1、第第6章章 常见的不良地质现象常见的不良地质现象张张 茂茂 花花东北林业大学土木工程学院东北林业大学土木工程学院岩土教研室岩土教研室2、常见的不良地质现象、常见的不良地质现象3、工程意义、工程意义 地壳上部的岩土体，在遭受各种内、外力地质作用之后，导致地形地貌变化，形成了各种各样的地质现象，其中有些对工程建筑的安全和使用有不同程度的不良影响，有的甚至危害很大，因而把这些地质现象称为不良地质现象不良地质现象。地震、崩塌、岩堆、滑坡、泥石流、多年冻土、地震、崩塌、岩堆、滑坡、泥石流、多年冻土、岩溶、风沙、雪害等。在大规模的公路建设中，经常会遇到各种不良地质现象，给路线的合理布局、工程设计和施工带来
2、困难，故应该了解其形成和发展的规律，以便采取相应的措施予以防治。1、不良地质现象的不良地质现象的概念概念崩塌：崩塌：山崩：山崩：落石：落石：碎落：碎落：第一节第一节 崩塌与岩堆崩塌与岩堆 一、崩塌一、崩塌1、基本概念、基本概念在陡峭的斜坡上，巨大岩块在重力作用下突然而猛烈地向下倾倒、翻滚、崩落的现象。规模巨大的山坡崩塌。悬崖陡坡上个别较大岩块的崩落。斜坡的表层岩石由于强烈风化，沿破面发生经常性的岩屑顺坡滚落现象。2、危害、危害 崩塌是山区公路常见的一种病害现象，它来势迅猛，经常会摧毁路基和桥梁，堵塞隧道洞口，击毁行车，对公路交通造成直接危害。(坠石)地形条件地形条件岩性条件岩性条件构造条件构造
3、条件其它因素其它因素3、崩塌的形成条件、崩塌的形成条件 斜坡的高度和坡度(形成崩塌的必要条件)斜坡的外部形状(凸坡、陡坡)岩石性质不同，强度、透水性、抗风化和冲刷的能力都不同。如果陡峭山坡是由软硬相间的岩层组成，由于软岩层易风化，硬岩层失去支撑而引起崩塌。岩层的层面、裂隙面、断层面、软软夹层等都是抗剪性能较差的“软弱构造面”；当软弱构造面倾向临空且倾角较大时容易发生崩塌。地震作用，地表水和地下水的作用，风化作用，人类活动等地形条件、岩性条件、构造条件是形成崩塌的基本条件4、崩塌的防治、崩塌的防治 1)防治原则：防治原则：2)防治措施防治措施由于崩塌发生突然而猛烈，一般多采用以防为主以防为主的原
4、则。对可能发生大、中型崩塌的地段，宜优先采用绕避方案；若绕避有困难时，路线应尽量离开崩塌的影响范围。对可能发生小型崩塌的地段，应视地形条件进行经济比较，确定绕避还是设置防护工程。在设计和施工中，避免使用不合理的高陡边坡，避免大挖大填，以保持山体的平衡。选线时，应根据斜坡的具体条件，分析崩塌的可能性及规模清除坡面危石清除坡面危石坡面加固坡面加固危岩支顶危岩支顶拦截防御拦截防御调整水流调整水流(坡面喷浆、抹面、砌石铺盖；灌浆、勾缝、镶嵌、锚栓)(用石砌或混凝土作护壁、支垛、支柱、支墩、支墙)(修筑落石平台、落石网、落石槽、拦石堤、拦石墙)(修筑截水沟和排水沟)坡度：坡度：构造：构造：结构：结构：基
5、底：基底：二、岩堆二、岩堆1、岩堆的概念、岩堆的概念由碎落、崩塌和落石在山坡的低凹处或坡脚形成的疏松堆积体。2、岩堆的工程地质特征、岩堆的工程地质特征 岩堆大都为近期堆积，其表面坡度接近于组成物质在干燥状态下的天然休止角，浸水后容易发生局部或整体移动。岩堆内部常具有向外倾斜的层理，在外力作用或其它因素的扰动下，容易发生表层或层间滑动变形。岩堆一般结构松散，孔隙率大且不均匀，在荷载作用下易发生不均匀沉降。岩堆一般坐落在基岩斜坡上，与水作用后，岩堆可能沿基底发生滑移。3、岩堆按稳定程度分类、岩堆按稳定程度分类 正在发展的岩堆、趋于稳定的岩堆、稳定的岩堆 1)选线时，首先应查明路线通过地带岩堆的稳定
6、情况：对于正在发展的岩堆正在发展的岩堆，以绕避为宜；若绕避有困难，应选择基底条件较好的部位通过。对趋于稳定的岩堆趋于稳定的岩堆，应尽量避免破坏岩堆的天然状态，可在岩堆下部以路堤方式通过。对于稳定的岩堆稳定的岩堆，可选择适当位置，以低路堤或浅路堑的方式通过。2)路线以路堤方式路堤方式通过时，应注意路堤位置的选择和基底处理，一般以设置在岩堆体下部或坡脚为宜。3)路线以路堑方式路堑方式通过时，应注意边坡的稳定性问题，坡度应小于岩堆的天然休止角。4)注意水水对岩堆稳定性的影响，做好调整地表水和排除地下水的工作。5)公路通过岩堆时，可以采用挡土墙挡土墙以稳定路基，但应注意挡土墙和岩堆的整体稳定性和不均匀
7、沉陷问题。4、岩堆的防治、岩堆的防治原则原则第二节第二节 滑坡滑坡 一、滑坡的概念及危害一、滑坡的概念及危害 斜坡上的岩土体在重力作用下失去原有的稳定状态、沿着斜坡内某些软弱面(带)整体向下滑动的现象，称为滑坡。2、危害、危害 滑坡是山区公路的主要病害之一，由于山坡或路基边坡发生滑坡，常使交通中断，影响公路的正常运营。大规模的滑坡，可以堵塞河道，摧毁公路，破坏厂矿，掩埋村庄，对山区建设和交通设施的危害很大。滑坡的规模有大有小。规模大的滑坡一般是缓慢地、长期地往下滑动，滑动过程可以延续几年、十几年甚至更长的时间。有些滑坡的滑动速度也很快。1、概念、概念滑坡要素示意图滑坡要素示意图1-滑坡体；2-
8、滑坡面；3-滑坡床；4-滑坡壁；5-滑坡周界；6-滑坡台阶；7-滑坡舌；8-拉张裂缝；9-剪切裂缝；10-鼓张裂缝；11-扇形裂缝剖面示意图平面示意图二、滑坡的形态要素二、滑坡的形态要素 二、滑坡的形态要素二、滑坡的形态要素 1、滑坡体、滑坡周界、滑坡体、滑坡周界滑坡体：滑坡体：斜坡上沿软弱面(带)向下滑动的那部分岩土体滑坡周界：滑坡周界：滑坡体和周围不动岩土体的分界线2、滑动面、滑动带和滑坡床、滑动面、滑动带和滑坡床滑动面：滑动面：滑坡体沿其向下滑动的面(平面/曲面)滑动带：滑动带：滑动面上，被揉皱了的厚数厘米至数米的结构扰动带滑坡床：滑坡床：有些滑坡的滑动面(带)可能不只一个，在最后滑动面
9、以下稳定的岩土体称为。(粘土夹层/软弱岩层)3、滑坡壁：、滑坡壁：4、滑坡台阶：、滑坡台阶：5、滑坡舌：、滑坡舌：滑动面的上缘，即滑坡体与斜坡断开下滑后形成的陡壁，其形态呈“圈椅”状。滑坡体滑落后形成的阶梯状的地面。滑坡体的前缘，形如舌状伸出的部分。6、滑坡鼓丘：、滑坡鼓丘：滑坡体在向下滑动时，如果受到阻碍，就会形成向上隆起的小丘。(圈定滑坡范围)拉张裂缝拉张裂缝：剪切裂缝剪切裂缝：鼓张裂缝鼓张裂缝：扇形张裂缝扇形张裂缝：7、滑坡裂缝：、滑坡裂缝：在滑坡运动时，由于滑坡体各部分的滑动速度不均匀，在滑坡体内部及表面所产生的裂缝。在滑坡体将要滑动时，由于拉力的作用，在滑坡体的上部产生一些张口的弧形
10、裂缝。滑坡体两侧和相邻的不动岩土体发生相对位移时，会产生剪切作用，形成与滑动方向大致平行的裂缝。滑坡体在下滑过程中，如果滑动受阻或上部滑动比下部快，则滑坡体下部会向上鼓起并开裂。滑坡体向下滑动时，滑坡舌向两侧扩散，形成放射状的张开裂缝。滑坡体中间部分比两侧滑动速度快时也会产生剪切裂缝。鼓张裂缝通常是张口的，其延伸方向大体上与滑动方向垂直。是滑坡体滑动速度最快的纵向线代表整个滑坡的滑动方向，可以是直线，也可以是折线 8、滑坡主轴、滑坡主轴(主滑线主滑线)：滑坡运动矢向平面图一般滑坡体的中部运动速度较快，滑坡体的两侧因受摩阻力较多而运动速度较慢。按一定间隔在滑坡体上取不同剖面，测出剖面上每一点的运
11、动速度，将不同剖面上速度最大的点连接起来，即为滑坡主轴。箭头的长短表箭头的长短表示速度的大小示速度的大小 滑坡壁滑坡壁 滑坡体滑坡体 滑动面滑动面(带带)滑坡舌滑坡舌 滑坡鼓丘滑坡鼓丘滑坡台阶滑坡台阶三、滑坡的分类三、滑坡的分类 1、按滑坡体的物质组成、按滑坡体的物质组成 堆积层滑坡：堆积层滑坡：黄土滑坡：黄土滑坡：粘土滑坡：粘土滑坡：岩层滑坡：岩层滑坡：产生于第四纪堆积物中的滑坡 发生于不同时期的黄土层中的滑坡 发生在均质或非均质粘土层中的滑坡 发生在各种基岩岩层中的滑坡；根据滑动面与岩层层面的关系，又可细分为均质滑坡、顺层滑坡、切层滑坡。2、按滑坡的力学性质、按滑坡的力学性质 牵引式滑坡：
12、牵引式滑坡：推动式滑坡：推动式滑坡：由于坡脚被切割，使斜坡下部先变形滑动，从而使斜坡上部失去支撑，引起斜坡上部相继向下滑动。滑动速度比较缓慢，但会逐渐向上延伸，规模越来越大。由于斜坡上部不恰当地加载或在各种因素作用下，斜坡上部先变形滑动，从而挤压推动下部斜坡向下滑动。滑动速度一般较快，但其规模在通常情况下不再有较大发展。4、按滑坡体的厚度、按滑坡体的厚度 浅层滑坡：浅层滑坡：中层滑坡：中层滑坡：深层滑坡：深层滑坡：超深层滑坡：超深层滑坡：3、按滑坡的规模大小、按滑坡的规模大小 5、按形成年代、按形成年代 新滑坡新滑坡古滑坡古滑坡死滑坡死滑坡活滑坡活滑坡小型滑坡：小型滑坡：中型滑坡：中型滑坡：大
13、型滑坡：大型滑坡：巨型滑坡：巨型滑坡：(滑坡体的体积)3万m3350万m350300万m3300万m36m620m2030m 30m四、滑坡的力学分析四、滑坡的力学分析1、滑坡的形成条件、滑坡的形成条件 滑坡的发生，是斜坡岩土体的平衡条件遭到破坏的结果。2、力学分析、力学分析在均质粘土和软质岩石中，滑动面多为圆弧形若沿岩层面或构造面滑动时，滑动面多呈直线形或折线形直线形滑动面直线形滑动面(以力的平衡为基础)平衡条件：平衡条件：滑坡体重力的下滑分力T 滑动面上的抗滑阻力F常用稳定系数 k 表示两力之比：TFk总下滑力总抗滑力当k1时，斜坡平衡条件遭到破坏形成滑坡；当k1时，斜坡处于极限平衡状态；
14、当k1时，斜坡处于稳定状态。圆弧形滑动面圆弧形滑动面(以力矩的平衡为基础)平衡条件：平衡条件：滑动部分对O点的滑动力矩G1.d1 随动部分对O点的抗滑力矩G2.d2与滑动面上的抗滑力矩 之和，即G1.d1G2.d2+OO 滑动圆心为O点，滑弧半径为R。在 线右侧部分为右侧部分为“滑动部分滑动部分”，其重心为O1、重量为G1，对O点的滑动力矩为G1.d1；在 线左侧部分为左侧部分为“随动部分随动部分”，其重心为O2、重量为G2，对O点的抗滑力矩为G2.d2。通过滑动圆心O作铅垂线 ：OO OO 此外，在整个滑动面上还存在抗滑剪应力 。滑坡的稳定系数k为总抗滑力矩与总滑动力矩之比：2 21 1.G
15、dA BRkGd总 抗 滑 力 矩总 滑 动 力 矩当k1时，斜坡平衡条件破坏形成滑坡；当k1时，斜坡处于极限平衡状态；当k1时，斜坡处于稳定状态。RAB.RAB.1122.dGRABdG斜坡的上部对其稳定性不利，而斜坡的下部对其稳定性有利。牵引式滑坡的发生是由于斜坡下部被切割导致抗滑力减小；推动式滑坡的发生是由于斜坡上部大量堆载使下滑力增大。折线形滑动面折线形滑动面(以剩余下滑力的正负为基础)当某一段滑坡体的剩余下滑力Ei0时，说明该段滑坡体对下一段不存在推力。若最后一段滑坡体的剩余下滑力En0，则整个滑坡体是稳定的；若En0，则整个滑坡体不稳定，应该按En的大小设计支挡结构。采用分段进行力
16、学分析的方法：沿折线滑动面的转折处将滑坡体分为若干段，从上至下逐块计算推力，每块滑坡体的下滑力与抗滑力之差，称为剩余下滑力剩余下滑力，是逐块向下传递的。1isiiii iiEFTN fclE五、影响斜坡稳定性的因素五、影响斜坡稳定性的因素凡是引起斜坡岩土体失稳的因素，统称为滑坡因素。滑坡因素。斜坡外形、斜坡岩土体的性质、构造等；水文地质条件、风化作用，地震以及人为因素等。内在因素：外在因素：1.斜坡外形：斜坡外形：斜坡不同高度、坡度、形状等要素可使斜坡的内力状态变化，从而导致斜坡失稳。一般，斜坡越高、越陡，越容易失稳形成滑坡。2.岩土体性质：岩土体性质：滑坡主要发生在易亲水软化的土层和软质岩层
17、中容易产生滑坡的土层容易产生滑坡的土层有粘土、黄土、粘性的山坡堆积层等，这些土层与水作用后稳定性显著降低。容易产生滑坡的软质岩层容易产生滑坡的软质岩层主要是一些沉积岩(页岩、泥岩等)和变质岩(千枚岩、片岩等)。亲水性和膨胀性湿陷性结构松散，遇水易崩解遇水易软化片理构造3.构造：构造：当斜坡受力情况突然变化时，都可能成为滑坡的滑动面；特别是这些软弱构造面的倾向与坡面倾向一致时，岩土体很容易失稳而滑坡。斜坡岩土体内部的一些层面、夹层、节理面、断层面、片理面等，一般都是抗剪强度较低的软弱构造面。层理片理节理4.水：水：还可将岩土润湿，使之软化、膨胀，削弱矿物颗粒间的联结，加速岩土体风化，降低其内聚力
18、，从而引起滑坡。5.风化作用：风化作用：风化作用使岩石的裂隙增多、扩大，吸水性和透水性增强，强度和稳定性大大降低。6.地震：地震：7.人为因素人为因素 开挖边坡使岩土体的内力状态改变，还会使岩土体中的残余构造应力释放；施工时放坡坡度太大、在斜坡上任意堆载、不合理的开挖；破坏地表植被，使地表水下渗增强，破坏自然排水系统；引水灌溉或排水管道泄漏使水渗入斜坡；人为开采、爆破。由于地震的加速度，使斜坡岩土体承受巨大的惯性力，并使地下水位发生强烈变化，促使斜坡发生大规模滑动。地震可以诱发滑坡发生，在山区非常普遍。水的存在可以增加岩土体的容重、增加下滑力；滑坡滑坡萨尔瓦多地震引发了一次巨大的滑坡，数百户人
19、家被埋在土石里，估计有1200多人遇难地下水地下水位发生明显变化；干涸的泉重新出水且浑浊；坡脚附近湿地增多且范围扩大、井水明显上升；斜坡上部斜坡上部不断下陷，外围出现弧形裂缝；坡面坡面树木逐渐倾斜、建筑物有变形开裂迹象；斜坡前缘斜坡前缘土石零星掉落，坡脚附近的土石被挤紧，并出现大量鼓张裂缝等现象。六、滑坡的野外识别六、滑坡的野外识别1、在滑坡发生之前，常有一些、在滑坡发生之前，常有一些先兆现象先兆现象 2、斜坡滑动之后，会出现一些、斜坡滑动之后，会出现一些变异现象变异现象 1)地形地物标志地形地物标志2)地层构造标志地层构造标志3)水文地质标志水文地质标志尽早发现滑坡的各种先兆现象，对于滑坡的
20、预防是很重要的。滑滑坡坡前前兆兆滑坡前兆滑坡前兆滑坡前兆滑坡前兆滑坡前兆滑坡前兆可能造成圈椅状地形，其上部上部有陡壁及弧形拉张裂缝；中部中部坑洼起伏，有一级或多级台阶，两侧有剪切裂缝；下部下部有鼓丘，呈舌状向外突出，表面多鼓张裂缝和扇形张裂缝；两侧两侧形成沟谷，出现“双沟同源”现象；“醉林”及“马刀树”现象；建筑物开裂、倾斜现象。1)地形地物标志地形地物标志滑坡的存在醉林醉林马刀树马刀树滑坡范围内的地层整体性遭到破坏，有扰乱松动现象；层位不连续，出现某一地层缺失或某些地层重复；岩层产状发生明显变化；构造不连续。2)地层构造标志地层构造标志 3)水文地质标志水文地质标志 滑坡地段含水层的原有状况
21、被破坏，使滑坡体成为单独的含水体，水文地质条件变得特别复杂，无规律可循。如：潜水位不规则，无一定流向上述各种变异现象，是滑坡运动的统一产物，它们之间有着不可分割的内在联系。在实践中必须综合考虑几个方面的标志，互相验证，不能根据某一标志就轻率地作出结论。注注意意对大型滑坡：对大型滑坡：由于滑坡范围大，需要采用多项工程综合治理，工程量大、技术复杂、所需时间较长，故应首先考虑绕避的方案。如果绕避有困难，应综合各方面的情况，做出绕避、整治两种方案进行比较。对中小型滑坡对中小型滑坡：一般情况下路线可以不绕避，但应注意调整路线的平面位置，以求得工程量小、施工方便、经济合理的路线方案。对发展中的滑坡对发展中
22、的滑坡要进行治理，对古滑坡对古滑坡要防止复活，对可能对可能发生滑坡的地段发生滑坡的地段要防止滑坡的发生。整治滑坡应先做好排水工程排水工程，然后针对形成滑坡的因素，采取相应的措施。七、滑坡的防治七、滑坡的防治1、防治原则、防治原则滑坡的防治，要贯彻以防为主、整治为辅以防为主、整治为辅的原则。1)排水排水2)力学平衡法力学平衡法3)改善滑动面改善滑动面(带带)的土石性质的土石性质4)放缓减重放缓减重2、防治措施、防治措施地表排水地表排水：地下排水地下排水：主要是设置截水沟和排水明沟系统设置截水沟以截排来自滑坡体外的坡面迳流；设置树枝状排水明沟系统以汇集坡面迳流从滑坡体外排出设置渗沟、盲沟、平孔以截
23、排来自滑坡体外的地下水 ：在滑坡体的下部修筑挡土墙、抗滑桩或用锚杆加固，以增加滑坡下部的抗滑力 改良岩土体的性质，增加坡体强度。对岩质斜坡采用固结灌浆，对土质斜坡采用化学加固、冻结、焙烧等。：削减坡角或降低坡高，以减轻斜坡不稳定部位的重量，从而减少滑坡上部的下滑力。此外，还可针对某些影响滑坡稳定性的因素进行整治，如防止水流冲刷、降低地下水位、防止岩石风化等具体措施。树枝状排水系统树枝状排水系统在滑坡体外 在滑坡体上 地表排水地表排水地表排水地表排水地下排水地下排水盲沟截水布置图 渗水沟示意剖面挡土墙 锚杆 滑坡的支挡加固滑坡的支挡加固降低地下水位降低地下水位植树造林植树造林 泥石流是山区特有的
24、一种不良地质现象，主要发生在地质不良，地形陡峭的山区。由于泥石流含有大量的固体物质，突然爆发，持续时间短，侵蚀、搬运和沉积过程异常迅速，比一般洪水具有更大的能量，具有强大的破坏力。泥石流可以摧毁房屋村镇、掩埋农田、堵塞河道，给山区交通和工农业建设造成危害。第三节第三节 泥石流泥石流 一、泥石流的概念及危害一、泥石流的概念及危害2、危害、危害1、概念、概念山洪急流夹带大量泥砂、石块等固体物质，突然以巨大的速度从沟谷上游奔腾直泻而下的现象，称为泥石流。泥石流是一种突然爆发的、含有大量泥砂、石块的特殊洪流。二、泥石流的流域分布二、泥石流的流域分布1、形成区：、形成区：2、流通区：、流通区：3、堆积区
25、：、堆积区：位于流域上游，包括汇水动力区和固体物质供给区。多为高山环抱的山间小盆地，山坡陡峭，沟床下切，纵坡较陡，有较大的汇水面积。区内岩石破碎，风化严重，松散堆积物储量丰富。位于流域的中下游地段，多为沟谷地形，沟壁陡峭，沟床狭窄，纵坡大，多陡坎和跌水。多在沟谷出口处，地形开阔，纵坡平缓，泥石流在此流速变慢，固体物质大量堆积，形成规模不同的堆积扇。泥石流流域分区示意图泥石流流域分区示意图I-形成区(I1-汇水动力区；I2-固体物质供给区)；II-流通区；III-堆积区1、地形地貌条件：、地形地貌条件：2、地质条件：、地质条件：3、水文气象条件：、水文气象条件：4、人为因素：、人为因素：三、泥石
26、流的形成条件三、泥石流的形成条件 泥石流发育的地方一般都是山高谷深、地势陡峭、坡度较大，并有较大的汇水面积。凡是泥石流发育的地方，都是岩性软弱、风化强烈、地质构造复杂、新构造活动强烈、地震频繁的地区。水是泥石流的组成部分之一，也是泥石流活动的基本动力和触发条件。泥石流的发生与短时间内的大量流水密切相关，其水源有强度较大的暴雨、冰川积雪强烈融化和水库突然溃决等。一般多为三面环山，中间是一个深谷；因为这种地形有利于汇水，有利于把松散的固体物质汇集到一起。因为在这种条件下，能够提供大量的固体碎屑物质。由于人类不合理的开采，使山体的自然稳定性遭到破坏，使风化剥蚀增强，将导致泥石流逐渐形成，或促使已退缩
27、的泥石流又重新发展。泥石流的形成必须同时具备三个条件：陡峻的便于集水、集物的地形地貌，丰富的松散物质，短时间内有大量的水源。路线跨越泥石流沟时，首先应考虑从流通区和沟床比较稳定、冲淤变化不大的堆积扇顶部用桥跨越。可能存在的问题：可能存在的问题：沟口两侧路堑边坡容易发生崩塌、滑坡等病害，应注意流通区能否发育成堆积区。当沟谷比较开阔，泥石流沟距大河较远时，路线可以考虑走堆积扇的外缘。可能存在的问题：可能存在的问题：堆积扇逐年向下延伸，淤埋路基；河床摆动，路基有遭受水毁的威胁。对泥石流分布较集中、规模较大、发生频繁、危害严重的地段，应通过经济和技术比较，在有条件的情况下，可以采取跨河绕道走对岸的方案
28、或其它绕避方案。如果泥石流流量不大，在全面考虑的基础上，路线也可以在堆积扇中部以桥隧或过水路面的形式通过。但应充分考虑两端路基的安全措施应充分考虑两端路基的安全措施。四、泥石流的防治四、泥石流的防治1、防治原则、防治原则公路通过泥石流地段公路通过泥石流地段的几种方案示意图的几种方案示意图I-从堆积扇顶部通过；II-从堆积扇外缘通过；III-跨河绕越通过；IV-从堆积扇中部通过通过散流发育并有固定沟槽的宽大堆积扇时，宜按天然沟床分散设桥，不宜改沟归并。在处于活动阶段的泥石流堆积扇上，一般不宜采用路堑。路堤设计路堤设计应考虑泥石流的淤积速度及公路使用年限，慎重确定路基标高。水土保持：水土保持：跨越
29、：跨越：排导：排导：滞流与拦截：滞流与拦截：2、防治措施、防治措施四、泥石流的防治四、泥石流的防治植树造林、平整山坡、修筑梯田修筑排水系统及支挡工程根据具体情况，采用桥梁、涵洞、过水路面、明洞、隧道、渡槽等方式跨越泥石流。采用排导沟、急流槽、导流堤等措施使泥石流顺利排走，以防止掩埋道路、堵塞桥涵。设计时应考虑泥石流的类型和特征泥石流的类型和特征在泥石流沟中修筑一系列低矮的拦挡坝。是一种根治泥石流的方法，但需要一定的自然条件，收效时间也较长，一般应与其它措施配合进行。此时应考虑淤积问题和冲刷问题淤积问题和冲刷问题目的：降低泥石流的流速、使部分固体物质沉积下来，减轻泥石流的危害。第四节第四节 地震
30、地震 一、地震的概念和危害一、地震的概念和危害1、概念、概念 地下深处的岩层，由于某种原因突然破裂、塌陷以及火山爆发等而产生振动，并以弹性波的形式传递到地表，从而引起地面振动的现象，称为地震。简言之，地震是指地球内部缓慢积累的能量突然释放而引起的地球表层的振动。2、危害、危害 地震是地球内部应力突然释放的一种表现形式，是一种自然现象，但它造成的人类生命和财产的损失却是触目惊心触目惊心的。正是由于地震对人类生命财产和建筑设施会造成毁灭性的破坏，所以有必要对地震进行深入的研究，以便有效地预防地震的发生。地球上每天都在发生地震，全世界一年约有500万次；其中人们可以感觉到的约有5万次，能造成破坏的约
31、有1000次，7级以上的大地震平均一年有十几次。目前记录到的世界上最大地震是 8.9级，是发生于1960年5月22日的智利地震。我国是一个地震灾害很严重的国家。1900年以来，我国死于地震的人数达55万之多，占全球地震死亡人数的53%。20世纪全球两次死亡20万人以上的大地震均发生于我国：1920年，宁夏海原地震，8.5级，死亡23.4万人；1976年，河北唐山地震，7.8级，死亡24.2万人。地震的发生有间歇性，一段时间内发生比较频繁，一段时间内比较平静。我国目前处于地震活跃期，据统计，2019年1月8月我国发生的、人们能够感觉到的地震就有30次之多。20192019年年1 1月月8 8月我
32、国发生的地震月我国发生的地震 河北滦县发生4.2级地震(2019-01-20 )台湾台东发生5.0级地震(2019-01-29)台湾花莲东南海中发生5.1级地震(2019-02-04 )青海德令哈发生5.0级地震(2019-02-25)台湾花莲以东海中发生5.1级地震(2019-02-26)西藏安多、那曲间发生5.6级地震(2019-03-07 )唐山发生3.5级地震(2019-03-13 )青海德令哈发生5.2级地震(2019-03-17)西藏班戈、青海间发生5.8级地震(2019-03-28)内蒙古东乌珠穆沁旗发生5.9级地震(2019-03-24 )西藏班戈、青海间发生6.3级地震(20
33、19-03-28)西藏班戈县、青海间发生5.0级地震(2019-03-29)西藏班戈县、青海间发生5.0级地震(2019-03-29)东海发生5.0级地震(2019-04-03 )西藏班戈、青海海西间发生5.0级地震(2019-04-22)台湾花莲发生5.2级地震(2019-05-01)青海德令哈发生5.1级地震(2019-05-04 )青海德令哈发生5.9级地震(2019-05-11 )台湾以东海中发生5.4级地震(2019-05-16)青海德令哈发生5.5级地震(2019-05-04 )台湾以东海中发生5.6级地震(2019-05-08)台湾以东沿海发生6.7级地震(2019-05-19)
34、西藏班戈、青海海西间发生5.3级地震(2019-05-23)浙江舟山发生4.3级地震(2019-05-26 )青海治多发生5.3级地震(2019-06-29)西藏班戈发生5.2级地震(2019-07-03)台湾宜兰东北海中发生5.4级地震(2019-07-06)西藏仲巴县与隆格尔县间发生6.7级地震(2019-07-12)宁夏灵武发生4.0级地震(2019-08-06)云南鲁甸昭通间发生5.6级地震(2019-08-10 )19491949年年20002000年自然灾害死亡人数统计年自然灾害死亡人数统计40%54%地震灾害地震灾害气象、洪涝灾害气象、洪涝灾害地质灾害地质灾害海洋、林业灾害海洋、
35、林业灾害其它灾害其它灾害6%1、构造地震：、构造地震：2、火山地震：、火山地震：3、陷落地震：、陷落地震：4、激发地震：、激发地震：二、地震的成因类型二、地震的成因类型 由于地壳运动使深部岩石的应变超过容许值，岩石发生断裂错动而引起的地面振动。是地震最主要的类型，约占地震总数的90%以上。由于火山喷发和下面岩浆活动所导致的地面振动 影响范围不大，强度也不大，震前有火山发作预兆，约占地震总数的7%左右。在一些矿区和岩溶发育地区，由于洞穴坍塌、地面陷落等原因引发的地震。影响范围小，地震能量和震级较小，约占地震总数的3%左右。在构造应力相对平衡的地区，由于外界力量的作用，相对稳定状态被破坏，发生构造
36、运动并引起的地震。一般震级较小，发生次数较多。如：水库蓄水过多、地下水抽取过量后向地下大量灌水在我国很少见，主要分布在日本、印尼等一些岛国。天天然然地地震震人为地震人为地震1、震源：、震源：2、震源深度：、震源深度：3、震中：、震中：4、震中距：、震中距：5、震中区：、震中区：6、等震线：、等震线：7、等震线图：、等震线图：三、地震的一些基本概念三、地震的一些基本概念 2019年我国开始实行新的抗震规范年我国开始实行新的抗震规范 地壳深处发生岩层断裂、错动的地方；即地震发生时地壳内部产生地震波的位置。震源到地面的垂直距离(H)。H300km的为深源地震。理论上为震源在地表的垂直投影点；也指地震
37、发生时震害最严重的地方。地震影响范围内，地表某处至震中的距离(L)。一般L越小，地面振动越强烈；L越大，地面振动越弱。震中邻近，具有一定面积的地区；表示地震时震害最严重的地区。在同一地震中，具有相同地震烈度的点的连线。在同一地震中，由不同烈度的等震线构成的图样。“近震、远震近震、远震”这种说法已经取消这种说法已经取消 浅源地震波及范围小，但破坏力大；深源地震波及范围大，但破坏力小目前有记录的最深震源达720km四、地震波四、地震波 1、概念：、概念：当震源岩层发生断裂、错动时，岩层所积累的变形能突然释放，以弹性波的形式从震源向四周传播，称为地震波。在地球内部传播的波。纵波：纵波：横波：横波：又
38、称P波，由震源向四周传播的压缩波。介质质点的振动方向与波的前进方向一致。特点：纵波的周期短，振幅小，波速快，衰减也快；会引起地面垂直方向的振动。又称S波，由震源向四周传播的剪切波。介质质点的振动方向与波的前进方向垂直。特点：横波的周期长，振幅大，波速慢，衰减也慢；会引起地面水平方向的振动。1)体波：体波：两者的差别：按其在地壳中传播的位置不同，分为体波和面波 2、分类：、分类：纵波在固体、液体和气体中都能传播，而横波只能在固体内传播；纵波的传播速度比横波大。在地球表面传播的波，又称为L波。面波是体波经地层界面多次反射、折射形成的次生波。特点：面波波速较慢，在体波之后到达地面；介质质点的振动方向
39、较为复杂。2)面波：面波：瑞雷波：瑞雷波：洛夫波：洛夫波：Rayleigh波，质点在平行于波的传播方向的垂直平面内作椭圆运动。Love波，Q波，质点在水平面内垂直波的传播方向作蛇形水平运动。3、比较：、比较：PSLVVV波波波 面波振幅大，周期长，衰减速度比体波慢，能传到很远的地方 纵波纵波使建筑物产生上下颠簸，横波横波使建筑物产生左右摇晃，而面波面波则使建筑物既产生上下颠簸又产生左右摇晃。一般是在横波和面波都到达时振动最为激烈。由于面波的能量比体波大，故建筑物和地表的破坏以面波为主1935年，里克特(C.F.Richter)首先提出震级的定义：震级是利用标准地震仪在距震中100km处记录的以
40、微米为单位的最大水平地面位移的常用对数值。五、地震的震级与烈度五、地震的震级与烈度震级和烈度是衡量地震大小和强弱程度的两个有联系但却不相同的概念(一一)地震震级地震震级(M)1、概念：、概念：衡量一次地震释放能量大小的等级(常用里氏震级表示)(M=logA)2、震级与地震释放能量的关系、震级与地震释放能量的关系lgE=11.8+1.5M 能量越大，震级就越大；震级相差一级，能量相差约32倍；相差二级，能量相差1000倍。3、地震按震级分类、地震按震级分类M5破坏性地震；M7强烈地震或大震；M8特大地震(二二)地震烈度地震烈度 1、概念：、概念：某一地区的地面和各种建筑物遭受地震影响的强烈程度
41、这种影响是通过人的感觉、人工结构物的损坏、物体反应、自然现象的变化等四大方面的宏观等级描述来标定的 对于同一次地震，震级只有一个，但烈度随地区不同而异。一般，震中烈度最大；震中距越大，烈度越小。2、烈度的影响因素、烈度的影响因素烈度不仅取决于地震本身的大小，同时还受震源处岩层错动的方向、震源深度、震中距、场地条件，以及建筑物的动力特性、建筑材料、设计标准、施工质量和维护情况等许多因素的综合影响3、地震烈度表、地震烈度表 不同的国家有不同的烈度表，采用的标准不同，所分的级别也不相同。我国在1980年制定了中国地震烈度表，通过以上四个方面的标准，把烈度分为12个等级。无感无感 1室内个别静止中的人
42、室内个别静止中的人感觉感觉 2悬挂物微动悬挂物微动门、窗轻微作响门、窗轻微作响室内少数静止中的人室内少数静止中的人感觉感觉 3悬挂物明显摆动，器皿作响悬挂物明显摆动，器皿作响门、窗作响门、窗作响室内多数人感觉。室室内多数人感觉。室外少数人感觉。少数外少数人感觉。少数人梦中惊醒人梦中惊醒 43(2-4)31(22-44)不稳定器物翻倒不稳定器物翻倒门窗、屋顶、屋架颤动门窗、屋顶、屋架颤动作响，灰土掉落。抹灰作响，灰土掉落。抹灰出现微细裂缝出现微细裂缝室内普遍感觉。室外室内普遍感觉。室外多数人感觉。多数人多数人感觉。多数人梦中惊醒梦中惊醒 56(5-9)63(45-89)河岸和松软土出现裂缝。饱和
43、砂层出现喷砂冒河岸和松软土出现裂缝。饱和砂层出现喷砂冒水。地面上有的砖烟囱轻度裂缝掉头水。地面上有的砖烟囱轻度裂缝掉头损坏损坏个别砖瓦掉落、个别砖瓦掉落、墙体微细裂缝墙体微细裂缝惊惶失措，仓皇逃出惊惶失措，仓皇逃出 613(10-18)125(90-177)河岸出现坍方。饱和砂层常见喷砂冒水。松软河岸出现坍方。饱和砂层常见喷砂冒水。松软土上地裂缝较多。大多数砖烟囱中等破坏土上地裂缝较多。大多数砖烟囱中等破坏轻度破坏轻度破坏局部破坏局部破坏开裂，但不妨碍使用开裂，但不妨碍使用大多数人仓皇逃出大多数人仓皇逃出 725(19-35)250(178-353)干硬土上亦有裂缝。大多数砖烟囱严重破坏干硬土
44、上亦有裂缝。大多数砖烟囱严重破坏中等破坏中等破坏结构受损，结构受损，需要修理需要修理摇晃颠簸，行走困难摇晃颠簸，行走困难 850(36-71)500(354-707)干硬土上有许多地方出现裂缝，基岩上可能出干硬土上有许多地方出现裂缝，基岩上可能出现裂缝。滑坡、坍方常见。砖烟囱出现倒塌现裂缝。滑坡、坍方常见。砖烟囱出现倒塌严重破坏严重破坏墙体龟裂，墙体龟裂，局部倒塌，修复困难局部倒塌，修复困难坐立不稳。行动的人坐立不稳。行动的人可能摔跤可能摔跤 9100(72-141)1000(708-1414)山崩和地震断裂出现。基岩上的拱桥破坏。大山崩和地震断裂出现。基岩上的拱桥破坏。大多数砖烟囱从根部破坏
45、或倒毁多数砖烟囱从根部破坏或倒毁倒塌倒塌大部倒塌，不大部倒塌，不堪修复堪修复骑自行车的人会摔倒。骑自行车的人会摔倒。处不稳状态的人会摔出处不稳状态的人会摔出几尺远。有抛起感几尺远。有抛起感 10地震断裂延续很长。山崩常见。基岩上的拱桥地震断裂延续很长。山崩常见。基岩上的拱桥毁坏毁坏毁灭毁灭11地面剧烈变化，山河改观地面剧烈变化，山河改观12个别：个别：10%以下以下少数：少数：10%50%多数：多数：50%70%大多数：大多数：70%90%普遍：普遍：90%以上以上速度速度加速度加速度 其它现象其它现象 一般房屋一般房屋 人的感觉人的感觉烈烈度度2/smmsmm/地震烈度表地震烈度表基本烈度基
46、本烈度：多遇烈度多遇烈度：罕遇烈度罕遇烈度：设防烈度设防烈度：4、烈度种类、烈度种类 一个地区在今后50年期限内，在一般场地条件下可能遭遇的超越概率为10的地震烈度。又称偶遇烈度或中震烈度，相当于475年一遇的最大地震的烈度 按国家规定的权限，批准作为一个地区抗震设防依据的地震烈度，是设计中实际采用的烈度。抗震设防烈度为6度及以上地区的建筑必须进行抗震设计。建筑所在地区在设计基准期内出现频率最高的烈度 又称常遇烈度、小震烈度或众值烈度，其超越概率为63.2%，重现期为50年。建筑所在地区在设计基准期(50年)内具有超越概率2%3%的地震烈度。又称大震烈度，重现期约为2000年。“场地烈度场地烈
47、度”在新的抗震规范中已经取消在新的抗震规范中已经取消 基本烈度众值烈度基本烈度众值烈度1.55度；大震烈度基本烈度度；大震烈度基本烈度1度度六、地震效应六、地震效应(一一)地震作用地震作用地震作用是一种动荷载，使建筑物受到一种惯性力的作用。这种由地震波直接产生的惯性力，通常称为地震力。1、由于水平振动对建筑物的影响最大，故一般只考虑水平地震力、由于水平振动对建筑物的影响最大，故一般只考虑水平地震力对于单质点体系.HHFG(反应谱法)H式中，为水平地震影响系数；G为建筑物的重力荷载代表值。2、但在震中区，尤其是一些大跨度桥梁、长悬臂结构和高耸建、但在震中区，尤其是一些大跨度桥梁、长悬臂结构和高耸
48、建 筑，也要考虑竖向地震作用。筑，也要考虑竖向地震作用。对于单质点体系(反应谱法).VVFG式中，为竖向地震影响系数，。V12()33VH3、对于多质点体系，可以采用、对于多质点体系，可以采用 振型分解反应谱法振型分解反应谱法或或底部剪力法底部剪力法计算水平地震力；计算水平地震力；竖向反应谱法竖向反应谱法或或静力法静力法计算竖向地震力。计算竖向地震力。4、对于特别重要的结构，还应进行、对于特别重要的结构，还应进行时程分析时程分析。结构力学和结构动力学地面破坏：地面破坏：如地面裂缝、断裂错动(断层)、倾斜、塌陷、砂土液化、喷水冒砂等；建筑物与构筑物的破坏：建筑物与构筑物的破坏：如房屋倒塌、桥梁断
49、落、水坝开裂、铁轨变形等；山体破坏：山体破坏：如崩塌、滑坡、泥石流等；海啸：海啸：海底地震引起的巨大海浪冲上海岸，可造成沿海地区的破坏。(二二)地震的破坏作用地震的破坏作用(震害现象震害现象)1、直接灾害：、直接灾害：由地震的原生现象如岩层断裂错动以及地震波引起的强烈地面振动所造成的灾害。2、次生灾害：、次生灾害：直接灾害发生后，破坏了自然或社会原有的平衡和稳定状态，从而引发出的灾害。火灾：火灾：由震后火源失控引起；水灾：水灾：由水坝决口或山崩堵塞河道等引起；毒气泄漏和污染：毒气泄漏和污染：由建筑物或装置破坏等引起；瘟疫：瘟疫：由震后生存环境的严重破坏而引起。地面裂缝地面裂缝地面裂缝地面裂缝液
50、化液化 唐山地震时，严重液化地区喷水高度可达8米，厂房沉降可达1米。天津地震时，海河故道及新近沉积土地区有近3000个喷水冒砂口成群出现，一般冒砂量0.1-1立方米，最多可达5立方米。有时地面运动停止后，喷水现象可持续30分钟。液化的危害：液化的危害：喷水冒砂淹没农田，淤塞渠道，淘空路基；沿河岸出现裂缝、滑移，造成桥梁破坏，等等。液化液化液化的宏观标志是在地表出现喷水冒砂。液化的宏观标志是在地表出现喷水冒砂。房屋倒塌房屋倒塌房屋倒塌房屋倒塌桥梁断落桥梁断落水坝开裂水坝开裂铁轨变形铁轨变形滑坡、泥石流滑坡、泥石流萨尔瓦多地震引发了一次巨大的滑坡和泥石流，数百户人家被埋在泥石里，估计有1200多人
