成昆铁路K178-K728段泥石流发育规律研究及危险性评价

摘要

成昆铁路沿线泥石流发育，地质地形条件极为复杂，治理难度大，严重影响铁路的安全运行。本论文旨在通过对成昆铁路K178-K728段内具有代表性的53条泥石流沟进行野外实际调查评估，将工程岩组分区图、构造纲要图与泥石流分布图进行叠置分析，探讨影响泥石流发育的主控因素和因素组合效应。在总结研究成昆铁路泥石流发育规律的基础上提出基于将改进的AHP和物元分析理论结合建立评价模型，对成昆铁路K178-K728段泥石流进行危险性分级，进而提出泥石流沟“相邻距离”危险性等级的概念，进一步细化评价泥石流所处的危险性状态，为成昆铁路K178-K728段泥石流的预警减灾和整治提供科学的依据。
　　 本文主要取得的成果和结论如下:
　　 (1)对成昆铁路K178-K728区段内地质环境条件进行了总结和研究，分析了区段内泥石流的主要孕灾环境和发育特征，得到了该区段泥石流的发育分布规律。主要体现在以下10个方面:
　　 1)沿不同区域性活动主干断裂呈带状分布的规律;
　　 2)沿主干断裂特殊构造部位形成泥石流密集分布带;
　　 3)沿主要次级断裂形成泥石流沟;
　　 4)沿次要次级断裂和节理裂隙密集带等特殊地质条件下形成泥石流;
　　 5)区域性主干断裂的距离效应，致使泥石流的分布规律与距区域性主干断裂的距离在一定程度上满足对数关系式:y=-6.15ln(x)+10.34（y为泥石流沟的数目，x为泥石流沟距区域性主干断裂的距离）;
　　 6)新构造运动差异性升降影响下泥石流的分布规律;
　　 7)该区段的几个强震震中附近均有泥石流沟分布;
　　 8)地层岩性在很大程度上控制了泥石流的流态特征，在坚硬岩区主要发育稀性泥石流沟，中等坚硬岩区则稀性和粘性泥石流的比例相当，软弱岩区则以粘性泥石流沟为主，第四系松散堆积物只发育粘性泥石流沟;
　　 9)降雨特征对泥石流的强度和暴发时间起主控作用;
　　 10)新构造运动的强弱在很大程度上反映出该区泥石流有进一步加强的趋势。
　　 (2)通过野外调查和研究分析该区段泥石流的发育规律，提取13个指标组成了本次泥石流危险性评价的指标体系:主沟床平均纵坡降、流域面积、流域内最大相对高度、主沟长度、流域切割密度、主沟弯曲系数、泥石流形成区山坡平均坡度、松散物质动储量、泥石流一次最大冲出量、松散物质补给位置、泥石流发生频率、24小时平均降雨量和既有防治工程有效性。
　　 (3)基于改进的AHP—物元分析理论，建立评价模型，对研究区53条泥石流沟进行危险性评价，结果与实际吻合率达到了92.45％。
　　 (4)基于物元分析理论中“距”的概念，首次引入泥石流危险性评价中“相邻距离”危险性等级的概念，可以对评价结果进行进一步细化，使评价结果更趋合理。
　　 (5)改进的AHP法确定评价指标的权重，使其分配更趋合理，且更符合人们常规语言习惯。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究意义和目的

1．1．1 意义

1．1．2 目的

1．2 国内外研究现状

1．2．1 泥石流发育规律研究历史及现状

1．2．2 泥石流危险性评价研究历史及现状

1．3 研究内容和方法

1．3．1 研究内容

1．3．2 研究方法

1．3．3 技术路线

第2章 成昆铁路K178-K728段自然地理及地质环境条件

2．1 自然地理

2．1．1 交通位置

2．1．2 气象条件

2．1．3 水文条件

2．2 地质环境条件

2．2．1 地形地貌

2．2．2 地层岩性

2．2．3 地质构造

2．2．4 区域稳定性

2．2．5 水文地质

2．2．6 不良地质现象

2．3 本章小结

第3章 成昆铁路K178—K728段泥石流发育规律研究

3．1 成昆铁路K178—K728段泥石流总体分布概述

3．2 泥石流发育规律与地质构造的相关性研究

3．2．1 沿不同区域性活动主干断裂呈带状分布

3．2．2 沿主干断裂特殊构造部位形成泥石流密集分布带

3．2．3 沿主要次级断裂形成泥石流沟

3．2．4 沿次要次级断裂和节理裂隙密集带等特殊地质条件下形成泥石流

3．2．5 区域性主干断裂的距离效应与泥石流的分布规律

3．3 新构造运动差异性升降影响下泥石流的分布规律

3．4 地震活跃带与泥石流活动带分布的相关性

3．5 泥石流发育与地层岩性的相关性研究

3．5．1 成昆铁路K178-K728段工程地质岩组分区

3．5．2 工程地质岩组分区对地质构造的约束效应

3．5．3 工程地质岩组分区对不良地质体位置、类型和泥石流沟密度的控制

3．5．4 岩性分区对泥石流性质的控制

3．6 研究区泥石流发育规律与地形要素及其它因子的相关性研究

3．6．1 泥石流沟发育与沟床平均纵坡降的相关性分析

3．6．2 泥石流沟流域面积的分布特征

3．6．3 泥石流沟流域内最大相对高差的分布特征

3．6．4 泥石流沟主沟长度的分布特征

3．6．5 泥石流流域切割密度的分布特征

3．6．6 泥石流沟松散物质动储量的分布特征

3．6．7 泥石流沟主沟床弯曲系数的分布特征

3．6．8 泥石流沟一次最大冲出量的分布特征

3．6．9 泥石流沟松散物质补给位置和泥沙补给段长度比的分布特征

3．7 降雨特征对研究区泥石流沟的控制作用

3．8 成昆铁路K178-K728段泥石流沟发展趋势分析

3．8．1 研究区新构造运动的迹象特征

3．8．2 研究区泥石流沟的发展趋势

第4章 成昆铁路K178-K728段泥石流危险性评价

4．1 引言

4．2 可拓学基本理论

4．2．1 物元

4．2．2 可拓集合

4．2．3 物元模型危险性评价过程

4．3 用改进的层次分析法确定影响因子的权重系数

4．3．1 层次分析法基本原理

4．3．2 单层次结构模型

4．3．3 多层次结构模型

4．4 成昆铁路K178-K728段泥石流沟危险性评价

4．4．1 建立评判指标体系，利用改进的层次分析法确定各评价因子的权重

4．4．2 研究区泥石流危险性评价指标原始数据和定性指标量化

4．4．3 确定经典域、节域和物元

4．4．4 计算待评物元与各危险级别的关联度(以冕山沟为例)

4．5 改进的AHP—物元分析法对研究区泥石流危险性预测结果

4．6 研究区泥石流沟危险性评价结果分析

4．7 本章小结

结论

致谢

参考文献

攻读学位期间发表的论文