第七章滑坡和泥石流灾害.ppt

滑坡和泥石流是经常发生的灾害 它和地震 海啸等灾害几十年 几百年发生一次不同 在有些地方 一年甚至可以发生多次 全世界几乎所有的国家 特别是在山区每年都会发生滑坡和泥石流灾害 滑坡和泥石流灾害的特点 发生的频度高 分布的地域广 造成的灾害严重 据中国地质环境监测院不完全统计 1995 2003年 中国滑坡和泥石流等突发性地质灾害共造成10499人死亡 平均每年死亡和失踪1167人 财产损失64亿元 据卫星照片 全国有灾害点100万处以上 经调查证实的大型滑坡灾害点7800多处 泥石流灾害点11100多处 一 滑坡 滑坡是指斜坡上的土体或者岩体 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 沿着一定的软弱面或者软弱带 整体地或者分散地顺坡向下滑动的自然现象 俗称 走山 垮山 地滑 土溜 等 滑坡是斜坡岩土体沿着惯通的剪切破坏面所发生的滑移现象 滑坡的机制是某一滑移面上剪应力超过了该面的抗剪强度所致 2008年国土资源部 水利部 地矿部地质灾害勘察规范 重力是造成滑坡的根本原因 地震影响 水的作用 人为的不合理开挖是触发滑坡的主要因素 1 重力滑坡 2 发生滑坡的条件 滑坡的临界条件 T P面上的下滑力等于该面上的摩擦力 下滑力T Wsin 正压力P Wcos 1 层面倾角 的影响 静止 倾角很小 剪切力很小 正压力很大 摩擦力很大 不发生滑坡倾角很大 剪切力很大 正压力不大 摩擦力不大 易发生滑坡动态 上覆岩体除了受重力作用外 还受地震力或火山喷发等作用 产生的额外负载往往不是竖直方向的 而是有很大的水平分量 从而使得在静态情况下稳定的上覆岩体发生滑坡 2 层面上摩擦系数的影响 层面上摩擦系数受水的影响很大 水的作用主要有两种 润滑作用 干燥的岩土层面摩擦系数大 不容易发生滑动 一旦有水进入层面时 特别是松软的岩层 水很容易渗入 摩擦系数会大幅度降低 大量滑坡多发生在大量降雨和冰雪融化天气减小正压力 水进入岩土层后 水的孔隙压力增大 导致有效正压力减小 从而减小摩擦力 鹰厦铁路永安段降水与滑坡关系图 据张以诚等 1987 3 滑动面形态 多数情况下 发生滑动的岩土层面并不是一个理想平面 而是一个凹形面 重力作用下 上覆岩土体的重量使其有一个下滑的趋势 由于滑动面的平均倾角不够大 而且还由于滑动前方有一阻碍体的存在 整个山体处于稳定状态 在上覆岩土体上面增加载荷 或在阻挡体 坡脚 处进行开挖减小阻挡作用的体积 就有可能发生滑坡 4 岩性效应易滑地层的共同特点是遇水浸润后 容易产生软化 粘聚力骤降 大大增加了其可滑性 成为潜在的滑动面或滑动带 岩性在饱水条件的力学性质是影响坡地稳定性的最主要因素 松散堆积物中发生的滑坡主要和粘土夹层有关 基岩滑坡主要和千枚岩 页岩 泥灰岩 云母片岩 绿泥石片岩 滑石片岩 炭质页岩等有关 冰川研磨作用产生的粒径小于0 02mm的岩粉 火山灰风化产生的粘土矿物也都属于易滑地层 5 构造效应 构造条件包括区域构造特征 坡地的褶皱形态 岩层产状 断层及节理的发育特征 岩体结构 区域新构造活动性等 地质构造对坡地块体运动有着多方面的影响 断裂破碎带为块体运动提供了丰富的碎屑物质来源 岩层的各种结构面 如层面 片理面 断层面 节理面 堆积层内的分界面及其底面 地下水含水层的顶底面以及岩基风化壳中风化程度不同的分界面等 常常构成滑动带或软弱面岩层面的产状与坡向的关系影响滑坡 崩塌的产生 坡地稳定与软弱结构面关系图示 引自朱大奎 2000 2003年8月25日晚8时30分至8月26日凌晨1时许 四川省雅安市雨城区遭受大暴雨 共造成6人死亡 8人失踪 8月25日晚8时30分至8月26日凌晨1时许 区内遭遇1937年以来第三次相当雨量的大暴雨 在4小时内降雨量达228毫米 在其影响下 饱水土体受重力作用沿与泥岩接触面迅速下滑 形成了本次两处滑坡地质灾害 重庆市武隆县山体滑坡 2001年5月1日重庆市武隆县县城江北西段发生了滑坡 滑坡体垂直高度46 8米 前沿宽55 2米 后沿宽25 30米 滑坡体约1 6万立方米 致使一幢建筑面积为4061平方米的9层楼房被滑坡体摧毁掩埋 造成79人死亡 7人受伤 2008年 月 日零时 分左右 太原娄烦县境内的太钢尖山铁矿排土场发生一起特别重大事故 位于尖山铁矿排土场下面的娄烦县马家庄乡寺沟村部分房屋被埋 死亡失踪 人 受伤 人 截至 月 日 已确定有 位遇难者 矿渣山体 滑坡 2008年5月31日航拍 汶川县的山体在滑坡 四川省汶川县地震灾区余震还在不断发生 山体滑坡严重 植被被毁坏 湖北省巴东二道沟滑坡危及后部十四幢大楼和沿江路的安全 采用锚拉桩技术有效地治理了滑坡 确保了后部十四幢大楼和沿江路的安全 同时 为新城提供了建设用地 是库区地质灾害的典型 为移民迁建工程提供了范例 二 泥石流 泥石流是含有大量泥 沙 石等固体物质的洪流 泥石流常具突发性 运动速度快 能量巨大 破坏力极强 泥石流是介于流水与滑坡之间的一种地质作用 典型的泥石流由悬浮着粗大的固体碎屑物并含沙石及粘土的粘稠泥浆组成 泥石流经常发生在峡谷地区和地震 火山多发区 在暴雨期具有群发性 世界上有50多个国家存在泥石流的潜在威胁 其中比较严重的有哥伦比亚 秘鲁 瑞士 中国和日本 1 泥石流的成分和密度 泥石流的密度 泥石流中固体物质大小不一 大的石块粒径可在10m以上 小的泥沙颗粒只有0 01mm 大小颗粒粒径相差1000000倍 泥石流中固体物质的体积比例变化范围也很大 小至20 大到80 因此泥石流的密度可以高达1 3 2 3t m3 按泥石流的成因分类 冰川型泥石流 降雨型泥石流 按泥石流沟的形态分类 沟谷型泥石流 山坡型泥石流 按泥石流流域大小分类 大型泥石流 中型泥石流 小型泥石流 按泥石流发展阶段分类 发展期泥石流 旺盛期泥石流 衰退期泥石流 泥石流按 泥 石 的相对比例 可以分为三类 粘性泥石流 含大量粘性土的泥石流或泥流 其特征是 粘性大 固体物质占40 50 最高达80 其中的水不是搬运介质 而是组成物质 稠度大 石块呈悬浮状态 暴发突然 持续时间亦短 破坏力大 稀性泥石流 以水为主要成分 粘性土含量少 固体物质占10 40 有很大分散性 水为搬运介质 石块以滚动或跃移方式前进 具有强烈的下切作用 过渡性泥石流 泥 石 比例大体相当 由大量粘性土和粒径不等的砂粒 石块组成 2 泥石流的形成条件 地形 松散固体物质和水源三个条件 三者缺一不可 1 地形 孕育泥石流的流域一般地形陡峭 山坡的坡度大于25 沟床的坡度不小于14 巨大的相对高差使得地表物质处于不稳定状态 容易在外力触发 降雨 冰雪融化 地震等 作用下 发生向下的滑动 形成泥石流 2 松散固体物质 泥石流流域的斜坡或沟床上必须有大量的松散堆积物 能为泥石流的形成提供必要的固体物质 作为泥石流主要成分之一的固体物质来源有 滑坡 崩塌的堆积物 山体表面风化层和破碎层 坡积物 冰积物以及人工工程的废弃物等 3 水 不但是泥石流的重要组成部分 也是决定泥石流流动特性的关键因素 我国多数地区受东亚季风的影响 因此夏季暴雨是泥石流最主要的水源 其次 其水源来自冰雪融化和水库溃坝等 泥石流的活动过程 形成 输移 堆积 近年来 因为人为因素诱发的泥石流数量正在不断增加 可能诱发泥石流的人类工程经济活动主要有以下几个方面 1 不合理开挖 修建铁路 公路 水渠以及其它工程建筑的不合理开挖 有些泥石流就是在修建公路 水渠 铁路以及其它建筑活动 破坏了山坡表面而形成的 如云南省东川至昆明公路的老干沟 因修公路及水渠使山体破坏 加之1966年犀牛山地震又形成崩塌 滑坡 致使泥石流更加严重 又如香港多年来修建了许多大型工程和地面建筑 几乎每个工程都要劈山填海或填方 才能获得合适的建筑场地 1972年一次暴雨 使正在施工的挖掘工程现场120人死于滑坡造成的泥石流 2 不合理的弃土 弃渣 采石 如四川省冕宁县泸沽铁矿汉罗沟 因不合理堆放弃土 矿渣 1972年一场大雨暴发了矿山泥石流 冲出松散固体物质约lO万立方米 淤埋成昆铁路300米和喜 德 西 昌 公路250米 中断行车 给交通运输带来严重损失 又如甘川公路西水附近 1973年冬在沿公路的沟内开采石料 1974年7月18日发生泥石流 使15座桥涵淤塞 3 滥伐乱垦 滥伐乱垦会使植被消失 山坡失去保护 土体疏松 冲沟发育 大大加重水土流失 山坡的稳定性被破坏 崩塌 滑坡等不良地质现象发育 很容易产生泥石流 如甘肃省白龙江中游现在是我国著名的泥石流多发区 而在一千多年前 那里竹树茂密 山清水秀 后因伐木烧炭 烧山开荒 森林被破环 才造成泥石流泛滥 又如甘川公路石坳子沟山上大耳头 原是森林区 因毁林开荒 1976年发生泥石流毁坏了下游村庄 公路 造成人民生命财产的严重损失 当地群众说 山上开亩荒 山下冲个光 3 泥石流发生的时间规律 1 季节性 我国泥石流的暴发主要是受连续降雨 暴雨 尤其是特大暴雨集中降雨的激发 因此 泥石流发生的时间规律是与集中降雨时间规律相一致 具有明显的季节性 一般发生在多雨的夏秋季节 因集中降雨的时间的差异而有所不同 四川 云南等西南地区的降雨多集中在6 9月 因此 西南地区的泥石流多发生在6 9月 而西北地区降雨多集中在6 7 8三个月 尤其是7 8两个月降雨集中 暴雨强度大 因此西北地区的泥石流多发生在7 8两个月 据不完全统计 发生在这两个月的泥石流灾害约占该地区全部泥石流灾害的90 以上 2 周期性 泥石流的发生受暴雨 洪水 地震的影响 而暴雨 洪水 地震总是周期性地出现 因此 泥石流的发生和发展也具有一定的周期性 且其活动周期与暴雨 洪水 地震的活动周期大体相一致 当暴雨 洪水两者的活动周期相叠加时 常常形成泥石流活动的一个高潮 如云南省东川地区在1966年是近十几年的强震期 使东川泥石流的发展加剧 仅东川铁路在1970 1981年的11年中就发生泥石流灾害250余次 又如1981年 东川达德线泥石流 成昆铁路利子伊达泥石流 宝成铁路 宝天铁路的泥石流 都是在大周期暴雨的情况下发生的 3 泥石流的发生 一般是在一次降雨的高峰期 或是在连续降雨稍后 三 滑坡和泥石流的危害和分布 1 滑坡和泥石流对人类的危害 1 对居民点的危害 泥石流最常见的危害之一 是冲进乡村 城镇 摧毁房屋 工厂 企事业单位及其他场所设施 淹没人畜 毁坏土地 甚至造成村毁人亡的灾难 如1969年8月云南省大盈江流城弄璋区南拱泥石流 使新章金 老章金两村被毁 97人丧生 经济损失近百万元 2 对公路 铁路的危害 泥石流可直接埋没车站 铁路 公路 摧毁路基 桥涵等设施 致使交通中断 还可引起正在运行的火车 汽车颠覆 造成重大的人身伤亡事故 有时泥石流汇入河道 引起河道大幅度变迁 间接毁坏公路 铁路及其它构筑物 甚至迫使道路改线 造成巨大的经济损失 如甘川公路394公里处对岸的石门沟 1978年7月暴发泥石流 堵塞自龙江 公路因此被淹1公里 白龙江改道使长约两公里的路基变成了主河道 公路 护岸及渡槽全部被毁 该段线路自1962年以来 由于受对岸泥石流的影响己3次被迫改线 建国以来 泥石流给我国铁路和公路造成了无法估计的巨大损失 2008年9月川藏公路因泥石流和山体滑坡造成交通中断 3 对水利 水电工程的危害 主要是冲毁水电站 引水渠道及过沟建筑物 淤埋水电站尾水渠 并淤积水库 磨蚀坝面等 4 对矿山的危害 主要是摧毁矿山及其设施 淤埋矿山坑道 伤害矿山人员 造成停工停产 甚至使矿山报废 2008年9月8日8时左右 位于山西临汾市襄汾县的陶寺乡塔山矿区因暴雨发生泥石流 致使该矿废弃尾矿库被冲垮 截至当日17时 已发现26人遇难 2 滑坡和泥石流的分布 1 滑坡和泥石流在我国集中分布在两个带上 一是青藏高原及其周边地区 另一个是中国东部的山区 低山丘陵和平原的过渡带 2 在上述两个带中 泥石流又集中分布在一些沿大断裂 深大断裂发育的河流沟谷两侧 这是我国泥石流的密度最大 活动最频繁 危害最严重的地带 3 在各大型构造带中 具有高频率的泥石流 又往往集中在板岩 片岩 片麻岩 混合花岗岩 千枚岩等变质岩系及泥岩 页岩 泥灰岩 煤系等软弱岩系和第四系堆积物分布区 4 泥石流的分布还与大气降水 水雪融化的显着特征密切相关 即高频率的泥石流 主要分布在气候干湿季较明显 较暖湿 局部暴雨强大 水雪融化快的地区 如云南 四川 甘肃 西藏等 低频率的稀性泥石流主要分布在东北和南方地区 中国特大 较大型崩 滑 流分布直方图 中国地质灾害 1993 重大滑坡 崩塌和泥石流灾害成灾频次月变化曲线 据国家科委全国重大自然灾害综合研究组 1993 四 滑坡和泥石流灾害实例 1 危害道路交通 1981年 暴雨引起宝成铁路和陇海铁路宝天段暴发泥石流 造成了我国铁路史上最大规模的泥石流灾害之一 宝成线淤埋车站5座 50余处受灾 中断行车达二个月之久 宝天段的泥石流泛滥 造成几处断道 总淤积量达1 3万立方米以上 使宝天段成了陇海线上 发炎的盲肠 这次泥石流造成的经济损失没有确切的资料 仅灾害后的复修改造费 包括水害 就达4亿元 1988年 成昆铁路沿线32条沟发生54起泥石流 断道5次 淤埋车站两个 1985年6月12日 湖北秭归县新滩江家坡至广家岩1300万立方米滑坡体高速向下滑动 千年古镇新滩镇顷刻间被推入长江 湖北新滩滑坡遗址 2 堵江及溃决洪水 滑坡前的易贡湖盆地流淌着易贡河 它并不完全充满湖水 而是多条漫流呈网状分布 总面积只有26km2 2000年4月西藏易贡藏布大滑坡堵断易贡河 形成一个覆盖面积约33km2的易贡湖 1933年8月25日15时50分30秒 位于四川茂县的叠溪镇发生7 5级大地震 震中烈度达到10度 伴随巨大山崩 银瓶崖 大桥 叠溪三处崩下之岩石将岷江堵塞 叠溪镇毁于一旦 在地震发生11天后 高山峡谷中出现一片平湖 湖水随群山回旋绕曲 逶迤达25里 当时最宽之处约4里 称为大海子 1933年10月9日下午7时许 也就是地震后第45天因强余震触发 堰塞湖溃决 积水倾湖涌出 引起岸边陡峭崖壁猛烈垮塌 洪水怒涛汹涌 长驱直下 乱石飞崩 尘雾障天 根据历史记载 75年前的这次迭溪堰塞湖大溃决 2万人丧生 仅在都江堰 就捞起尸体4000具 次生灾害死亡的人数远比地震本身造成的死亡人数多 唐家山堰塞湖汶川大地震后形成的最大堰塞湖 地震后山体滑坡 阻塞河道形成的唐家坝堰塞湖位于涧河上游距北川县城约6公里处 是北川灾区面积最大 危险最大的一个堰塞湖 库容为1 45亿立方米 体顺河长约803米 横河最大宽约611米 顶部面积约30万平方米 由石头和山坡风化土组成 震前 震后 3 危害城镇 造成人员伤亡 2006年2月16日上午菲律宾中部的南莱特省 SouthernLeyte 和南部的南苏里高省 SurigaodelSur 因暴雨成灾 引发洪水和泥石流 当地时间2月18日清晨 在菲律宾莱特岛特大泥石流灾区 救援工作仍然在艰难进行中 美联社表示 此次泥石流估计将造成1800人死亡 法新社更是将遇难者估算数量增加到了3000人 天灾 人祸 连续暴雨是祸首 五 滑坡和泥石流灾害的预防和减轻 中国科学院成都山地研究所 1 灾害前 预防为主 避让与治理相结合 1 从避免灾害角度 安全选择建设场地 2 采取锚桩和排水等工程措施 增加山体稳定性 增大摩擦系数 避免直接坐落在沟谷口 实在避不开山坡时 可选择反向坡坡上 坡下 采取合理的排水措施 减低岩层之间的水压力 增加摩擦力 3 治理泥石流常用的措施包括工程措施和生物措施 两者结合叫综合措施 1 跨越工程 是指修建桥梁 涵洞 从泥石流沟的上方跨越通过 让泥石流在其下方排泄 用以避防泥石流 这是铁道和公路交通部门为了保障交通安全常用的措施 2 穿过工程 指修隧道 明硐或渡槽 从泥石流的下方通过 而让泥石流从其上方排泄 这也是铁路和公路通过泥石流地区的又一主要工程形式 3 防护工程 指对泥石流地区的桥梁 隧道 路基及泥石流集中的山区变迁型河流的沿河线路或其它主要工程措施 作一定的防护建筑物 用以抵御或消除泥石流对主体建筑物的冲刷 冲击 侧蚀和淤埋等的危害 防护工程主要有 护坡 挡墙 顺坝和丁坝等 4 排导工程 其作用是改善泥石流流势 增大桥梁等建筑物的排泄能力 使泥石流按设计意图顺利排泄 排导工程 包括导流堤 急流槽 束流堤等 5 拦挡工程 用以控制泥石流的固体物质和暴雨 洪水径流 削弱泥石流的流量 下泄量和能量 以减少泥石流对下游建筑工程的冲刷 撞击和淤埋等危害的工程措施 拦挡措施有 栏渣坝 储淤场 支挡工程 截洪工程等 减轻或避防泥石流的工程措施 中国科学院成都山地研究所 4 建立滑坡和泥石流的预警和预报系统 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 1 在典型的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