环境管理_第三章地球环境的外部变化-滑坡泥石流

第三章地球环境的外部变化 第三章地球环境的外部变化 滑坡与泥石流河流与洪灾 想一想 哪些地区易发生山体滑坡与泥石流灾害 断裂构造发育 构造运动活跃 地震剧烈 岩层风化破碎 山体失稳 不良地质现象密集 地形高差悬殊 山高谷深 坡陡流急 气候干湿季分明 降雨集中并多局地暴雨 植被稀疏 水土流失严重的山区 盘踞的高山地区 人类不合理活动频繁的山区 都容易发生滑坡和泥石流灾害 滑坡概述 定义 结构 类型 识别 滑坡的形成条件及影响因素滑坡的时空分布规律滑坡灾害及防治措施 3 1滑坡 1 滑坡概述 1 定义滑坡是斜坡上的岩体或土体 受河流冲刷 地下水活动 地震及人工切坡等因素影响 在重力作用下沿某一软弱面或软弱带 整体地或者分散地顺坡向下滑动的自然现象 滑坡俗称 走山 垮山 地滑 土溜 等 3 1滑坡 1 滑坡概述 3 1滑坡 2 滑坡的形态和结构 后缘拉张裂隙 滑坡后壁 滑动面 滑坡体 滑坡床 滑坡侧壁 滑坡台阶 横向张裂隙 滑坡舌 隆张裂隙 滑坡具有明显的形态和边界 它是判断滑坡存在和范围的重要依据 滑坡体 与母体脱离经过滑动的部分岩体 滑坡床 滑坡体之下未经过滑动的岩土体 滑动面 带 滑坡体与滑坡床之间的分界面 形态可分为圆弧状 平面状和阶梯状等 滑坡周界 滑坡体与周围未变位岩土体在平面上的分界线 滑坡壁 滑坡体由于滑动作用所形成的母岩陡壁 其坡角多为35 80度 平面上多呈圈椅状 滑坡壁上常见铅直方向的擦痕 滑坡台阶 滑坡体下滑时各部分运动速度不同而形成的错台 滑坡舌 滑坡体前部伸出如舌状的部位 常伸入沟谷 河流 最前端滑坡面出露地表的部位 称滑坡剪出口 1 滑坡概述 3 1滑坡 2 滑坡的形态和结构 滑坡裂隙 滑坡体在滑动过程中各部位受力性质和大小不同 在各部位产生不同力学性质的裂隙 拉张裂隙 位于滑体后部 滑床后壁 弧形分布 与滑动方向垂直 剪切裂隙 羽状分布于滑坡体中前部的两侧 因滑坡体与滑坡床之间的相对位移的力偶作用形成 与滑动方向斜交 隆张裂隙 分布滑体前缘 由于滑体后部的推挤隆起而成 与滑动方向垂直 扇形裂隙 位于滑体舌部 因前部岩土体向两侧扩散产生 放射状呈扇形分布 1 滑坡概述 3 1滑坡 2 滑坡的形态和结构 按滑坡体积大小分类 1 小型滑坡 体积小于10 104m3 2 中型滑坡 体积介于10 104 100 104m3 3 大型滑坡 体积介于100 104 1000 104m3 4 特大型滑坡 体积大于1000 104m3 1 滑坡概述 3 滑坡类型 3 1滑坡 按滑动速度分类 1 蠕动型滑坡 肉眼难辨 仪器观测才可见 2 慢速滑坡 肉眼难辨 每日滑动数厘米 数十厘米 3 中速滑坡 每小时滑动数十厘米 数米 4 高速滑坡 每秒滑动数米 数十米 按滑动面与斜坡岩层层面关系分为 1 均质滑坡 2 顺层滑坡 3 切层滑坡 1 滑坡概述 3 滑坡类型 3 1滑坡 按岩土体类型 按滑动面深度分类 1 浅层滑坡 50m 1 滑坡概述 3 滑坡类型 3 1滑坡 1963年10月9日意大利Vajont水库滑坡 Vajont滑坡平面图 2 5 3 0亿m3的超巨型高速岩质滑坡体 运动速度约15 30m s 对岸涌浪超出坝顶达250m 左岸达150m 下游数公里的龙热罗涅 皮触格 维拉诺瓦 里札里塔和法斯等市镇被冲毁 死亡近2500人 坝前1 8km长的库段被填满成为 石库 易贡巨型高速滑坡 滑坡后缘高程5520m 楔形槽 2000年4月9日 西藏易贡藏布发生高速巨型滑坡 长2500m 宽2500m 厚60m 体积2 8 3 0亿m3 吉林九台营城煤矿煤矸石堆小型滑坡 吉林延边老头沟村小型滑坡 吉林延边老头沟村小型滑坡 近景 吉林延边上解放村小型滑坡 日本有珠山附近的小型滑坡 日本有珠山附近的小型滑坡 航片解译 地面调查 勘探面 线 点 4 识别方法 标志 3 1滑坡 1 滑坡概述 1 地形地貌滑坡形态特征 地貌不协调或反常等阶地 夷平面高程对比 2 变形破裂滑体上产生小型褶曲和断裂现象滑体结构松散 破碎 圈椅状地貌双沟同源 3 1滑坡 4 识别方法 标志 1 滑坡概述 读图及结合相关知识 回答问题 若此图表示某类地质灾害发生后的地形状况 此灾害最可能为 A 火山喷发B 滑坡C 地震D 泥石流 3 水文地质结构破碎 透水性增高 地下水径流条件改变 滑体表面出现积水洼地或湿地 泉的出现 4 植被马刀树 醉汉林 2004年四川宣汉天台乡滑坡 3 1滑坡 1 滑坡概述 4 识别方法 标志 滑坡体上的 马刀树 辽宁抚顺露天矿边滑坡影响的歪斜电柱 辽宁抚顺露天矿边滑坡影响的歪斜电柱 2 滑坡的形成条件及影响因素 1 形成条件 3 1滑坡 滑坡形成的基本条件是 1 具有足够滑动空间的不稳定的斜坡体 2 软弱面及两侧有切割面的存在 3 破坏平衡的触发机制 2 滑坡的形成条件及影响因素 1 形成条件 3 1滑坡 例如 我国西南丘陵山区滑坡灾害频繁 为什么 地形地貌 山体众多 山势陡峭 河谷河流遍布于山体中 具备有足够滑动空间的斜坡体切割面 沟谷河流与山体相互切割 形成切割面 2 滑坡的形成条件及影响因素 2 影响因素 3 1滑坡 影响因素主要有两个方面 自然因素和人为因素 1 地形因素 斜坡的高度 坡度和形态影响稳定性的因素 例如 在基本相同的地质结构下 高而陡峻稳定性差 2 地质结构和地质作用 斜坡的地层 岩性 构造 岩层层理发育程度和产状等构成了斜坡的物质基础和构造环境 如斜坡岩性均一否 完整否 斜坡坡向与岩层倾向 倾角关系 断裂发育程度类型等 2 滑坡的形成条件及影响因素 2 影响因素 物质组成 具有松散土层 碎石土 风化壳和半成岩土层的斜坡抗剪强度低 容易产生变形面下滑 坚硬的岩石抗剪强度大 能够经受较大的剪切力而不变形滑动 软弱带 3 气候因素 暴雨或长期降雨以及触雷可使斜坡岩土体含水量大 增加坡体自重 降低岩石抗剪强度 同时水在滑动面中起到润滑作用 降低斜坡的稳定性 2 影响因素 4 地震因素 地震的强烈作用使斜坡岩土层的内部结构发生破坏和变化 原有结构面张裂 松弛 另外余震的反复振动冲击 使斜坡土石体易发生变形 最后发展成滑坡 2 滑坡的形成条件及影响因素 2 影响因素 3 1滑坡 汶川地震后的山体滑坡 5 人类工程活动的因素 人工切坡使边坡过陡 斜坡上建筑物加重斜坡载荷 工程爆破 集水建筑物漏水等都是引发滑坡的主要因素 2 滑坡的形成条件及影响因素 2 影响因素 3 1滑坡 5 人类工程活动的因素 三峡水库 库长638公里 库岸长5000公里 最高水位175米 淹没13个县市 150个镇 巴东县 新县城选在古滑坡体上1995年6月10日二道桥沟失稳1995年10月29日三道桥沟发生滑坡 致使长江断航12天 巴东县城 桥左侧建筑群为原县城桥右侧为1993年前新建县城 5 人类工程活动的因素 巴东城区白岩沟桥西滑坡 修建白岩沟桥人工切坡脚和爆破引发顺层滑坡 老滑坡前部挖方导致滑坡复活 云南元磨高速公路 海石湾滑坡 由堆载 灌水引起 2003年7月13日零时20分 湖北省秭归县沙镇溪镇千将坪村二组和四组山体滑坡 滑坡发生于三峡水库135m高程蓄水后二个月后的持续强降雨条件 6月21日 7月11日 沙镇溪地区总降雨量为162 7mm 3 滑坡的时空分布规律 1 活动时间 3 1滑坡 滑坡的活动时间与诱发滑坡的各种外界因素有关 地震 降温 冻融 海啸及人类活动 1 同时性 受诱发因素的作用后 立即活动 2 滞后性 有些发生稍晚于诱发因素的时间 降雨 一般在暴雨 大雨和长时间的连续降雨之后 滞后时间的长短 与滑坡体的岩性 结构 及降雨量的大小有关 松散 裂隙另外 人工开挖坡脚之后 堆载及水库蓄泄水之后发生的滑坡也属此类 时间长短与人类活动强度和坡体原先稳定程度有关 3 滑坡的时空分布规律 2 空间分布规律 3 1滑坡 滑坡的空间分布规律与地质因素和气候因素有关 下列地带是多发区 1 江 河 湖 海 沟的岸坡地震 地形高差较大的峡谷地区 山区 铁路 公路 工程建筑物的边坡地段等 有利地形地貌条件 2 地质构造带之中 断裂岩体破碎 裂隙发育 地震烈度大于7度地区 坡度大于25 3 易滑的岩土分区 如松散覆盖层 黄土 泥岩页岩煤系地层等 物质基础 4 暴雨多发区或异常的强降雨地区 诱发因素 中国滑坡分布略图 2 空间分布规律 1 西部多 东部少 南部多 北部少2 宏观成北东 南西斜贯中国的带状3 东部和东南部丘陵和台湾山地 局部较强4 西部和西北部地区灾害较弱 3 滑坡的时空分布规律 2 空间分布规律 3 1滑坡 1 西部多 东部少 南部多 北部少西部地区处于第一 二台阶上 地壳长期上隆过程中地震活动频繁 地形切割剧烈 地质构造复杂 岩土体支离破碎 再加上西南地区降水量和强度较大 西北地区植被极不发育 2 宏观成北东 南西斜贯中国的带状北起辽 京 翼 晋 陕 甘 鄂 川 滇 黔 这是灾害活动最强烈地区 其中在川滇山地 鄂西山地 秦岭 黄土高原 燕山山地 辽东山地 是城市受灾影响最严重地区 中国地势分布比例 第一阶梯 第二阶梯 第三阶梯 地震 崩塌 滑坡 泥石流 冻土 和雪崩为主 崩塌 滑坡 泥石流占90 地面沉降 地裂缝 胀缩土 土地荒漠化 海水侵入和地震 3 滑坡的时空分布规律 2 空间分布规律 3 1滑坡 3 东部和东南部地区灾害活动主要分布在东南丘陵和台湾山地的人口较集中地区 除局部地区灾害严重外 一般不强 4 西部和西北部地区西部和西北部地区城市人口较少 灾害影响较弱 在这区主要分布有阿尔泰山 天山 祁连山和青藏高原南部 3 1滑坡 1 世界上滑坡的危害全球分布广泛 中 美 日较严重 活动频繁 破坏性强的灾害 尤其对山地较多的国家的山区中小城市 乡镇危害极为严重 造成人员伤亡和摧毁城乡建筑 交通道路 工厂矿山 水利工程 农田土地 森林等 2 我国滑坡灾害的影响造成人员的伤亡摧毁城镇建筑 工厂 矿山破坏铁路 公路 航道 威胁交通安全 4 滑坡灾害及防治措施 1 滑坡灾害 世界重大滑坡灾害事件 3 1滑坡 4 滑坡灾害及防治措施 1 滑坡灾害 中国重大滑坡灾害事件 3 1滑坡 4 滑坡灾害及防治措施 1 滑坡灾害 4 滑坡灾害及防治措施 3 1滑坡 2 防治措施 滑坡边界修建截水沟 开挖渗井或截水盲洞 布设排水渗管等 拦截疏导地下水 1 消除或减轻地表水 地下水对滑坡的诱发作用 坡面修排水沟 覆盖层上 用浆砌片石或人造植被覆盖 防止下渗 岩质边坡喷混凝土护面或挂钢筋网喷混凝土 削减减载 降低坡高 削坡减重 或放缓坡脚 坡脚加填 来改善边坡的稳定性 4 滑坡灾害及防治措施 3 1滑坡 2 防治措施 2 改善边坡岩土体的力学强度 4 滑坡灾害及防治措施 2 防治措施 2 改善边坡岩土体的力学强度 边坡人工加固 修建挡土墙 护墙 抗滑垛 抗滑柱 抗滑墙 抗滑洞等防滑支撑工程 混凝土护坡墙 排水孔 吉林通化市北的滑坡体防护墙 辽宁抚顺煤矸石堆滑坡防护墙 辽宁抚顺市滑坡防护墙 辽宁抚顺市滑坡防护墙 辽宁抚顺市滑坡防护墙 湖北巴东县新城区的滑坡抗滑柱 实施锚固工程 加固 滑坡 提高斜坡稳定程度 预设应力锚杆或锚索 4 滑坡灾害及防治措施 2 防治措施 2 改善边坡岩土体的力学强度 长江三峡链子崖滑坡体锚固工程 采用焙烧法 电渗排水法 固结灌浆法等物理方法或化学方法 改善滑坡体岩土性质 提高软弱岩土程度 提高斜坡稳定程度 4 滑坡灾害及防治措施 2 防治措施 2 改善边坡岩土体的力学强度 滑坡体形变监测通过地面观察 形变测量 地倾斜测量 综合自动监测等方法监测裂缝变形 滑坡体水平位移 垂直变形以及滑坡体上数木 房屋等工程设施形变等情况 采用倾斜仪测量 短基线测量 地应力测量等监测滑坡体内部形变位移情况 激发滑坡活动的外界要素监测主要包括降水监测 地下水动态监测 地震监测等 综合分析与预测预报方法与崩塌预测预报基本相同 4 躲避搬迁对于威胁严重 防治困难的工程建筑 应选址搬迁 避免灾害破坏 4 滑坡灾害及防治措施 2 防治措施 3 加强监测预报 泥石流概述 定义 特征 分类 泥石流形成条件泥石流发生的时空分布规律泥石流灾害及防治 预报 3 2泥石流 1 泥石流概述 1 定义 也称山洪泥流 是指山区沟谷中 由暴雨 冰雪融水等水源激发的 含有大量泥砂 石块的特殊洪流 华蓥山溪口泥石流 3 2泥石流 泥石流 标准型泥石流能明显地区分出形成区 流通区及堆积区 流域面积一般为十几至几十平方公里 形成区 流通区 汇聚区 舟曲泥石流 2010年8月7日甘肃舟曲县 持续40多分钟的暴雨使得土石冲进县城 并截断两条河流形成堰塞湖 舟曲 8 8 特大泥石流灾害中遇难1434人 失踪331人 舟曲县内三分之二被水淹 主街道泥石流堆积达2m 一300余户人的村庄被掩埋 周边多处路段交通阻断 舟曲泥石流 舟曲泥石流 1 泥石流概述 3 2泥石流 2 特征 可在很短时间内排出几十万甚至几百万方的物质 可以将几千立方米 上百吨重的巨大漂砾携带到山口外 在宽阔的堆积区横冲直撞 漫流堆积 所经过地区的道路 桥梁 房屋 农田都能被摧毁 顷刻之间造成巨大的灾害 突然爆发 历时短暂 来势凶猛 流体浑浊 破坏力强大 1 泥石流概述 3 2泥石流 3 分类 分类方法很多 常见有以下几种 1 按物质成分 泥石流泥流水石流 粘性和粒径不等的砂粒 石块 粘性土为主 少量砂粒石块 粘泥状 水 砂粒 石块 水石流 泥流 按物质成分 3 2泥石流 3 分类 泥石流 2 根据物质性质及状态 3 2泥石流 3 分类 粘性 稀性 河谷型 流域狭小 形成区不明显 固体物质主要来自中游 沿河谷既有堆积又有冲刷 形成逐次搬运的 再生泥石流 山坡型 流域成斗状 形成区与流通区直接连 没有明显的流通区 河谷型泥石流 山坡型泥石流 形成区 3 按地貌 河谷型山坡型 3 分类 3 2泥石流 必备条件 陡峻的地形地貌丰富的松散物质短时间内大量水源 2 泥石流形成条件 3 2泥石流 1 地形地貌条件 2 泥石流形成条件 地形条件 山高沟深 地势陡峻 沟床坡降大 流域形状便于水流会集 地貌条件 形成区 狭窄而深切的峡谷或冲沟 谷床坡降大 迅猛直泻 三面环山 一面出口的瓢状 漏斗状 地形宽阔 周围山坡陡峻 山体破碎 植被不良 利于水流和固体物质的汇聚 形成区流通区堆积区 流通区 堆积区 开阔平坦的山前平原或河谷阶地 堆积场所 狭窄而深切的峡谷或冲沟 坡降大 三面环山 漏斗状 山坡陡峻 山体破碎 植被少 开阔平坦的山前平原 2 松散物质来源 地质条件 2 泥石流形成条件 构造条件 地质构造复杂 新构造活动强烈 地震烈度大 断裂褶皱发育的地区 岩层破碎 不良物理地质现象 如崩塌 滑坡等 层出不穷 为丰富物质来源创造了有利条件 岩石结构 松散 软化 易风化 节理发育或软硬层互层的地区 易受破坏 提供丰富的碎屑物质来源 3 水源条件 水 重要组成 激发条件 搬运介质 泥石流形成必须有强烈的地表径流 来源 暴雨 冰雪融水 水库溃决 4 人为因素 人类工程活动的不当可促进泥石流的发生 发展 复活或加重其危害程度 2 泥石流形成条件 不合理开挖 不合理的弃土 弃渣 采石 乱垦滥伐 3 泥石流发生的时空分布规律 3 2泥石流 1 时间规律 季节性 与降雨一致 西南地区6 9月 周期性 受暴雨 洪水 地震影响 具有周期性 2 空间分布 受地形 地质和降水控制 集中两个带分布 青藏高原与次一级的高原与盆地之间的接触带 上述高原 盆地与东部低山丘陵或平原的过渡带 第一阶梯 第二阶梯 第三阶梯 地震 崩塌 滑坡 泥石流 冻土 雪崩 崩塌 滑坡 泥石流占90 大型构造带 软岩系 泥页岩 泥灰岩 板 片 混合 千枚 和Q堆积物分布区 干湿季节明显 局部降雨强度大 冰雪融化区 中国泥石流分布图 4 泥石流灾害 3 2泥石流 世界泥石流灾害事件 中国重大泥石流灾害事件 及防治预报 泥石流灾害给我国带来的严重后果 摧毁农田 造成人员伤亡 危害铁路 公路和水利 水电工程及矿山等 华蓥山溪口泥石流 四川省华蓥市溪口镇1989年7月发生了百年未遇的特大暴雨 溪口镇东侧山体基底的软弱页岩饱水软化 蠕动 导致上覆岩体拉裂 解体 约100万立方米的岩体于10日13时30分突然起动 以15km min的速度自高程820m的斜坡上向高程300m左右的溪口镇滑去 滑动过程中 滑体因碰撞和跳跃而被粉碎 产生 气垫 效应和冲击波 形成碎屑流 滑体所经之处 农田 房屋全被摧毁吞没 掩埋221人 直接经济损失几百万元 泥石流的危害 23 45 2004年7月 云南省德宏州盈江县先后发生了两次特大洪涝泥石流灾害 造成了巨大的经济损失和人员伤亡 吉林通化市北的泥石流沟 吉林通化市北的泥石流毁坏堤坝 舟曲泥石流 舟曲泥石流 舟曲泥石流 泥石流灾害防治措施1 实施生物措施 保护水土 消弱泥石流的基本条件 基本方法 保护森林植被 禁止滥砍乱伐 合理耕牧 2 实施工程措施 限制泥石流活动 保护耕地与工程措施 1 拦挡工程 2 排导工程 3 停淤工程 4 沟道整治工程 5 防护工程与错避工程 4 泥石流灾害及防治 预报 3 2泥石流 对于大型的严重发育的泥石流地段 一般绕避为好 万一无法绕避的 在调查泥石流活动规律后 选择有利位置 采用适宜的建筑物通过 拦挡工程主要用于上游形成区的后缘 主要建筑物是各种形式的坝 它的作用主要是拦泥滞流和护床固坡 4 泥石流灾害及防治 预报 泥石流灾害防治措施 修筑泥石流隔栅坝 修筑泥石流拦挡坝 四川八步里沟泥石流拦砂坝 泥石流示意图及泥石流逃生示意图 当泥石流发生时 在泥石流的流经区和堆积区的游客 应该如何正确逃生 听到泥石流的声音和发出的泥石流警报 就快速向垂直于河道两岸的高山地区逃跑 直到跑到相对安全的高度 排导工程主要用于下游的洪积扇上 目的是防止泥石流漫流改道 减小冲刷和淤积的破坏以保护附近的居民点 工矿点和交通线路 排导工程主要包括排导沟 渡槽 急流槽 导流堤 排洪道等 4 泥石流灾害及防治 预报 泥石流灾害防治措施 修筑泥石流疏导工程 4 泥石流灾害及防治 预报 泥石流灾害预报 泥石流的预测预报工作很重要 这是防灾和减灾的重要步骤和措施 目前我国对泥石流的预测预报研究常采取以下方法 P76 1 对典型泥石流沟进行定点观测研究 力求解决泥石流的形成与运动参数问题 如对云南省东川市小江流域蒋家沟 大桥沟等泥石流的观测试验研究 对四川省汉源县沙河泥石流的观测研究等 2 调查潜在泥石流沟的有关参数和特征 3 加强水文 气象的预报工作 特别是对小范围的局部暴雨的预报 因为暴雨是形成泥石流的激发因素 比如 当月降雨量超过350毫米时 日降雨量超过150毫米时 就应发出泥石流警报 4 建立泥石流技术档案 特别是大型泥石流沟的流域要素 形成条件 灾害情况及整治措施等资料应逐个详细记录 并解决信息接收和传递等问题 5 划分泥石流的危险区 潜在危险区或进行泥石流灾害敏感度分区 6 开展泥石流防灾警报器的研究及室内泥石流模型试验研究 4 泥石流灾害及防治 预报 泥石流灾害预报 小结与习题 滑坡和泥石流 外力作用 具有突发性 山区易发生 滑坡和泥石流的比较 滑坡和泥石流的比较有何异同点 泥石流爆发的条件分析 地形条件 山区坡陡谷深 地貌条件 岩石破碎 松散碎屑物质多 植被条件 植被覆盖率较差及人类对植被的破坏 气象条件 多暴雨或冰雪融水 山区泥石流多发的自然原因可从地形地势 地貌物质 气候 植被等方面分析 持续暴雨后 应格外警惕滑坡现象的发生 华北山地 黄土高原 川滇山地和青藏高原东南部山地 是我国泥石流的主要发育地区 某市泥石流易发生在下列三项条件都同时具备的地方 1 河道 2 陡坡 3 大量松散土石分布 该市的地理信息经数字化后 处理分析得出表4 如图5 读图5 6 完成下题 1 图6中 符合该市河流流向的选项是A aB bC cD d2 该市易发生泥石流的区域是A 甲 庚B 丙 庚C 乙 丁D 戊 辛 AD 图中A地区是我国泥石流多发地区 分析导致该地区泥石流多发的自然原因 地壳运动活跃 断裂构造发育 岩层破碎 松散 地形起伏大 坡陡谷深 夏季降