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文档简介
中国西南地区位于青藏高原东部,地质条件及其复杂。伴随高原的隆升,金沙江、澜沧等深切成谷,形成高山峡谷的地貌景观,边坡通常高达数百_上千米。在这样独特的地域和地质环境下,我国西南地 区高边坡地质灾害极其发育。潜在灾害点多达4000 多处,是全世界最为集中和最为典型的地区。汶川大地震次生地质灾害具有分布范围广、规模大、危 害程度深、影响持续时间长(重发性高)等特点,并存在大 量严重变形的巨型震裂山体和变形体,有些次生地质灾害点 极为隐蔽,一旦工程建设开挖或揭露极可能诱发地质灾害的 发生,给路线选线、设计和施工带来极大的困难。44个重灾县(市),震后新增地质灾害隐患约10000处。其中滑坡占41,崩塌占28 ,泥石流占10,不稳定斜坡20,直接对80万名群众的生命财产安全构成严重威胁。唐古栋滑坡:1967.6.8,四川雅砻江,6800万m3,三迭系风化砂板岩,堵塞雅砻江9昼夜,坝高335m, 溃坝洪峰57000m3/s天台滑坡:四川宣汉县天台乡,2004.09.05,体积2500万m3 ,缓倾角顺层砂泥岩斜坡,暴雨触发;及时搬迁1255人;滑坡堵塞前河,形成高23m的堰塞坝, 和20km长的堰塞湖,“库区”2万人受灾。丹巴滑坡:四川省丹巴县,发生于2005.0203.堆积层斜坡,前缘长期切脚牵引,最终蠕变发展为推移,产生剧烈变形和局部失稳;摧毁房屋,损失1066万元,同时威胁整个县城的安全。 1、 灾害(1)定义:灾害是由自然因素或人为因素引起的不幸事件或过程,它对人类的生命财产及人类赖以生存和发展的资源与环境造成危害和破坏。(2)分类:按成灾条件分为自然灾害和人为灾害。自然灾害是指由于自然原因造成的人身、财产及人类赖以生存发展的资源、环境等方面损害的事件,即发生在生态系统中的自然过程并导致人类社会失去稳定和平衡的非常事件,其特点是干扰正常的社会生活。自然灾害的种类十分繁多,它们的空间分布范围和表现形式各异,其形成条件包括两个方面:自然动力过程或自然环境的异常变化;受灾害影响的对象,即人类生命财产以及赖以生存和发展的资源与环境。在一次灾害事件中,前者可称为灾害体,后者可称为承 灾体或受灾体,二者的对立统一便形成了灾害。人为灾害具有两方面的含义:指由于人类活动在自然界诱发的灾害,如修建水库诱发的地震、边坡开挖引起的滑坡以及过量开采地下水造成的区域性地面沉降等;指在人工环境中发生的灾害,有时被称做技术灾害,如人的身体暴露于含有汞或石棉纤维的空气中而发生的中毒事件。由于人类向地球环境中排放废弃物质而出现的酸雨、地表水和地下水污染、臭氧层破坏和全球气候变暖等环境问题也属于人为灾害的范畴。原生效应是由灾害事件本身造成的;次生效应是由主要灾害事件诱发的灾害性过程造成的,它与主要灾害事件本身无直接关系;后续效应往往是长期的甚至是永久性的。直接损失(或称直接影响)指事件发生后立即产生的后果,它是由灾害对人类及其财产和环境的直接破坏而产生的,大多数情况下可以用准确可靠的货币价值来衡量。 间接损失(或称间接影响)指在一场灾难中以第二顺序出现的后果间接损失比直接损失造成的影响持续时间要长得多,并且这种影响多是无形的,不易用货币价值来计算 2、地质灾害(1)定义:地质灾害是指在地球的发展演化过程中,由各种自然地质作用和人类活动所形成的灾害性地质事件。地质灾害在时间和空间上的分布及变化规律,既受制于自然环境, 又与人类活动有关,往往是人类与地质环境相互作用的结果。一般认为,地质灾害是指由于地质作用(自然的、人为的或综合的) 使地质环境产生突发的或渐进的破坏, 并造成人类生命财产损失的现象或事件。(2)内涵:致灾的动力条件:内动力地质作用和外动力地质作用灾害事件的后果:灾变、灾害(2)分类u由地质作用引起或地质条件恶化导致的自然灾害,包括地震、火山、崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷、地面沉降、地裂缝、水土流失、土地荒漠化、海水入侵、部分洪涝灾害、海岸侵蚀、地下水污染、地方病、矿井突水、岩爆、煤与瓦斯突出、煤层自燃、冻土冻融、水库 淤积、水库及河湖塌岸、特殊土类灾害、冷浸田等。u仅限于岩石圈自然地质作用为主导因素而形成的自然灾害,包括地震、火山、崩塌、滑坡、泥石流、地裂缝 、地面塌陷、地面沉降、海水入侵、特殊土类灾害等。 按空间分布状况分陆地地质灾害:地面地质灾害、地下地质灾害海洋地质灾害:海底地质灾害和水体地质灾害按灾害成因分地质灾害的分类方案按地质环境变化速度分突发性地质灾害:火山、地震、崩塌、滑坡、泥石流、岩溶 塌陷渐进性地质灾害:水土流失、地面沉降、土地荒漠化(3)地质灾害的属性特征自然属性:与地质灾害的动力过程有关的各种自然特征,如规模、强度、频次以及灾害活动孕育条件、变化规律。社会经济属性:与成灾活动密切相关的人类社会经济特征 ,如人口和财产的分布、工程建设活动、资源开发、经济发 展水平、防灾能力等。地质灾害是自然动力作用与人类社会经济活动相互作用的 结果,二者是一个统一的整体。地质灾害的特征:必然性和可防御性;随机性和周期性;突发性和渐进性;群发性和诱发性;多元性和原地复发性;破坏性和建设性;区域性;后果严重性;人为地质灾害日益严重;地质灾害防治的社会性和紧迫性(4)地质灾害的分级灾变分级:对地质灾害活动强度、规模和频次的等级划分。灾度分级:灾害事件发生后所造成的破坏和损失程度。风险分级:灾害活动概率分析基础上核算出的期望损失的级别划分。灾情是指灾害的情况,由于任何一种自然灾害的形成、发展、表现等都具有多方面的特点,所以一般意义上的灾情是一个具有广泛而又复杂内容的概念。从地质灾害灾情评估的角度,界定地质灾害灾情的范围和构成,是进行灾情评估研究的基础,要界定地质灾害灾情范 围与构成,首先要认识地质灾害的成灾条件与成灾过程,然后根据地质灾害灾情评估需要,确定评估内容。 地质灾害的形成必须具有致灾体和受灾体两方面的条件。u致灾体是由地质自然动力作用引起的灾害活动;u受灾体是人、人类劳动创造的物质财富以及自然界提供给人 类直接开发利用的资源和环境。只有这两方面条件同时具备,才能形成灾害。这两方面条件不但决定了灾害是否发生,而且决定了成灾规模的大小。灾害活动或致灾体的规模越大,受灾体密度和价值越高,对灾害的抗御能力和可恢复性越差,成灾越严重。致灾体和受灾体是成灾的基本条件,是地质灾害灾情基础 ,它们相互作用过程所造成的破坏损失后果,是地质灾害的集中表现,因此是灾情的核心内容。(1)灾害背景要素或孕灾环境要素自然条件:评价区地质因素地层、岩性、地质构造与新构造等因素;地形地貌因素地貌类型、海拔高程、地形高差或切割深度等因素;气候因素气候类型、降水量、暴雨程度等因素;水文因素所属水系、水位流量变化等因素;植被因素植被类型、覆盖程度等因素。社会经济条件:人口数量、密度;城镇及重要企业、工程设施的分布;工农业产值、国民生产总值及社会经济发展水平;防灾工程及减灾能力等(2)致灾体或灾害活动要素反映地质灾害活动程度,也称为灾害要素。主要包括 :灾害种类、灾害活动规模、强度、频次、密度、成灾范围、灾害等级等。(3)受灾体要素或成灾体要素主要包括受灾体类型、数量、价值,对不同灾害的承载能力和灾后的可恢复性等。(4)破坏损失要素主要包括地质灾害的破坏效应和损失构成;受灾体种类、损毁数量、损毁程度;灾害造成的经济损失;灾害等级、风险等级等。(5)防治工程要素主要包括地质灾害防治工程措施、防治投入、防治效果与防治效益等。1、灾情评估的目的、类型和内容(1)目的通过揭示地质灾害的发生和发展规律,评价地质灾害的危险性及其所造成的破坏损失、人类社会现有经济技术条件下抗御灾害的能力,运用经济学原理评价减灾防灾的经济投入与取得的经济效益和社会效益。地质灾害灾情评估的内容地质灾害灾情评估是对地质灾害灾情进行调查、统计、分析、 评价的过程。在地质灾害成灾过 程中,灾害活动情况是灾情评估的重点,灾前孕育阶段和灾后恢 复情况分别是灾情评估的背景条件和辅助内容。地质灾害风险评估分为以下四个方面:u危险性评价:分析地质灾害的活动条件,确定灾害活动强度(规模)、频度、密度、危害范围;u易损性评价:划分受灾体类型,统计分析可能受灾损毁数量、损毁程度、并核算价值;u破坏损失评价:核算人员仿亡和经济损失程度,评定灾度等级和风险等级;u防灾工程效益评价:分析地质灾害的可防治性,评价防治工程的经济效益和社会效益、环境效益。以上4个方面的评价工作中,危险性评价和易损性评价是灾害风险评价的基础,破坏损失评价是灾害风险评估的核心,防治工程效益评价是灾害风险评价的应用。2)、地质灾害危险性评价地质灾害危险性是地质灾害自然属性的体现,评价的核心要素是地质灾害的活动强度地质灾害的活动强度,是对孕灾体的评价。从定性分析看,地质灾害的活动强度越高,危险性越大,灾害的损失越严重。研究方法u点评估主要是对潜在灾害体或已经出现的灾害现象进行分析评价,确定未来的灾害发生几率、可能的规模和危害 范围、活动强度及破坏程度等。u面评估是对一个地区某一类或几类地质灾害的活动程度进行分析评价,确定研究区未来灾害的类型、活动频率、强度、规模及其破坏能力,并进行危险性分区。u区域评估是对大范围内多种地质灾害活动强度的综合分析评价,通过危险性区划确定区域性地质灾害的活动水 和危害程度。易损性是指受灾体遭受地质灾害破坏机会的多少与 发生损毁的难易程度。这一概念暗含了人类社会和经 济技术发展水平应对正在发生的灾害性事件的能力。易损性评价的主要内容与基本方法u评价对象:受灾体u评价目的:分析现有经济技术条件下人类社会对地质灾害的抗御能力,确定不同社会经济要素的易损性参数,为地质灾害破坏损失评价提供基础。u评价内容:划分受灾体类型,调查统计各类受灾体数量及其分布情况,核算受灾体价值,分析各种受灾体遭受不同类型、不同强度地质灾害危害时的破坏程度及其价值损失率u重要参数:受灾体价值损失率;灾害敏感度;承灾能力地质灾害破坏损失评价是定量化分析地质灾害经济损失程度的过程,利用以货币形式表示的绝对损失额和相对损失额来反映地质灾害破坏损失的程度。地质灾害破坏损失评价主要内容:计算评价区域地质灾害经济损失额、损失模数,相对损失率;评价经济损失水平和构成条件;分析破坏损失的区域分布特点地质灾害破坏损失评价基本方法:在地质灾害发生概率、破坏范围、危害程度和受灾体损毁程度分析的基础上,研究地质灾害的经济损失构成,进而确定经济损失程度和分布情况。地质灾害经济损失的核算:地质灾害经济损失主要是由受灾体价值损失形成的。成本价值(或修复成本价值)损失核算;收益损失核算;成本收益价值损失核算地质灾害防治工程评价u评价目的:实现地质灾害防治的最优化。u评价内容:分析地质灾害防治工程的科学性,评估地质灾害防治工程的经济效益,评价地质灾害防治工程的可行 性和合理性。u评价途径:结合地质灾害防治规划或防治方案,评价防治措施的技术可行性和经济合理性。 防灾效益E=防灾收益O/防灾工程投入费用地质灾害经济损失分析直接经济损失:指由灾害事件摧毁或损坏的现有设施的价值;间接经济损失:救灾资金的投入、各产业部门产值的减少、环境的恶化以及自然资源的破坏等。地质灾害减灾效益分析主要是针对地质灾害防治工程而言的,通过分析地质灾害防治工程的经费投入和减灾效果评价其效益。直接经济损失是灾害对现有资产造成毁坏而损失的价值 ,在统计评估时一般按各种资产的原值或现值进行计算。间接损失是指除直接损失以外的非现实发生的而又由灾 害导致必然发生的实际损失。它包括五部分:(1) 用于人员伤亡的善后处置费、医药费和灾民生活、生产救济费(2) 原地无法重建时的易地搬迁费和人员安置费;(3) 自生产力遭受破坏或影响至恢复期间所损失的工农业产值;(4) 国土资源损失,如崩塌和滑坡造成的林地损失、农田毁坏或土壤肥力降低造成的损失等;(5) 对次生灾害所投入的抗灾、救灾等费用直接经济效益:对灾害地区现有资产的保障,可称为保值效益。 保值效益Z 灾害损失价值J 减灾投入资金T间接经济效益是指减灾资金投入后对未来经济收益的保障,主要为受益地区现有生产规模的工农业年产值,可称为保产效益。 保产效益=灾害防治投入资金/受益地区的生产总值1) 防灾减灾的基本原则、提高全民减灾意识、以防为主,防、抗、救相结合、群众性与专业性、突出重点,兼顾一般、减灾与发展并重,可持续发展、开展科学研究,发挥政府的协调职能、避免盲目开发,保护生态环境地质灾害防治1、防治目标:根本目标是取得最佳的减灾效果。2、防治基本原则(1)预防为主(2)全面规划与重点防治相结合(3)地质灾害防治与社会经济活动相结合(4)防治工程最优化等原则。3、防治措施(1)削弱地质灾害活动强度(2)受灾体保护(3)监测预报(4)灾害避让。地震:地震是指岩石圈在内力作用下突然发生破裂,地球内能以 地震波的形式强烈释放出来,从而引起一定范围地面震动 的现象。震源:地下岩层发生断裂错位引起地震的点震中:震源在地面上的投影震源深度:震源到震中的距离震中距:地面上任何一点到震中的距离地震波:地震产生的震动是以弹性波的形式传播的,这种弹性波称为地震波 一般情况下,横波和面波到来时震动最为强烈,建筑物的破坏通常由横波和面波造成震级:表示地震本身能量大小的尺度,以地震过程中释放出来的能量总和来衡量,释放的能量越大震级越高。地震能否使某一地区的建筑物受到破坏取决于地震能量的大小和建筑物距震中的远近(震中距)。一次地震释放的能量是一定的,在任何地方测定震级是一 定的。M=logAA:距震中100km的标准地震仪所记录的以微米表示的最大振幅Ms:面波震级 一级地震的能量2106J,每增大一级能量增加30倍;一次7级地震释放的能量30个20 000t级的原子弹地震烈度:是指地面及各类建筑物遭受地震破坏程度。地震烈度的高低与震 级的大小、震源深度、震中距、地震波的传播介质以及场地地质 构造条件等有关。一次地震,距震中远的地方,烈度低;距震中近处烈度高。相同震级的地震,因震源深浅不同,地震烈度也不同,震源浅者对地表的破 坏就大。1960年美国太平洋阿加迪发生5.8级地震,震源深度35km,15秒内全部房屋倒塌一次地震只有一个震级,而烈度则随震中距增大而减小。等震线:地震区地震烈度相同的点的连线。可以看出一次地震的地区烈度分布、震中位置,推断发震断层的方向(一般说来,发震断层的方 向平行于最强等震线的长轴);利用等震线还可以推算震源深度和用统计方法计算在一定的震中烈度和震源深度情况下的烈度递降的规律。等震级一般围绕震中呈不规则的封闭曲线。震中点的烈度称为震中烈度。我国地震:(1)我国西部是处在地壳强烈活动的背景条件下,构造活动最强烈的地区,存在运动速率大的现今活动断裂,所以,西部地震活动水平高和强度大。在青藏高原和天山地区,规模、运动幅度巨大的全新世活断裂十分发育,这些活断层大部分是可能导致地震发生的具走滑、逆走滑或逆冲性质的新断层。(2)我国西部地区地震活动期间隔时间比东部短得多。青藏高原南部、天山地区的地震活动周期分别为几十年和100年左右。而东部地区为200年左右。(3)处在印度板块与欧亚板块碰撞和中国东部向西部推挤的(即环太平洋板块向西俯冲和地球自转产生的推挤作用及 菲律宾海板块的向西运动)特殊构造部位。据研究结果表明,新第三纪末,青藏高原的海拔高度仅1000 米。其隆起到现今海拔4500 米以上是最近200 300 万年以来发生的事。正是由于印度板块与欧亚板块的强烈碰撞,奠定了我国西部地区的构造、地貌格局,形成了众多的强烈活动断层。地震活动具有地震活跃期和地震活跃幕两种时间尺度。地震的类型1.构造地震:由于地下深处岩层错动,破裂所造成的地震。这类地震发生的次数最多,破坏力也最大,约占全世界地震的90%以上。地震的发生与距今约250万年以来有过活动、现今具继承性和反复活动的、将来还可能活动的地质构造密切相关。地震常发生在活动断裂具有特殊力学性质的部位。概括以往发生地震的构造部位,活动断裂带主要有以下利于地震孕育、发生的部位:(1) 活动断裂带曲折拐弯处。这种部位往往是阻碍活动断裂带作直线运动的部位,所以,容易造成地应力集中。(2) 活动断裂带端部。活动断裂在进一步发展过程中,中间部位较两端位移大,必然在向两侧扩展时引起端部构造应力积聚和调整,并通过地震活动形式释放能量。另外,往往活动断裂其中一端首先破裂,而另一端可能成为应力相应集中部位,在应力继续作用时,就可能发生地震。这样有出现地震在两端往返跳动的迁移现象。(3)多条活动断裂带交叉部位。多条活动断裂相互切割、交叉部位,断裂在最新活动过程中,容易造成运动前进的障碍,导致应力积聚的“闭锁”状态,进而释放能量发生地震。2火山地震:由于火山作用,如岩浆活动、气体爆炸等引起的地震称为火山地震。只有在火山活动区才可能发生火山地震,这类地震只占全世界地震的7%左右。3塌陷地震:由于地下岩洞或矿井顶部塌陷而引起的地震称为塌陷地震。这类地震的规模比较小,次数也很少,即使有,也往往发生在溶洞密布的石灰岩地区 或大规模地下开采的矿区。4诱发地震:由于水库蓄水、油田注水等活动而引发的地震称为诱发地震。这类地震仅仅在某些特定的水库库区或油田地区发生。5人工地震:地下核爆炸、炸药爆破等人为引起的地面振动称为人工地震。人工地震是由人为活动引起的地震。如工业爆破、地下核爆炸造成的振动。我国最大的水库地震是1962 年3 月19 日新丰江6.2 级地震。水库蓄水为什么会发生地震呢?1. 水库蓄水而引起水库区及周缘的地震活动。2.水库中水的重量会增加库区地壳的所受的载荷,同时 ,库水向深处岩层渗透产生附加力作用,破坏了原地壳中应力平衡。3.如果地下存有断裂,则水的渗漏会减少断面上的摩擦力,使断裂易于产生滑动。因此,水库蓄水产生地震,主要在于库区或周缘有无活动断裂,而水库蓄水只是一种触发地震发生的外界因子。水库地震的发生必须有内外的动、静环境因子。以湖南省为例:水库蓄水就一定会诱发地震吗?地质构造活化区是诱震的内在环境基因;高值的初始应力(原有构造应力)是诱震的内在动力因子;活动断裂的存在是诱震最重要的构造环境因子;碳酸盐岩地层中溶洞、断裂或裂隙系统是使库水渗透储积的介质、构造环境因子;库区蓄水引起的附加应力是促进水库地震产生的外界动力因子。水库诱发地震的特点(1)在时间上,初震时间和地震震级与水库蓄水时间和水位有明显关系;(2)在空间上,震中主要分布于水库大坝附近;(3)在地震序列上,前震极为丰富,属于前震余震型,而同一地区的天然地震往往属主震余震型;(4)在震级上,多数属微震,中强震很少。(5)水库诱发地震的震源较浅,一般都小于10km,有的仅几公里。但由于震源深度很浅,所以有时会造成很大的灾害。(2) 抽注流体(液、气)诱发地震特点:(1)在空间上发生在水或其他流体可能影响的范围内,如抽注 液体诱发的地震一般局限于流体所影响的范围内;(2)震源深度极浅,从几公里深至近地表。(3)地震活动时间与工程活动密切相关,抽、注液诱发的地震 一般在液压有明显变化时发生。工程活动停止,则地震逐渐减弱 直至停止。(4)从强度上看,这类地震多数属弱震,少数为中强地震。这类地震由于震源浅,地面效应比较强烈。地面运动的特点是振动周期短、垂直分量大和延续时间短。矿山诱发地震的类型:顶板冒落型矿震;顶板开裂型矿震;矿柱冲击型矿震;溶洞、矿洞塌陷型矿震;构造型矿震;矿山诱发地震的特点:(1)在空间上,地震局限于采区及其附近,常发生在采掘工作面附近以及承载矿柱和矿壁的应力集中部位,以底板以上发震较多;震源位置随工作面向前推进而发生变化,震源深度与采掘深 度大体相当。(2)在时间上,地震活动与开采时间相对应,常出现在形成一定规模的采空区之后;某些矿山,发震时间与矿工上下班时间相对应,周末和节假日停止采掘时,地震活动明显减低。(3)地震波记录曲线比较单调,周期大、衰减快、尾波震幅小;地震活动序列主要为主震余震型和群震型。(4)在地震强度上,多数为弱小地震,上限震级一般为4.5 级,个别可达5.0 5.5 级。但地震效应明显,2 级地震的震中烈度可达度,3 级以上地震即可造成较严重破坏诱发矿震的地质条件:(1)矿床的顶、底板岩层坚硬,有利于应变能的积聚或存在已积累高度应变能的岩层和断层;(2)存在一定规模的采空区,井巷坑道破坏了岩体的稳定状态;(3)开采深度大,上覆岩体载荷重,差应力变化也大,容易引起较大规模的岩体错动。积聚高应变能的坚硬岩层是诱发地震的基础条件,井巷布置和不同开采方式引起的应力集中是主要的诱发因素。在发震条件具备时,井下放炮常常是一种触发因素。1、地震成灾要素(1)建筑物的地震破坏因素:地震力超过建筑物的承受能力时,建 筑物就被破坏;地震时发生断层错动 、开裂、地陷、地基不均匀变形及砂土 液化等地基失效引起建筑物倾倒;地 震引起的海啸、山崩、泥石流、滑坡、 洪水、大火造成建筑物遭到破坏。(2) 人员伤亡因素2、地震效应在地震影响范围内,地壳表层出现的各种震害及破坏现象称为地震效应地震效应大致可分为场地破坏效应和强烈震动效应两个方面,它与场地工程地质条件、震级大小和震中距等因素有关。(一)场地破坏效应按形成条件和建筑物的破坏形式与规模,可将场地破坏效应分为地面破裂效应、斜坡破坏效应和地基基底效应三种基本类型。地震导致地表岩土体直接出现断裂或地裂,跨越断裂或断 裂附近的建筑物及道路、各种管线会因此而发生严重破坏。 地震裂缝主要表现在地面错动及其他形式的不连续变形,导 致建筑场地地基失稳,而使上部结构物被牵动产生无法抵制的错断或开裂。(1) 地面破裂效应:地震导致地表岩土体直接出现断裂或地裂,跨越断裂或断裂附近的建筑物及道路、各种管线会因此而发生严重破坏。地震裂缝主要表现在地面错动及其他形式的不连续变形,导致建筑场地地基失稳,而使上部结构物被牵动产生无法抵制的错断或开裂。(2)斜坡破坏效应:地震导致斜坡岩土体失去稳定,触发各种斜坡变形或破坏,引起斜坡地段的建筑物破坏,称为斜坡破坏效应。因地 震而引发的崩塌、滑坡、溜滑等均属斜坡破坏效应。斜坡破坏效应不但对斜坡上的建筑物造成破坏,有时还会破坏斜坡下方的道路及其他建筑物,造成人员伤亡和财产损失(3)地基变形破坏效应:地基变形破坏效应主要表现为地震使地基产生变形破坏,尤其是砂土液化导致地基承载力下降以至丧失,由此造成建筑物的破坏。地基强烈沉降与不均匀沉降地基水平滑移,主要发生于斜坡地基饱和砂土地基液化,它是地基失效的常见形式(二)强烈地振动破坏效应地振动破坏效应是反映地震波(地震力和地震周期)直接对建筑物破坏的现象,包括建筑物的水平滑动、晃动及共振等造成的的破坏,这是地震效应中的主要震害,约95 的人员伤亡和建筑物破坏是由强烈地振动直接造成的。地震灾害的特点:地震灾害的特点表现为瞬间发生、灾害严重、预报困难等几个方面。(1)地震灾害发生突然,来势凶猛,可在几秒到几十秒钟内摧毁一座文明的城市。(2)地震成因的特殊性使得地震临震预报工作还很不成熟 。(3)地震不仅直接毁坏建筑物、造成人员伤亡,还不可避免地诱发多种次生灾害。(4)在地震灾害的发生过程中,有时无震成灾。这在其他地质灾害中是罕见的。地震谣言造成灾难的事例时有所闻地震灾害的破坏形式:(1)地震原生灾害是地震动直接造成的灾害,如地震时房屋倒塌 引起人员伤亡、地震时喷沙冒水对农田的破坏等。地震灾害按其与地振动关系的密切程度和地震灾害要素的 组成可分为原生灾害、次生灾害和间接灾害三种。(2)地震次生灾害泛指由地震运动过程和结果而引起的灾害,如 地震砂土液化导致地基失效而引起的建筑物倒塌、地震使水库大 坝溃决而发生的洪灾、地震引起斜坡岩土体失稳破坏而造成的灾 害、地震海啸引起的水灾等。(3)地震间接灾害也称为衍生灾害,是地震对自然环境和人类社会长期效应的表现。如地震使城市内某局部地区的地面标高降低而导致该地区在暴雨季节洪水泛滥、地震造成人畜死亡而引发的疾病 传播、地震灾区停工停产对社会经济的影响以及灾区社会的动荡与 不安等均可看作是地震的衍生灾害。水对岩土体稳定性的影响:1)水的压力减小了潜在破裂面的抗剪能力,从能影响边坡的稳定性;2)高的含水量就会增加岩土体的容重,可能会增加岩土体的下滑力,岩土体含水量的增加可能会加速软弱岩体 的风化降低边坡的稳定性。3)冬季地下水冻结成冰,由于冰体积随着温度变化,在充水裂隙中产生楔劈力,降低斜坡的稳定性;地表水的结冰能堵塞排水通道,引起边坡中压的增加,从而降低稳定性。4)地下水的流动,可能把潜在破坏面和裂隙的细粒物质 带走或者形成地表侵蚀,这种作用能降低边坡的稳定性;5)地下水中含有的化学物质,可能和岩体产生化学作用,影响岩土体的强度。6)但饱和土体内部产生超孔隙水压力的时候,可能会产生液化现象。或者排水通道被堵塞了或者土体的结构发生突然的体积变化,也可能产生液化。中国气象局规定:24小时内的降雨量称之为日降雨量, 凡是日雨量在10毫米以下称为小雨,10.024.9毫米为中雨,25.049.9毫米为大雨,暴雨为50.099.9毫米,大暴雨为100.0250.0毫米,超过250.0毫米的称为特大暴雨。边坡稳定性评价基本要求:1)边坡的工程地质条件(包括地形地貌、地质构造、岩性组合、水文地质条件等)2)边坡的结构特征(包括岩体的风化、卸荷特征)3)边坡发育的主要结构特征及其相互间的组合4) 边坡已有的变形特征(包括变形的部位、范围、深度、大小、速率等)5)工程荷载的特点6) 结合类比、反演和试验成果,提出合理的各种计算参数。 稳定性评价的定性方法:1)自然历史分析法: 边坡的岩土体是地质历史的产物,它是在一定的自然环境与各种营力因素相互作用形成的。因此通过对边坡形成的历史分析,对边坡岩土体组成、结构和已有的变形破坏迹象作深入研究,然后进一步联系边坡所处的自然环境历史条件的变化,了结促使稳定性发生变化的主导因素,以此判定稳定现状和发展趋势,得出边坡稳定性结论。自然历史分析法主要研究内容:1)岩土体组成与结构特性分析2) 边坡变形破坏迹象分析3)边坡自然环境和形成历史分析2)工程地质类比法:是通过自然历史分析后,认识和了解已有边坡的工程地质条件,并与将要研究的边坡工程地质条件相对比,把已有的结论、经验,用到条件相似的新边坡的分析研究或者设计中去. 类比原则: 1)岩土体性质和岩土体结构相似2)边坡坡的几何形态与尺寸相似3)影响边坡稳定性性的营力因素和边坡的成因相似工程地质类比法的主要内容:a、从自然极限稳定坡的坡形、坡率、坡高与人工边坡的平均坡率和坡高对比中评价其稳定性;b、从自然山坡已发生的变形类型和规模推断人工边坡可能发生的变形类型和规模;c、从坡体结构分析人工边坡可能发生的变形类型及产生的部位(整体或局部);d、从作用因素及其变化幅度分析,主要是开挖引起坡体松弛、地表水下渗、岩土(特别是软弱带)强度降低分析可能发生的变形类型及规模;e、从已发生的变形分析其发生机制并反演出破坏时的岩土强度参数。 3) 图解法:主要包括赤平投影法、实体比例投影法和摩擦圆法,通这些方法,可以快速、直观地分辨出控制边坡稳定性的主要主要结构面,确定边坡的失稳类型,判断不稳定块体的形态、 规模及其滑动方向。通过赤平投影可以初步判断边坡的稳定性:当结构面或者结构面交线的倾向与坡面倾向相反 时,边坡稳定性好。当结构面或者结构面交线的倾向与坡面倾向基本一致,但其倾角小于坡角时,边坡为不稳定性结构;当结构面或者结构面交线的倾向与坡面倾向之间夹角小于45且倾角小于倾角时,边坡为基本稳定性结构。 通过赤平投影和实体比例投影:判断岩质边坡的结构类型及其稳定性。分辨出对岩体稳定性起控制作用的的主要结构面和次要结构面;可以确定边坡变形破坏岩体的滑动方向、形态、规模。摩擦圆分析:1)绘制坡面和结构面的赤平投影图。2)根据结构面的摩擦角的大小,以球心为圆心作圆。3)当结构面交线倾角大于摩擦角则将发生滑动,此时。 也可以通过A,B两组结构面极点的大圆的极点,确定两组结构面交线(c),此大圆的极点落于阴影区时边坡即可能滑动。通过赤平投影可以初步判断边坡的稳定性:当结构面或者结构面交线的倾向与坡面倾向相反 时,边坡稳定性好。当结构面或者结构面交线的倾向与坡面倾向基本一致,但其倾角大于坡角时,边坡为不稳定性结构;当结构面或者结构面交线的倾向与坡面倾向之间夹角小于45且倾角小于倾角时,边坡为基本稳定性结构。 刚体极限平衡分析法极限平衡分析法基本假设有两点:一是认为当坡体的强度指标降低Fs倍以后,坡体内存在一达到极限平衡状态的滑面,滑体处于临界失稳状态。这里,Fs为坡体的稳定性系数。第二点是认为对滑体进行剖分后,各条块为刚性块体,只发生整体运动而不变形。极限平衡分析法具体作法可以概括为:1)根据边坡的结构特征和可能的失稳模式,确定坡体潜在的滑移面。2)确定滑面面上的极限抗力,求取稳定性系数。3)由于滑动面是假设的,因此就可不至一个,需要试算每个可能的稳定性系数K,其中最小稳定性系数即为求解值,相应的破坏面就是最危险滑面。整个滑体可以建立4n个方程,未知量比方程数多n-2个。 这是一个超静定问题。求解此方程组有两条途径:一是引入变形协调条件,增加方程数。二是通过对多余变量或相互之间的关系进行假定,以减少变量数或增加方程数。极限平衡法采用第二种方法求解,并且一致认可当条块宽度足够小时,可以认为底滑面合力作用点位于滑面的中心,这样,就减少了n个未知量。目前的极限平衡各种算法的不同之处也就在于对剩下n-2个变量的处理上。隐式与显式的不同:1. 显式解是令隐式解中的传递系数中的安全系数为1;2. 隐式解与显式解安全系数的含义不同,隐式解条块实际剪力与滑面的抗剪能力之比系数定义。而显示表示的是抗滑力和下滑力之比。结论:对于光滑圆弧,传递系数法隐式的稳定系数在任何条 件下均与Bishop法十分接近。显式的结果并不总是与Bishop法 接近,其误差随中心角的增大而增大,最大达40以上。隐式与显式的不同:1. 滑移面直角很大时,显式与隐式解都有很大误差,必须进行修正。2. 即使滑面光滑时,显式解也有较大误差,偏于不安全,因而显式解不适用。地下水对稳定性的影响:采用水土分算,地下水的力学作用应考虑地下水的浮力和地下水渗流引起的动水压力。水土合算地下水的力学效应考虑滑面上的浮托力,两侧的静水压力或者边坡上与滑面相通的拉裂缝的静水压力。地表水体的影响:首先应该查明岸坡、滑坡的渗流特性,确定渗流类型。准同步型:坡体(滑体)的透水性好,坡体水位随库水水位变动。外排型:地下水以一定的坡降随库水的水位变化。内排型:坡体渗透性小,仅有坡体前缘水位抬高。库水的涨落效应分析:库水回落对滑坡(岸坡的)影响较水位升高时明显。在准同步型和外排型中,有较大的动水压力的影响。内排型库水位降落的影响主要是作用于滑带上的附加水的重力,而不是地下水的动水压力。有限元方法是针对求解固体力学平衡问题而创立的。现代有限元方法包括静态有限元方法、瞬态有限元方法以及支持有限元分析的前后处理算法。 静
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