力束流，使泥石流輸移效果更佳。反之，泥石流體在平底槽內的水深基本上是平攤等深，不易形成集流沖沙中心和立體重力束流，並且槽底與粗大石塊呈平面接觸，底部泥漿潤滑作用微弱，故平底槽阻力大、速度小、防淤效果極差。
（三）排導槽工程設計技術要點
1.排導槽平面設計
（1）平面布置
平面設計時應隨縱坡變緩，由上而下逐漸收縮槽寬，呈倒喇叭形。上游入口用15°～20°擴散角束流堤順接原溝槽，防止上游溝槽漫流改道，連接處宜圓順漸變，穩定主流動力線，理順粗大石塊列隊歸槽，以免大石塊堵塞。
（2）出口走向
排導槽出口走向應與下游大河主流方向斜交，交角一般小於60°，有利於輸送泥石流固體物質。
（3）排導槽長度
排導槽上游要順接溝槽，以不使泥石流漫流改道為原則。下游長度不宜過大，並應適當抬高出口，為出口留有充分的堆積場所和發揮排導槽出口能量集中的特點，使之能自由沖刷，降低出口排水基面，防止泥石流出槽後漫流堆積。嚴禁排導槽伸入下游大河最高洪水位以下，以防洪水期回淤。
（4）彎曲半徑
排導槽平面布設要盡量順直，必須彎曲時，曲線半徑不宜小於槽底寬度的10～20倍。
2.排導槽縱坡設計
（1）排導槽縱斷面設計
將排導槽縱斷面設計成上緩下陡或一坡到底的理想坡度，有利於泥石流固體物質的排泄。若受地形坡度限制，需設計成上陡下緩時，必須配套設計成槽寬逐漸向下游收縮的倒喇叭形，使水深亦逐步加大，保持緩坡段與陡坡段具有相同的水力輸沙功能，確保排導槽的排淤效果。縱坡通常用30‰～300‰之間的數值，限值為10‰～350‰。設計縱坡可略緩於泥石流扇縱坡，使出口高出地面1m左右，有利於排泄和減輕磨蝕。
（2）坡度聯結
當相鄰縱坡設計值之差超過50‰時，宜用豎曲線連接。豎曲線半徑盡量大，使泥石流體有較好的流勢，以削弱泥石流固體物質在變坡點對槽底的局部沖擊。
（3）縱坡設計
1）當縱坡過緩時，可在橋前設攔渣壩，提高泥石流位能，或用人工增大橋下局部河段縱坡，以提高排淤效果。
2）加大V形槽橫坡。因為V形槽的縱、橫坡度與流通效應成正比關系。當縱坡一定時，加大橫坡也有增排效應。因此，要注意選擇有效的橫坡設計值。
（4）V形槽出入口設計
排導槽入口以15°～20°擴散角用曲線順接溝槽兩岸，連接處需牢固可靠，以防掏蝕改道。槽前接堤迎水面，防護基礎埋深1～2m，槽的入口垂裙埋深1～2m，出口設「一」字牆攔擋槽後填土，出口垂裙深度視地質、地形和流速確定，一般埋深2.5～4.0m。如圖3－29、圖3－30、圖3－31所示。
（5）排導槽槽頂
在槽頂一般應留有1.5～2.0m的凈空，以滿足泥石流排泄的特殊要求。
（6）注意事項
禁止在排導槽出口縱坡延長線以下1.5～2.0m深度范圍內設防沖消能措施，以免受阻形成頂托、漫流回淤，影響排泄效果。
3.排導槽橫斷面設計
（1）V形底橫坡設計
排導槽底部呈V形，其橫坡通常為200‰～250‰，限值為100‰～300‰。橫坡與泥石流顆粒粒度成正比，與養護維修、加固范圍有關，橫坡越陡，固體物質越集中，磨蝕、養護、加固范圍越小。在縱坡不足時加大橫坡更有意義。
圖3－29 排導槽出口平面布置示意圖
圖3－30 排導槽出口一字牆示意圖
圖3－31 排導槽變高度邊牆出口示意圖
（2）排導槽槽寬設計
排導槽宜用適度的深寬比控制，槽底過寬，水深就小，不利於排導，且槽底磨蝕范圍大，維修養護工作量大。槽寬也不能過小，否則將影響大石塊的運行，導致堵塞、漫流。因此，排導槽出口槽寬設計最小不得小於2.5倍泥石流流體的最大石塊直徑，通常深寬比介於（1∶1）～（1∶3）之間為宜。
（3）排導槽槽深設計
1）排導槽設計水深計算：根據排導槽流速大於泥石流流通區流速的選定條件，求算排導槽的最小水深。擬定槽深，計算槽寬，選擇適宜的深寬比。最小水深計算式如下：
對於黏性泥石流排導槽（鋪底槽，考慮鋪床作用，K值相似），計算公式為
地質災害防治技術
式中：腳標c、l分別為排導槽和流通區；H為水深（m）；I為縱坡坡度（‰）。
對於稀性泥石流排導槽（鋪底槽），
地質災害防治技術
式中：n為糙率；其他符號意義同前。
2）排導槽設計水深必須大於1.2倍泥石流流體的最大石塊直徑，以防最大石塊在槽內停淤。
3）排導槽設計流速必須大於泥石流流體內最大石塊的起動流速，防止最大石塊在槽內淤積。
（4）安全高度設計
由於泥石流常呈波狀陣流運動，固體物質有漂浮表面現象，石塊碰撞、泥沙飛濺。因此，設計時應按保護物的重要性設置不同的安全高度。在地勢不利，橋下凈空不足時，安全高度宜取0.5～1.0m，其餘可取0.25m。當排導槽通過能力大於設計流量的20％時，可不另加安全高度。
（5）排導槽邊牆設計
排導槽邊牆分直牆式和斜牆式。設計邊牆應視地質、地形、水文、泥沙情況，經綜合經濟技術比較而定。直邊牆受力較大，適宜在曲線外側和填方地段採用，有降低泥石流彎道超高值的作用，抗側壓力較好的優勢。斜邊牆適宜於挖方和直線段，按護牆受力設計，有省圬工的優越性。
（6）排導槽設計主要尺寸及圬工規格
排導槽設計尺寸及圬工規格見圖3－32所示。
圖3－32 排導槽設計主要尺寸及圬工規格圖
1）流速v<8m/s時，溝心最大厚度取0.6m，邊牆頂寬取0.5m，槽底用M10級水泥砂漿砌片石、塊石鑲面，邊牆用M5.0級水泥砂漿砌片石，溝心設馬鞍面。
2）當8≤v≤12m/s時，溝心最大厚度取0.8m，邊牆頂寬取0.6m，槽底用M10級水泥砂漿砌片石，並在溝心0.4B槽寬范圍內用堅硬塊石鑲面；邊牆用M7.5級水泥砂漿砌片石。
3）當v>12m/s時，溝心最大厚度取1.0m，邊牆頂寬取0.7m，槽底用C20級混凝土、鋼纖維混凝土護面0.3m，溝心0.4B槽寬范圍內用堅硬塊石或鑄石鑲面，或設縱向舊鋼軌防磨蝕，鋼軌底面向上，軌距5～7cm，或採用鋼板防護溝心。邊牆用M10級水泥砂漿砌片石。