泥石流是山区常见的一种地质灾害，是各种自然因素、人为因素综合作用的产物，具有暴发突然、来势凶猛、威力巨大、破坏力强的特点，通过冲刷、冲击、磨蚀、淤埋等危害方式给山区生态环境、山区经济发展，人们的生产和生活带来深重灾难。而一条长大输油（气）管道在敷设中不可避免的有时会经过泥石流沟，要避免泥石流爆发对管道的损坏，就必须清楚的了解泥石流的一些特征、防治原则及其治理措施。
7.3.1 泥石流灾害防治原则
泥石流的治理应遵循以下原则：
（1）以主要工程穿越的泥石流为防治重点的原则。
（2）根据泥石流形成条件和危害状况，采用全面规划、突出重点的原则。
（3）根据泥石流发生规律、发展趋势，采用远近兼顾、工程措施与生物措施相结合的原则。
（4）根据泥石流形成机理和人为作用，采用综合治理、主次分明的原则。
（5）根据泥石流危害情况和治理目的，采用因害设防、讲求实效的原则。
（6）根据泥石流的基本性质、运动规律，采用因地制宜、合理设计的原则。
7.3.2 泥石流综合治理措施
泥石流综合治理方案是制定泥石流治理规划的核心，根据上述6项原则，结合泥石流特点和防治目的，泥石流综合治理常用方案有：全面治理、以治水为主、以治土为主、以排导为主和以生物措施为主等5项防治方案。
7.3.2.1 全面进行综合治理
在泥石流整个流域内，采用蓄水、拦挡、改土、排导和造林等多种措施，全面地进行山、水、林综合治理，以防止泥石流的形成，控制泥石流危害。适用于全流域泥石流活动频繁，形成条件复杂，居民点多，耕地分布广，存在重要构筑物地区。
7.3.2.2 以治水为主的治理方案
该方案采用引水、蓄水、截水等工程措施，以减少地表径流，引排洪水，调节水量，削减洪峰，控制形成泥石流的水动力条件，防止或减轻泥石流灾害，或修建少量拦排工程和大面积营造森林，稳定部分土体，减轻径流量，更好地发挥各种治水工程的作用。适用于水动力起主导作用的稀性泥石流和一些小型粘性泥石流沟。
7.3.2.3 以治土为主的治理方案
主要采用谷坊、拦沙坝、挡土墙、护岸和潜坝等拦挡和固沟工程为主，拦蓄泥沙，稳定边坡，固定沟床，保护岸坡，控制或削减松散土体补给量；并辅以排导工程，引、蓄水工程和植树造林，以进一步控制泥石流或减轻泥石流灾害。适用于土力类粘性泥石流沟，也适用于无条件建造引水、蓄水工程的水力类稀性泥石流和土体由少量滑坡提供的稀性泥石流沟。
7.3.2.4 以排导为主的治理方案
采用排导沟、导流堤、急流槽、明硐渡槽等排导工程为主，畅排泥石流，控制泥石流对流通区或堆积区各种建筑物（路、桥、房屋、管道等）的危害，同时在中上游修建若干拦挡工程，进行植树造林，以减少泥石流规模和发生频率。适用于中上游修建工程难度大或效果不显著，而下游受害对象分布集中的泥石流流域，通过排导可消除泥石流的主要灾害。
7.3.2.5 以生物措施为主的泥石流治理方案
采用恢复草被和植树造林等生物措施，以恢复生态平衡，调节地表径流，减少水土流失，逐渐控制泥石流的发生或削减泥石流规模。适用于坡度较为平缓，崩塌、滑坡相对较少，以片蚀为主，局部沟蚀提供泥石流土源的水力类泥石流以及坡面泥石流。
7.3.3 泥石流防治生物措施
泥石流综合治理的生物措施，主要指保护与营造森林、灌木和草本植被，先进的农牧技术和科学的山区土地资源开发、管理等措施。实施这些措施后，既可减少水土流失，削减地表径流和松散固体物质补给量，进而防止泥石流活动，又可恢复流域生态平衡，增加生物资源产量和产值。因此生物措施是治理泥石流的根本措施之一。常用的生物工程措施有：
（1）林业措施；
（2）农业措施。
7.3.4 泥石流防治工程措施
生物措施是治理泥石流的长远根本措施，但它见效慢，仅对部分泥石流有效。而工程措施则几乎能适用于所有类型的泥石流防治，尤其对急需整治的泥石流有立竿见影的作用，但工程措施费用较高。泥石流工程常用措施有：
7.3.4.1 控制水源的治水工程
水是泥石流得以形成的不可缺少的动力条件之一，治水工程能控制和削弱泥石流的水动力条件，常用的工程措施有：
（1）蓄水工程：在泥石流的形成区上游，修筑水库、水塘等蓄水构筑物，调节洪水、削弱流入泥石流形成区的清水洪峰流量，减弱泥石流形成区的水动力条件，避免泥石流的发生。
（2）引排水工程：在泥石流的形成区上方或侧面，修建排水渠、泄水隧洞等排水结构，将洪水排走，减少流入泥石流形成区的清水洪峰流量，削弱泥石流形成区的水动力条件，避免泥石流的发生。
（3）防御工程：在经常发生泥石流的地区，可事先采取适当的措施，比如在终积堤内修建排水隧洞、开挖明渠等，降低冰湖水位，既可避免冰湖溃决，又可防止泥石流发生。
7.3.4.2 控制土源的治土工程
大量松散物质的存在及其运动取决于泥石流的地质地貌因素，治土工程的目的在于控制或抑制松散固体物质的活动及其数量的增加，使泥石流衰退并逐步消亡。常用的治土工程措施有：
（1）拦沙坝、谷坊工程：在泥石流主沟或支沟修筑栏沙坝或谷坊工程是整治泥石流的有效形式。通过修建拦沙坝、谷坊工程可以拦蓄泥沙，利用回淤泥沙埋压滑坡的滑动面稳定滑坡，促进山体稳定，提高泥石流支沟的侵蚀基准面。从而达到整治泥石流沟的目的。常用的拦沙坝、谷坊工程有：浆砌块石坝、干砌块石坝、混凝土坝、土坝、钢筋混凝土石笼坝等。
（2）挡土墙工程：对于泥石流沟中的沟坡、谷坡、山坡上存在的个别分散的活动型滑坡、崩塌、坍塌，可采用挡土墙进行边坡加固，以减少泥石流沟的固体物质储量，进而达到减弱或消除泥石流的发生的目的。
（3）护坡工程：泥石流沟中一些相对稳定的山坡，由于长期受到水流、泥石流的冲蚀而日趋不稳，逐渐演变为新的泥石流源地，通过修建护坡工程稳定新的泥石流源地，达到整治泥石流发生的目的。
（4）变坡工程：泥石流形成区上方的山坡上修建水平台阶，以削减坡面径流冲蚀强度，不仅有利于山坡稳定，还有利于山坡资源的开发和利用。
（5）潜坝工程；在泥石流沟道内修建潜坝并嵌入基岩内，坝顶与沟床齐平，并形成系列化和梯级化用于固定沟床，抑制泥石流的发生。主要适用于一些在稀遇暴雨情况下，特大洪水掏蚀原沟床沉积物而形成泥石流的情况。
7.3.4.3 排导工程
采用工程结构，使泥石流顺畅地排泄，避免危害城镇、工矿、村寨、农田、管道等设施。因此，泥石流的排导工程在泥石流整治中占有重要的地位。常用的泥石流排导工程有：
（1）导流堤、顺水坝：修建导流堤、顺水坝工程的目的在于控制泥石流流向，导流堤始于泥石流堆积扇顶或山沟至沟口，大多为连续建筑物。分为土堤、石堤或混凝土堤。
（2）排导槽：以沟道形式引导泥石流顺利通过防护区段排向下游泄入主河的工程。排导槽工程位于山外开阔地带，交通方便，施工容易，投资小，效果显著，为整治泥石流的首选工程。
（3）渡槽、急流槽：如果泥石流的规模较小，发生频率高，有可利用的地形条件时，可采用渡槽、急流槽等结构，将泥石流管线上空排入河道。
（4）明硐：管道通过泥石流严重堆积区时，如地形条件许可，可采用明硐工程跨越泥石流沟道，避免管道遭受泥石流的毁坏。
（5）过水断面：对于一些跨越泥石流沟道的管道，除采用渡槽、明硐等工程以外，也可采用过水断面的方式跨越泥石流沟。
7.3.4.4 停淤工程
利用天然有利地形条件，采用一些简单的工程措施，比如：倒流堤、节流坝、拦泥坝等，人为地将泥石流引向开阔平缓地带，使泥石流停积在这一地区，从而达到保护农田及各种构筑物的目的。
拦泥库是另一种形式的停淤工程，它通过适当的导流工程，将泥石流导向低洼地带，以减轻泥石流对下游的危害。
7.3.5 油气管道穿越泥石流沟道的防护措施
输油气管道沿沟河选线，会遇到不少的小冲沟，其中许多是泥石流沟道，沟口至主河边大多有洪积扇。输油气管道通过泥石流堆积扇，一般有三种布线方法：即沿沟口、堆积体中部和前部扇沿布线。其中沿堆积体中部布线不可取，因为泥石流堆积体不稳定，且堆积厚度较大，大多在3m以上，若要将管道敷设在3m以下的原始土层中，工程量很大；若敷设在泥石流堆积体中，则有被冲刷掏蚀的可能。所以输油气管道不能从泥石流堆积体中通过。
7.3.5.1 从泥石流沟口通过
这是一个比较好的位置，因为泥石流沟口是一个相对稳定区，冲淤都不明显，是泥石流堆积扇的起点。管道从泥石流沟口深埋通过，为防止冲刷，需在穿越管道下游侧修一拦沙坝（固床坝）保护（图7-18）；进一步加强管道顶部防护层，保护管道不受泥石流的危害。
图7-18 管道通过泥石流沟口防治对策布置示意图
泥石流防护工程的拦沙坝（固床坝）在设计时需考虑泥石流的冲击力，其具体的计算公式为：泥石流对其相遇的目标的冲击力包括两种载荷，一是泥石流体的动压力载荷，二是泥石流中大石块的冲击力载荷。
泥石流体的动压力：
泥石流体动压力用下式计算：
山区油气管道地质灾害防治研究
式中：σ为作用在与流速方向垂直的单位上的泥石流动压力（t/m2）; Uc为泥石流平均流速（m/s）; yc为泥石流流体的容量（t/m3）。
泥石流中大块石的冲击力：
泥石流中大石块对拦沙坝的冲击力，相当于一个弹性球与一个速度等于0而半径和质量十分巨大的球相撞击。
山区油气管道地质灾害防治研究
式中：Fc为冲击力（kg）; Kc为修正系数（与碰撞时接触面发生断裂、摩擦、微小凹凸破坏，以及立体压力的缓冲作用等因素有关）；
山区油气管道地质灾害防治研究
Rs2为大石块的等效半径；u1、E1为拦沙坝（固床坝）的材料波桑比、杨氏模量；u2、E2为大石块的材料波桑比、杨氏模量；Us为大石块和拦沙坝之间的相对速度；m2为大石块的质量。
泥石流流速和流量是泥石流防治工程设计的基本数据，目前还没有成熟的计算方法。在泥石流防治工程设计中，一般采用归纳计算，而不同的泥石流沟道归纳出的参数也不同。泥石流流速计算公式可分为粘性泥石流和稀性泥石流两类。由于泥石流的产流、汇流过程复杂，区域差异性很大，类型不同，性质各异，在选用经验公式时，应当考虑不同地区、不同类型、不同性质的泥石流特点，其计算结果与现场调查和历史资料进行对比，确定选用数据。
粘性泥石流流速度计算公式：
山区油气管道地质灾害防治研究
式中：K、a、b均为待定的回归系数（也可参照有关泥石流流速方面的文献选取）。
稀性泥石流流速计算公式：
山区油气管道地质灾害防治研究
式中：K、a、b均为待定的回归系数（也可参照有关泥石流流速方面的文献选取）；R为泥石流水力半径。
此外在设计泥石流拦挡工程中，需考虑沟道的比降与泥石流运动的最小坡度之间的关系，如果沟道的比降小于泥石流运动的最小坡度，则在防护工程中可不考虑为泥石流灾害，可采用防治山洪的方案设计防护工程。
土类泥石流运动的最小坡度为：
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式中：θm为泥石流运动的最小坡度角（°）；yc为泥石流流体的容量（t/m3）yy为泥石流中土体的重量参数（g/cm3）；T0为泥石流浆体的静剪切强度（g/cm2）；cv为泥石流中土体的体积浓度；H为泥石流深（cm）；φm为泥石流中土体的动摩擦角。
管道敷设在泥石流沟口时，还应注意泥石流对沟道的冲刷和淤积。泥石流冲刷和淤积主要决定于沟道坡度与流体及沟道特征。
实际沟道坡度tgθm大于泥石流运动的最小坡度tgθm，且达到某一临界值时，泥石流将对沟道产生冲刷，满足下式：
山区油气管道地质灾害防治研究
实际沟道坡度tgθb小于泥石流运动的最小坡度tgθm，泥石流将对沟道产生淤积，满足下式：
山区油气管道地质灾害防治研究
泥石流冲刷的计算公式：
泥石流沟道受剪切如图7-19所示。泥石流运动剪切力τlt@span sub=1$gt@clt@/span$gt@为：
山区油气管道地质灾害防治研究
泥石流运动阻力为：
图7-19 泥石流沟道受剪切力示意图
山区油气管道地质灾害防治研究
沟道质表层土体的抗剪强度τf（不计沟道质的粘结力C值）为：
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式中：fp为沟道表层以上泥石流中土体的压力；φs为沟道质饱和状态下的内摩擦角。
当泥石流的运动剪切力τc克服阻τh后的余值大于沟道质的抗剪强度τf时，沟道质产生运动，而形成冲刷，满足下式：
山区油气管道地质灾害防治研究
泥石流沟道整治需注意的事项：
（1）泥石流运动的最小坡度大于水流运动所需的坡度，按泥石流设计的排导沟，通过夹沙水流和清水时会产生严重冲刷，需要采取防冲措施。
（2）泥石流沟道坡度受侵蚀基准面控制，修建排导沟时若不能满足泥石流运动的最小坡度，需要在上游适当的修建拦挡或停淤工程，以减小泥石流中的土体颗粒粒径和容量，使其能在沟道中顺畅流动，防止淤积。
（3）处于平衡坡度的泥石流沟道，由于情况发生变化，如侵蚀基准面的下降或上升、流域产沙量减少或增加、上游植被变好或变坏等，也会出现冲刷或淤积。因此，在设计泥石流排导槽或泥石流沟道整治工程时，要考虑到出现这种情况时有采取相应措施的可能性。
7.3.5.2 管道从泥石流堆积扇沿通过
若泥石流堆积扇沿与主河床还有较大的距离，管道敷设在扇沿可不做水工保护（图7-20）。若泥石流堆积扇沿紧靠主河床边，管道的敷设还应考虑主河床的冲刷。管道应深埋至此段河床最大冲刷深以下，必要时还应施加稳管措施。
7.3.5.3 管道顺泥石流沟道埋设
泥石流发生后将对顺河下游的河流滩地造成严重冲蚀，可能造成管道裸露，泥石流中所包含的巨大石将对裸露的管道造成严重损坏。因此，必须对该段管道采取必要的措施，以确保管道的安全。
对于顺泥石流沟道埋设可能造成灾害的防治对策：
（1）将管道移至沟道坡脚，在管道靠近泥石流沟道侧建顺河的泥石流防护堤，管道上部建议用砼防护。另外，在进行泥石流防护堤及管道埋设设计前，应对泥石流流量、流速、冲刷深度等参数进行勘察与计算，并根据管道要求确定设计参数。
（2）将管道提高，埋设在泥石流沟岸边的斜坡中部，管道沿高线分布，避开泥石流。应在管沟外侧建挡墙，以保证管道的安全。
图7-20 管道通过泥石流堆积扇缘防治对策布置示意图