碉楼沟位于金沙江支流西苏角河左岸马颈子乡场镇,最早于2002年8月9日发生过泥石流,2015年5月7日再次发生暴雨泥石流,造成沟口马颈子场镇8人死亡,数十人受伤,直接经济损失大。目前,碉楼沟内仍然存在大量物源,具有很高的再次暴发泥石流的可能性,严重威胁沟口马颈子场镇40户250多人生命财产及公路安全。因此研究碉楼沟泥石流的发育特征,分析泥石流危险性,对泥石流防治工程有十分重要的意义。本文通过现场勘探、工程地质测绘、室内试验、工程地质分析及数值模拟相结合的方法,研究碉楼沟泥石流的发育特征、成灾机理和发展趋势,进而借助数值模拟方法定量计算潜在泥石流堆积范围,进行泥石流危险性分区,并提出泥石流治理工程建议。得到的主要结论如下:(1)强降雨和陡峭地形是形成碉楼沟泥石流的主控条件。碉楼沟沟域面积0.85km~2,主沟长度1.6km,沟谷平均纵坡降504.4‰,泥石流固体物源丰富,以坡面侵蚀物源为主。碉楼沟平时为干沟,降雨时汇水快,盛夏多暴雨山洪。同时,流通区内巨石密布,跌水发育,容易形成堵溃效应,使得泥石流规模成倍增大。(2)碉楼沟属于高频泥石流,近年来共发生过两次大规模泥石流,分别发生在2002年8月及2015年5月7日。碉楼沟泥石流活动具有短时强降雨诱发、历时短、块石含量高的特点。2002年与2015年泥石流分别历时约15分钟和10分钟,固体物质冲出量分别为约为3000m~3和5000m~3。其中2015年泥石流爆发于短时强降雨(10分钟降雨量为24mm)之后10分钟,泥石流堆积体碎、块石含量约占60%。(3)采用模糊层次分析法,对碉楼沟泥石流易发性进行了计算,得到碉楼沟泥石流易发的概率为32%,中等易发的概率为32%,轻度易发的概率为37%。此结果与按照规范评价的结果较为接近,采用模糊综合评价的结果以概率的形式呈现,比规范得出的结论更加准确,更加适合应用于防灾减灾和风险评估。(4)经综合考虑,碉楼沟主沟泥石流流体平均重度取1.72t/m~3,各断面泥石流流速介于5.14~9.12m/s之间,四种不同暴雨频率(P=1%,2%,5%,10%)作用下碉楼沟沟口的泥石流峰值流量分别为90.796、81.442、68.614、58.755m~3/s,一次泥石流过流总量分别为11004.46、9870.74、8315.96、7121.1m~3/s,一次泥石流固体物质冲出量分别为4801.95、4307.23、3628.78、3107.39m~3。(5)采用Flo-2d泥石流数值模型,结合四种暴雨频率(P=1%,2%,5%,10%)下的洪峰流量过程线,进行碉楼沟泥石流的数值模拟,并结合泥石流强度和重现周期得到碉楼沟泥石流的危险性评价分区,发现:短时暴雨条件(暴雨、泥石流历时为10分钟)下,碉楼沟2015年“5.7”泥石流的堆积范围大致与P=2%暴雨条件下Flo-2d数值模拟结果一致;Flo-2d数值模拟获得的泥石流过流总量、固体物质冲出量和最大堆积宽度均较经验公式计算结果偏大。(6)在长历时暴雨(暴雨频率P=1%、泥石流历时1小时)条件下,依照Flo-2d数值模拟和经验公式计算均可判定,碉楼沟具有潜在的堵河可能性,但Flo-2d数值模拟方法可预测出更为精确的泥石流堆积参数。(7)结合碉楼沟泥石流发育特征和不同暴雨频率下泥石流Flo-2d数值模拟结果,确定了泥石流治理工程设计的“固、拦、排”联合作用设计思路,提出了“巨石稳固+缝隙坝+梳齿坝+沟口排导槽”的综合治理方案。