泥石流是由于大量雨水、融雪或其他原因导致的山坡或沟谷泥土、石块等混合物迅速流动，其特点具有突然性、流速快、流量大且破坏力极强，对人类和环境造成严重威胁。有效的泥石流治理至关重要，拦挡坝及防护网已分别广泛应用地质灾害治理工程实践中，但其组合应用于高陡边坡泥石流地质灾害的研究尚未深入。本文依托河源市某小区后山高陡边坡泥石流地质灾害治理工程，探讨泥石流治理中拦挡坝与主动防护网的组合技术应用的可行性。
1工程概况
治理区属低山丘陵地貌，泥石流主要发育于一条主沟内，主沟全长约250m，流域形态呈“鸭梨形”，山体最高海拔339m，沟口海拔150m，相对高差达189m，山坡坡度较大，沟谷纵坡降较大，达到500‰。沟谷因受强降雨影响发生泥石流地质灾害，灾害对沟谷下游的某商品房开发项目造成较大影响。沟谷现状堆积有大量花岗岩岩块、碎石。岩块多呈球状。岩块块径大小不一，最大块径达2m×1.9m×3m。沟谷堆积物现状较稳定，在强降雨影响下，有再次启动形成泥石流地质灾害的可能性，潜在威胁对象为沟谷下方的所有在建房屋建筑以及人员。
2泥石流形成条件分析
2.1形成区地形地貌及沟谷特征
形成区位于沟谷上游，山坡较陡峭，受断裂F1影响，岩石较为破碎，风化程度较周边强，岩土体力学性质偏差，全风化层可达二十多米，下盘坚硬的断层面极易形成滑坡。
在连续强降雨影响下，发生滑坡/崩塌，滑坡/崩塌体堆积于沟谷中，为泥石流的形成提供了物源，其主要成分为砂质粘性土、岩石碎块。形成区后缘张裂隙发育，后缘陡坎三到十几米。
2.2流通区地形地貌及沟谷条件
本沟谷流通区长度约150 m，沟谷平均纵坡降约为518‰，流通区纵坡降大于平均纵坡降，为沟谷堆积物的运移提供了良好条件，这种泥石流运移速度快，破坏力强。
2.3堆积区地形地貌及沟谷条件
堆积区位于沟谷沟口附近，堆积体长约120m，宽约50m，厚12～29m，面积约3891m2，体积约58365m3。成份为砂质粘性土、花岗岩块石。块石多呈球状，大小不一，最大块石粒径可达2×2×2m。据钻孔资料，堆积区覆盖层较厚，厚度近30m。
3泥石流物源特征
3.1、形成区物源
形成区为上游崩塌/滑坡区，面积约6852m2，厚度3～22m，平均厚度约12m，即形成区松散物源约8.22万m3，松散物源由杂粘土、岩石碎块组成，杂粘土含量约85%；岩屑含量约10%，粒径3～10cm；岩块含量约5%，块径多在15～120cm之间。
3.2、中上游弃土体
弃石土堆分布于泥石流主沟中上游西侧平台，高3～6m，近似圆状堆积，面积约1500m,,总方量约0.75万m3。弃石土由碎块石、杂土组成，碎石含量约40%，杂土约60%。
3.3、沟谷及石场零星弃石物源
沟谷及石场零星弃石，厚一般0.3～3.5m之间，通过野外调查及利用CAD软件读出，经计算，其沟谷及两岸松散物约0.82万m3。
3.4、堆积区物源
根据前文阐述，堆积区总物源量约5.84万 m3。
综上所述，该区存在松散物源约8.22 +0.75+0.82+5.84=15.63万m3。
4水文特征
治理区泥石流沟谷上游汇水面积为0.17km2，按50年一遇强降雨计算，流量可达2.59m3/s，沟内地形陡峻，沟谷上游纵坡大，有利于地表降水的径流和汇集，这些因素为泥石流的形成提供了有利的汇水条件和充足的水量，陡峭的沟谷、极大的坡度及降比为形成泥石流提供了大的势能，即动力条件。
5泥石流防治设计参数
5.1泥石流流体重度
泥石流重度的经验计算公式为：
（5-1）
式中：γC—泥石流发生的最大重度（t/m3）
A—坍方程度系数；
IC—坍方区平均坡度，‰。
该泥石流形成区山坡地形较陡，残坡积层固结性差，较不稳定，A取1.0。形成区坡度较陡，平均坡度IC取500，最后代入公式得到该沟泥石流重度1.61 t/m3。
5.2流速计算
泥石流流速的经验计算公式为：
（5-2）
式中：
vc—泥石流流速，m/s，；
yc—泥石流重度（t/m3）=1.61t/m3；
yH—泥石流中固体颗粒重度（t/m3），按经验值取2.65 t/m3；
—泥沙修正数；
—巴克诺夫糙率系数；
R—水力半径（m），一般可用平均泥深H（m）代替；
I —泥石流水力梯度（‰），可用沟床纵坡代替。
表5-1 泥石流流速计算成果表
经雨洪法计算泥石流峰值流量，计算公式如下：
（5-3）
式中：
QC—频率为P的泥石流洪峰值流量(m3/s)；
QB—频率为P的暴雨洪水设计流量(m3/s)；
DC—泥石流堵塞系数；
—泥石流泥沙修正系数；
（1）洪水流量QB计算
QB＝ΦSPF
1）式中QB—设计频率地表汇水流量（m3/s）；
2）Φ—径流系数，根据地区经验值取0.56；
3）SP—降雨强度（mm/h），本次取值127；
4）F—汇水面积km2；
根据本次勘查航测成果，泥石流主沟汇水面积0.17km2。具体详见图5-1。
图5-1 地形地貌3D模型图
根据计算公式，本区泥石流洪峰流量计算结果为8.36m3/s。
5.3一次泥石流过流总量
一次泥石流总量Q的计算公式为：
Q＝KTQC （5-4）
式中，当流域面积F＜5km2时，K＝0.202；
Q—次泥石流的总量（m3）;
T—泥石流历时（s）；
Qc——泥石流的洪峰流量（m3/s）。
由于流域面积F＜5km2，故K＝0.202，计算结果见表5-2。
表5-2泥石流主沟一次泥石流过流总量计算成果表
5.4 一次泥石流固体冲出量
一次泥石流固体冲出物按照计算公式进行计算：
（5-5）
具体计算结果见下表。
表5-3泥石流主沟一次泥石流固体冲出物
5.5泥石流整体冲压力
本区泥石流整体冲压力的计算公式：
（5-6）
各坝位泥石流整体冲压力计算参数及计算结果详见下表。
表5-4泥石流主沟整体冲压力计算表
6防治工程方案
6.1固源
物源区采用主动防护网固定松散碎屑物，防护网通过埋入锚杆进行固定，使松散物固定在防护网下，通过高强度的钢丝网和支撑系统，能够有效地拦截泥石流中的大颗粒物质，减少流速和冲击力。
主动防护网采用GPS2型，防止边坡顶端土体流失，分散流水冲击力、裂缝扩展等现象，增强边坡与水土保持结构之间的牢固性，提高水土保持能力，极端天气条件下可有效缓解下游冲击压力。
6.2拦挡
本次采有多级拦挡治理措施：3道谷坊坝+1道拦当坝。3道谷坊坝设置于泥石流中上游，拦挡坝设置于沟口位置。
1、谷坊坝
谷坊坝分别布置于主沟中上游位置，采用钢筋混凝土浇注，拦挡坝高2.5m，上部坝宽0.6m，下部坝宽1.2m。基岩开挖深度30cm以上，以提高谷坊坝稳定性。同时采用两排地锚加固坝体稳定性。坝体采用混凝土浇注。谷坊坝以挡土板为分界线，两则分别设置两处池水孔。
2、拦挡坝
（1）透水坝设计
在沟谷下游最窄处建筑 “框架梁+锚杆+干砌石”拱形拦挡坝，拱的半径117 m；坝长61m，迎水面拱形直立，高28.3m，背水面台阶式，共5级，台阶宽3m高，底宽21m、顶宽6m。坝体采用400×400断面框架梁中间干砌石形式，各框格中的砌石用钢筋网进行分割和联结，以增加整体稳定性。按照拱型坝的稳定性计算，整体稳定性系数为1.873。根据勘查资料，坝区松散体厚约10m，建成后小区边坡坡顶高程为168m，因此，“坝体+基础”埋深超过11m，满足规范要求；坝体用钢筋混凝土基础，采用地锚加固，坝体两侧采用锚杆打入两侧岩体加固。迎水面前段回填至168m标高并设计滤水层，以保持坝体的透水能力；坝体背水面设计排水涵洞进行排水。
（2）估算拦挡坝库容
拦挡坝库容量为67m×75m×16m=80400m3。按照估算极端条件下每次最大固体物冲出量为1400m3，按当地的气象条件，假如上部物源区未进行治理的条件下，每年冲出量平均为1500m3，则库容可以满足53.6年的使用期限。即库容量满足要求。
7结语
本文介绍了高陡边坡泥石流地质灾害的特征及在此地质环境与气候环境条件下的形成机制分析，通过相关岩土工程参数进行量化评估，并提出了拦挡坝与主动防护网的组合技术治理措施。主动网具有安装简便、成本相对较低、适应性强等特点，能够快速响应和适应不同的地质和气候条件。拦石坝具有结构稳定、拦截效果好等特点，能够长期、持续地发挥拦截和保护作用。其组合应用从源头上主动控制隐患，在受灾区前又增加一道屏障，治理效果更突出、稳定性更强、安全性更高。可为类似工程治理提供借鉴经验。
参考文献
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作者简介：王登科（1992-11），男，汉族，湖北黄冈人，本科，助理工程师，岩土工程。
