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摘要：由于特殊的地形地貌及气候，天山公路有着中国西部公路病害“博物馆”之称，是山区公路泥石流病害高发区。因此，分析天山公路泥石流病害区域划分和病害区域设计参数研究、泥石流形成条件、形成机制以和各区泥石流类型和特点及预测等有重要科学意义和工程价值。
关键词：天山公路；泥石流灾害；有效防治
国道217线独山子～库车段统称为天山公路，是横贯天山，连接新疆维吾尔自治区南、北疆的一条重要交通干线，全长532km。天山公路处于新疆“二纵三横”公路主骨架中第二纵线中段，是国家规划西部重点公路建设的组成部分，更是国防公路网中的重要组成线路，计划用４年时间，估算耗资32.1亿元，对天山公路全线改造为二级公路，成为新疆“二纵三横”公路主骨架的重要组成部分和全国一条非常重要的国防公路，是促进南北经济发展的黄金通道，可将已开发的那拉提国家森林公园、巴音布鲁克天鹅湖及草原、大龙池等景区和可供开发的天山工程地质及公路病害旅游、克孜里亚“外星”影视基地旅游、阿尔先温泉旅游等一系列景点串联起来，使天山深处的各种资源充分参与社会流通，促进天山腹地资源开发。无论在政治、经济还是国防上，它都发挥着非常重要的作用。
一、天山公路沿线地貌综述
天山公路全长532km，地形地貌总轮廓是“一山夹一谷”，天山公路大多数地处海拔2000m以上的高寒山区，属于西天山主峰地带，线路穿越铁力买提、拉尔墩、玉希莫勒盖、哈希勒根四个冰达坂，纵穿巴音布鲁克、巩乃斯和乔尔玛三大天山草原，沿线高差变化巨大。
天山公路穿越天山地槽系，活动断裂较多，新构造运动十分强烈，岩体节理发育，完整性差。山体陡峭，沟谷纵横，属地震较活跃区（地震烈度Ⅷ—Ⅸ度）。出露的地层岩性主要有志留系、泥盆系、石炭系的灰岩、砂岩、泥岩、砾岩、花岗岩等。坡积层以全新统的碎块石土为主，厚度0～10m，呈松散状，自然坡度30°，高山带坡积层中常藏匿有永久性冻土层。
区内地壳经历了多期构造变动，褶皱、断裂发育；沿线地形陡峻、基岩裸露、岩土介质组成复杂，且多伴有巨大雪山与冰川气候和自然环境复杂多变。植被稀少，主要以高山耐寒植被为主，植物落根困难。由于地处高寒山区，地形复杂，气温差异大，春融季节早晚温差更大，加之植被稀少，使基岩的物理、化学风化作用强烈。因此,天山公路崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷等突发性工程地质病害频发,已成为全国工程地质病害较为严重的区域之一。
二、天山公路灾害现状分析
现有的天山公路是出于战备需要于1973年开始修建至1983年建成通车。但是由于当时技术、资金、材料等方面原因，又加之对天山复杂地形地质条件，恶劣的气候环境等因素缺乏认识，造成设计施工不完善、病害处治措施不到位、技术标准低，后期又未进行及时的技术改造和有效的养护，病害不断加剧，尤其公路沿线泥石流灾害频繁发生，严重影响公路畅通。有的路段每年只能维持四个月左右的断续交通。天山公路全线主要泥石流有88处，零星泥石流有66处，其中有12处被列为国家依托工程治理对象。
通过对天山公路泥石流发育的地质背景、环境条件、泥石流活动的基本特征等进行分析研究，其具体情况如下：
1、从天山公路泥石流形成的自然地理条件着手，分析天山公路泥石流的形成特点。天山虽然降雨少，但降雨较集中，而且表现为阵发性降水的特点与山区脆弱的地质环境因素导致暴雨泥石流的发生。
2、天山公路泥石流灾害路段长度为102KM，占天山公路总里程的20％，可见泥石流灾害状况十分严重。而且随着公路改建工程的开始，将对泥石流形成区补充丰富的物源，这会对公路的安全、畅通产生极大的威胁。如何使公路沿线泥石流治理措施更具针对性、系统性与有效性，以保证公路的畅通、安全，是天山公路工程建设中所必需要解决的重大问题。
3、天山公路泥石流沟内物源丰富,以寒冻风化物、第四纪冰碛物及冰水沉积物为主,沿程分布在泥石流沟内;天山向西开口的喇叭形地貌格局造就了北天山显著的焚风效应,致使境内地表植被条件差、降雨量小、寒冻风化作用强烈,进而物源稳定性极差;将泥石流形成的诱发因素概化为降雨和气温两方面,这是导致境内公路泥石流在强降雨后4～5h内暴发的根本原因。
4、植被覆盖率对于天山公路泥石流分布有着显著影响。天山公路沿线从独山子～那拉提段，植被覆盖率较差，泥石流的分布就比较集中，在天山北坡形成了泥石流灾害重点区，其中以坡面型泥石流和沟谷型泥石流为主，间或有少数冰川降雨型泥石流；而从那拉提～巴音布鲁克段，植被生长较好，沿线基本无泥石流分布。
三、泥石流的有效防治措施
1、正确预报短期内的气象,做好御防泥石流的準备工作
正确预报短期内的气象是做好御防泥石流准备工作的前提。短期内的气象主要是指10天内的气象情况,因为泥石流的发生与气象关系密切。短期内正确的气象预报为人们做好御防泥石流的工作创造了时间。在这个时间内人们可以加固御防工程、疏散人群和牲畜、封锁交通(尤其是山间及山前公路)等。持续高温天气一定要注意山区公路的泥石流的发生,一定要注意春季持续高温造成的春季融雪洪水型泥石流的发生。暴雨、大暴雨、特大暴雨是新疆泥石流发生的主要条件,不仅其后有洪水发生,而且往往伴随有泥石流。因此在雨前或雨时就要做好防范泥石流发生的准备工作。
2、采取必要的御防工程建设是防治泥石流的重要措施
泥石流防御工程建设主要是指工程措施。主要有拦、固、排、通。“拦”主要指在泥石流沟的形成区和流通区内修筑重力坝、拦渣坝等，起到改善纵坡、减小沟床比降、抑制泥石流发育、拦挡巨砾及控制水流的目的；“固”主要指在形成区和流通区采用工程措施，起到稳定沟床岩土环境，防止沟床下切、水流摆动、切蚀沟岸坡脚的作用，控制松散物质参与活动，从而达到控制泥石流的发生和发展的目的；“排”主要指在泥石流的沉积区内修筑排导槽、速流结构、渡槽等，配以最佳水力断面，起到迅速排泄泥石流体的作用，达到不产生累积性淤积的目的；“通”主要指采用明洞、底埋隧道、深埋隧道等，横穿泥石流区并从泥石流沟堆积扇底部通过，使泥石流体从防治结构上部排泄并确保交通运输有序进行。
3、具体各路段的防治措施
天山公路沿线泥石流非常发育，这里对规模较大和连接成群的地段主要采用绕避，即采用隧道方案；其它小规模泥石流则应采取综合防治措施予以排除；对重点沟谷型泥石流采取固底、排泄和明洞（底埋隧道）相结合的工程防治措施。
（1）天山公路K616-K618段（属于小型沟谷型泥石流）
因此段范围内泥石流规模较小，长度较短，可采取修建渡槽引渡的方法治理；同时，在适当位置设置合理排水设施（截水沟、排水沟等），切断上游水源，防止堆积松散体的冲蚀。
（2）天山公路K630-K638段（属于大型沟谷泥石流）
此段已发生过大型泥石流，岩堆已具较大规模，今后泥石流仍有可能发生。可采用“固—排—通”模式。即在沟内采取浆砌片石、条石或素混泥土块嵌底和护坡，有效阻止泥石流的冲刷，稳定沟坡，防治沟床继续下切，降低泥石流规模；同时在沟外修建排洪道和就地取材用泥石流堆积物堆筑导流堤，以便排除稀性泥石流和洪水；再在泥石流的流通区采用明洞方案；此外，还可利用堆积扇下方的大河宽谷开辟蓄泥库，以便蓄积经排洪道而来的泥石流，从而防止泥石流对公路的直接危害。
（3）天山公路K701-K703段（属于巨型泥石流）
因此处河道狭窄，泥石流已堵住河流成为堰塞湖，可采用绕避的方法避过泥石流，即在公路的左侧修建短隧道；或者抬高路基，避免泥石流漫过路面；另外还可考虑高架桥穿越方案。
关键词：天山公路；泥石流灾害；有效防治
国道217线独山子～库车段统称为天山公路，是横贯天山，连接新疆维吾尔自治区南、北疆的一条重要交通干线，全长532km。天山公路处于新疆“二纵三横”公路主骨架中第二纵线中段，是国家规划西部重点公路建设的组成部分，更是国防公路网中的重要组成线路，计划用４年时间，估算耗资32.1亿元，对天山公路全线改造为二级公路，成为新疆“二纵三横”公路主骨架的重要组成部分和全国一条非常重要的国防公路，是促进南北经济发展的黄金通道，可将已开发的那拉提国家森林公园、巴音布鲁克天鹅湖及草原、大龙池等景区和可供开发的天山工程地质及公路病害旅游、克孜里亚“外星”影视基地旅游、阿尔先温泉旅游等一系列景点串联起来，使天山深处的各种资源充分参与社会流通，促进天山腹地资源开发。无论在政治、经济还是国防上，它都发挥着非常重要的作用。
一、天山公路沿线地貌综述
天山公路全长532km，地形地貌总轮廓是“一山夹一谷”，天山公路大多数地处海拔2000m以上的高寒山区，属于西天山主峰地带，线路穿越铁力买提、拉尔墩、玉希莫勒盖、哈希勒根四个冰达坂，纵穿巴音布鲁克、巩乃斯和乔尔玛三大天山草原，沿线高差变化巨大。
天山公路穿越天山地槽系，活动断裂较多，新构造运动十分强烈，岩体节理发育，完整性差。山体陡峭，沟谷纵横，属地震较活跃区（地震烈度Ⅷ—Ⅸ度）。出露的地层岩性主要有志留系、泥盆系、石炭系的灰岩、砂岩、泥岩、砾岩、花岗岩等。坡积层以全新统的碎块石土为主，厚度0～10m，呈松散状，自然坡度30°，高山带坡积层中常藏匿有永久性冻土层。
区内地壳经历了多期构造变动，褶皱、断裂发育；沿线地形陡峻、基岩裸露、岩土介质组成复杂，且多伴有巨大雪山与冰川气候和自然环境复杂多变。植被稀少，主要以高山耐寒植被为主，植物落根困难。由于地处高寒山区，地形复杂，气温差异大，春融季节早晚温差更大，加之植被稀少，使基岩的物理、化学风化作用强烈。因此,天山公路崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷等突发性工程地质病害频发,已成为全国工程地质病害较为严重的区域之一。
二、天山公路灾害现状分析
现有的天山公路是出于战备需要于1973年开始修建至1983年建成通车。但是由于当时技术、资金、材料等方面原因，又加之对天山复杂地形地质条件，恶劣的气候环境等因素缺乏认识，造成设计施工不完善、病害处治措施不到位、技术标准低，后期又未进行及时的技术改造和有效的养护，病害不断加剧，尤其公路沿线泥石流灾害频繁发生，严重影响公路畅通。有的路段每年只能维持四个月左右的断续交通。天山公路全线主要泥石流有88处，零星泥石流有66处，其中有12处被列为国家依托工程治理对象。
通过对天山公路泥石流发育的地质背景、环境条件、泥石流活动的基本特征等进行分析研究，其具体情况如下：
1、从天山公路泥石流形成的自然地理条件着手，分析天山公路泥石流的形成特点。天山虽然降雨少，但降雨较集中，而且表现为阵发性降水的特点与山区脆弱的地质环境因素导致暴雨泥石流的发生。
2、天山公路泥石流灾害路段长度为102KM，占天山公路总里程的20％，可见泥石流灾害状况十分严重。而且随着公路改建工程的开始，将对泥石流形成区补充丰富的物源，这会对公路的安全、畅通产生极大的威胁。如何使公路沿线泥石流治理措施更具针对性、系统性与有效性，以保证公路的畅通、安全，是天山公路工程建设中所必需要解决的重大问题。
3、天山公路泥石流沟内物源丰富,以寒冻风化物、第四纪冰碛物及冰水沉积物为主,沿程分布在泥石流沟内;天山向西开口的喇叭形地貌格局造就了北天山显著的焚风效应,致使境内地表植被条件差、降雨量小、寒冻风化作用强烈,进而物源稳定性极差;将泥石流形成的诱发因素概化为降雨和气温两方面,这是导致境内公路泥石流在强降雨后4～5h内暴发的根本原因。
4、植被覆盖率对于天山公路泥石流分布有着显著影响。天山公路沿线从独山子～那拉提段，植被覆盖率较差，泥石流的分布就比较集中，在天山北坡形成了泥石流灾害重点区，其中以坡面型泥石流和沟谷型泥石流为主，间或有少数冰川降雨型泥石流；而从那拉提～巴音布鲁克段，植被生长较好，沿线基本无泥石流分布。
三、泥石流的有效防治措施
1、正确预报短期内的气象,做好御防泥石流的準备工作
正确预报短期内的气象是做好御防泥石流准备工作的前提。短期内的气象主要是指10天内的气象情况,因为泥石流的发生与气象关系密切。短期内正确的气象预报为人们做好御防泥石流的工作创造了时间。在这个时间内人们可以加固御防工程、疏散人群和牲畜、封锁交通(尤其是山间及山前公路)等。持续高温天气一定要注意山区公路的泥石流的发生,一定要注意春季持续高温造成的春季融雪洪水型泥石流的发生。暴雨、大暴雨、特大暴雨是新疆泥石流发生的主要条件,不仅其后有洪水发生,而且往往伴随有泥石流。因此在雨前或雨时就要做好防范泥石流发生的准备工作。
2、采取必要的御防工程建设是防治泥石流的重要措施
泥石流防御工程建设主要是指工程措施。主要有拦、固、排、通。“拦”主要指在泥石流沟的形成区和流通区内修筑重力坝、拦渣坝等，起到改善纵坡、减小沟床比降、抑制泥石流发育、拦挡巨砾及控制水流的目的；“固”主要指在形成区和流通区采用工程措施，起到稳定沟床岩土环境，防止沟床下切、水流摆动、切蚀沟岸坡脚的作用，控制松散物质参与活动，从而达到控制泥石流的发生和发展的目的；“排”主要指在泥石流的沉积区内修筑排导槽、速流结构、渡槽等，配以最佳水力断面，起到迅速排泄泥石流体的作用，达到不产生累积性淤积的目的；“通”主要指采用明洞、底埋隧道、深埋隧道等，横穿泥石流区并从泥石流沟堆积扇底部通过，使泥石流体从防治结构上部排泄并确保交通运输有序进行。
3、具体各路段的防治措施
天山公路沿线泥石流非常发育，这里对规模较大和连接成群的地段主要采用绕避，即采用隧道方案；其它小规模泥石流则应采取综合防治措施予以排除；对重点沟谷型泥石流采取固底、排泄和明洞（底埋隧道）相结合的工程防治措施。
（1）天山公路K616-K618段（属于小型沟谷型泥石流）
因此段范围内泥石流规模较小，长度较短，可采取修建渡槽引渡的方法治理；同时，在适当位置设置合理排水设施（截水沟、排水沟等），切断上游水源，防止堆积松散体的冲蚀。
（2）天山公路K630-K638段（属于大型沟谷泥石流）
此段已发生过大型泥石流，岩堆已具较大规模，今后泥石流仍有可能发生。可采用“固—排—通”模式。即在沟内采取浆砌片石、条石或素混泥土块嵌底和护坡，有效阻止泥石流的冲刷，稳定沟坡，防治沟床继续下切，降低泥石流规模；同时在沟外修建排洪道和就地取材用泥石流堆积物堆筑导流堤，以便排除稀性泥石流和洪水；再在泥石流的流通区采用明洞方案；此外，还可利用堆积扇下方的大河宽谷开辟蓄泥库，以便蓄积经排洪道而来的泥石流，从而防止泥石流对公路的直接危害。
（3）天山公路K701-K703段（属于巨型泥石流）
因此处河道狭窄，泥石流已堵住河流成为堰塞湖，可采用绕避的方法避过泥石流，即在公路的左侧修建短隧道；或者抬高路基，避免泥石流漫过路面；另外还可考虑高架桥穿越方案。