环境地质学_地质灾害

环境地质学,第八章地质灾害,安徽建筑大学土木学院,第1章绪论第2章环境地质学的基本理论第3章土地资源与地质环境第4章水资源与地质环境第5章矿产资源开发与地质环境第6章能源与地质环境第7章人类活动与地质环境第8章地质灾害第9章地质环境与人体健康第10章环境地质调查评价与制图,课程内容,主要内容,8.1地质灾害概述8.2地震灾害8.3火山喷发灾害8.4斜坡变形地质灾害8.5岩溶地面塌陷8.6地裂缝,8.1地质灾害概述,一、地质灾害的概念,灾害的内涵,1984年联合国减灾组织（UNDRO）“一次在时间和空间上较为集中的事故，事故发生期间当地的人类群体及其财产遭到严重的威胁并造成巨大损失，以致家庭结构和社会结构也受到不可忽视的影响。”,1、灾害就其本意是指后果，而不是现象本身。2、灾害是指其后果超出人的可接受或可忍受限度。3、灾害具有突发性和能量集中的特点。,地质灾害的概念,地质灾害防治条例“包括自然因素或者人为活动引发的危害人民生命和财产安全的山体崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷、地裂缝、地面沉降等与地质作用有关的灾害。”地球科学大辞典“以地质动力活动或地质环境异常变化为主要成因的自然灾害。在地球内动力、外动力或人为地质动力作用下，地球发生异常能量释放、物质运动、岩土体变形位移以及环境异常变化等，危害人类生命财产、生活与经济活动或破坏人类赖以生存与发展的资源、环境的现象或过程。地质灾害种类繁多、对其范围还没形成统一的认识。”,与灾害的定义具有相同的内涵：强调结果；强调发生的过程；强调自身的属性。,地质环境问题的定义：由地质作用引发的，不利于人的生存、发展的现象和过程，通称地质环境问题。,1.地质作用自然地质作用、人为地质作用，自然与人工耦合的地质作用；动力地质作用，外动力地质作用，和两者综合的作用形成条件2.地质现象与地质作用的因果关系，即地质现象及其持续的时间过程都是由地质作用引起的因果关系3.定义中明确了地质环境问题是指那些对人不利的具地质学性质的事物，受害的对象可以指全球的人类、局域的人群或者个体的人影响对象,地质灾害与地质环境问题的差别？,可对人的生命财产构成严重危害后果的突发性的地质现象及地质过程。,地质环境问题；,由地质作用引发的，不利于人的生存、发展的现象和过程，通称地质环境问题。,地质灾害：,地质环境问题内涵多、地质灾害内涵小，前者包含后者。（地质环境问题包含了地质灾害和非地质灾害即渐进性的地质环境问题）,渐变性地质环境问题和突发性地质灾害研究的理论体系不同；,渐变性地质环境问题和突发性地质灾害社会管理及风险防范措施不同。,地质灾害：是地质环境系统突变所造成的，又称突发性的地质环境问题。,渐进性的地质环境问题：地质环境系统以渐进方式失稳而伴生的地质现象和地质过程，其后果往往是累进性的，较轻微的财产或经济损失。,地质环境问题,地质灾害与渐进性地质环境问题可相互影响,（1）地质灾害加剧渐进性地质环境问题地震水土流失；地面塌陷地下水污染（2）渐进性地质环境问题的持续发展可为地质灾害的发育创造条件水土流失面状侵蚀沟蚀崩塌/滑坡,11,地质灾害发生前都有一个短暂的渐进性变化过程,1、地质环境问题产生的原因是错综复杂的，在因果关系上存在着“多因单果”、“单因多果”的现象。地质环境问题的调查不能脱离地质背景和成因分析2.许多地质环境问题的出现都与人为活动有着紧密联系人为活动信息的不充分往往是地质环境评价面临的难题3.地质环境系统演化规律的科学探索任重而道远加强对前兆信息的收集+加强灾害监测工作,地质灾害发生前总会有一些以渐进性变化为特征的异常现象，即所谓“前兆”。（地震/滑坡前地面沉降/地下水异常）,启示,(一)地质灾害类型两种观点：,1.把由地质作用引起或地质条件恶化导致的自然灾害都划归为地质灾害地震、火山、崩塌、滑坡、泥石流、地面沉降、地裂缝、土地荒漠化、海水入侵、部分洪水灾害、海岸侵蚀、地下水水位升降、水土环境异常与地方病、矿井突水溃沙、岩爆、煤与瓦斯突出、冻土冻容、水库淤积、水库及河湖塌岸、水库渗漏、特殊土类灾害、冷侵田等近30种灾害；2.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地震、火山、崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷、地面沉降、地裂缝、海水入侵、特殊土类灾害等十几种。,二、地质灾害类型及其特征,按空间分布状况:,按灾害的发生原因：,按地质环境或地质体变化的速度：,缓慢性地质灾害,突发性地质灾害,地质灾害,突发性火山、地震、泥石流、滑坡、崩塌等。,缓慢性水土流失、土地沙漠化、土壤盐碱化等。,（二）地质灾害特征,1.地质灾害的必然性与可预防性,地质灾害是伴随地球运动而生并与人类共存的必然现象。地质灾害是地壳内部能量转移或地壳物质运动引起。灾害发生后，能量和物质得以调整并达到暂时、相对的平衡；随着地球的不断运动，新的不平衡又会形成。,人类通过揭示地质灾害的发生机制和分布规律，进行科学的预测预报和采取适当的防治措施，就可对灾害进行有效的防御，减轻或避免灾害造成的损失。,2.地质灾害的随机性和周期性,地质灾害发生的时间、地点和强度等具很大的不确定性。是复杂的随机事件。地质灾害具周期性特征，并表现明显的季节性规律。,3.地质灾害的突发性和渐进性,突发性骤然发生、历时短、爆发力强、成灾快、危害大等特征。有地震、火山、滑坡、崩塌、泥石流等。渐进性发生缓慢、持续时间长等特征。危害程度逐步加重，涉及范围广，对生态环境影响较大，所造成的后果和损失比突发性灾害更为严重，但不会在瞬间摧毁建筑物或造成人员伤亡。有土地荒漠化、水土流失、地面沉降、煤田自燃等。,许多地质灾害不是孤立地发生或存在的，前一种灾害的结果可能是后一种灾害的诱因，且地质灾害常具有群发性的特点。崩塌、滑坡、泥石流、地裂缝等灾害的群体性和诱发性尤为突出。,4.地质灾害的群体性和诱发性,5.地质灾害的成因多元性和原地复发性,大多数地质灾害的成因具有多元性，受气候、地形地貌、地质构造和人为活动等综合因素的制约。某些地质灾害具原地复发性，如中国川藏公路沿线的冰川泥石流，一年内曾发生泥石流70多次。,6.地质灾害的区域性,地质灾害的形成和发展往往受制于一定的区域条件，因此在其空间分布经常呈现出区域性的特点。中国“南北分区，东西分带，交叉成网”的区域性构造格局对地质灾害的分布起着重要的制约作用，90%以上的崩塌、滑坡、泥石流灾害发育在第二级地貌阶梯山地及其与第一和第三级阶梯的交接部位；第三阶梯东部平原的地质灾害类型主要为地面沉降、地裂缝、胀缩土等。,7.地质灾害的破坏性与“建设性”,如山区陡峭斜坡地带发生的崩塌、滑坡为人类活动提供了相对平缓的台地，人们在古滑坡台地上居住或种植农作物。,8.地质灾害影响的复杂性和严重性,地质灾害的发生、发展尤其自身复杂的规律，对人类社会经济的影响表现出长久性、复杂性特征：（1）重大地质灾害常造成大量的人员伤亡和人口大迁移；（2）受地质灾害周期性变化的影响，经济发展也相应地表现出一定的周期性特点；（3）地质灾害地带性分布规律还导致经济发展的地区性不平衡。,9.地质灾害人为成因的日趋显著性,不合理的人类活动使地质环境日益恶化，导致大量地质灾害的发生。超量开采地下水引起地面沉降、海水入侵和地下水污染；矿产资源的不合理开采和某些工程项目的盲目上马导致崩塌、滑坡、泥石流等。,10.地质灾害防治的社会性和迫切性,有效地防治地质灾害对保护灾区人民生命财产安全具有重要的现实意义；有效地防治地质灾害关系到地区、国家乃至全球的可持续发展。,三、中国地质灾害的空间分布规律,地质灾害的空间分布与地形地貌、地质构造格局、新构造运动的强度与方式、岩土体工程地质类型、水文地质条件、气象水文及植被条件、人类工程活动及人类活动等有着极为密切关系。,中国地质灾害的区域分布具有东西分区、南北分带的特点.,从西向东，大体以贺兰山六盘山龙门西区为高原山地，寒冻作用普遍，冻胀、消融、泥流、雪崩等灾害发育；西北诸省土地荒漠化作用强烈；,中区为高原、平原过渡地带，地形陡峻，切割剧烈(相对切割深度为巨大)，滑坡、崩塌、泥石流、水土流失等分布广泛，灾度也高；,东区为平原及海岸和大陆架，地形起伏不大，气候潮湿且降雨量丰富，土地盐渍化、地面沉降、岩溶塌陷、地裂缝广泛发育；沿海诸省海水入侵、海岸侵蚀等强烈发育。,常见地质灾害实例,四川贡嘎山-海螺沟冰川森林公园，壮美瑰丽的冰川与莽莽雄奇的原始森林、热气氤氲的温泉共生的景象，在我国所有著名风景旅游区中是绝无仅有的。,四川贡嘎山-海螺沟2005年特大泥石流灾害,海螺沟泥石流冲毁旅游设施,海螺沟泥石流冲毁旅游设施,2005.7.11，海螺沟景区的磨西河流域发生了特大规模的泥石流。致使1200余名游客在景区受阻，当地3000多人受灾；毁坏、淤埋多座水电站、输电线路、农田、自来水管、水渠等设施，导致灾区交通、水、电中断；此外，沿磨西河顺势而下的泥石流体在汇入大渡河处形成巨大的泥石流堆积扇，堵断大渡河，形成长达数公里的临时水库，随后水库被大渡河水冲决，造成对岸沿河400余米省道S211线连路基一起被彻底冲毁，中断交通近半年；泥石流在大渡河形成长达数公里的泥沙淤积，对下游的水电站安全运行也造成威胁。,2009.8，台湾小林村泥石流造成约400人被掩埋。,泥石流的威力巨大，使建筑物彻底摧毁,汶川大地震导致的巨大落石,滑坡发生前形态,6月3日前缘小坍滑,6月15日滑坡发生后,清江水布垭电站4月21日开始蓄水，5月26日大堰塘村土地塘山体出现裂缝，6月15日下午4时56分发生大规模坍滑300万立方米,舟曲滑坡,2010年8月8日舟曲泥石流,8.2地震灾害,地震定义,地震是因地球的内力作用而产生的一种地壳强烈机械振动，是地壳运动的表现之一。从世界范围来看地震主要发生在环太平洋和地中海喜马拉雅山脉等地带，我国处于以上两大地震活动带之间，是一个多地震的国家。,一、地震活动概述,震源和震中,震源与地面的垂直距离称震源深度。根据震源深度可将地震分为浅源地震、中源地震、深源地震三类。,地震波（seismicwave）是指从震源产生向四周外辐射的弹性波。,地震波,纵波(P波)是推进波，质点振动与波的传播方向一致。地壳中传播速度为5.5-7km/s，最先到达震中，在震中部位它表现为地面上下振动，破坏性较弱。,横波(S波)是剪切波，质点振动与波的传播方向垂直，在地壳中的传播速度为3.24.0km/s，第二个到达震中，在震中部位它使地面发生前后、左右抖动，破坏性较强。,面波：指沿地表或地壳不同地质层界面传播的地震波，是体波经地层界面多次反射,折射所形成的次生波，其使地面产生垂直振动和水平振动。,地震波中纵波最快，横波次之，面波最慢，但振幅最大，故地震时，震中区往往首先感觉到上下跳动，然后水平晃动，而远离震中区，纵波影响很小，建筑物破坏通常是由横波和面波造成。,蛇形运动的勒夫波地面上滚动的瑞利波,地震的分类,按成因，分为：构造地震火山地震陷落地震诱发地震四类。,构造地震：因地壳运动而引起的地震，其传播范围广，振动时间长且强烈，往往造成突然性和灾害性，世界上有90的地震属于构造地震。,最大构造地震震级为8.9级是智利大地震,1960年5月22日,智利地震酒店塌落压毁汽车,日本新潟6.8级地震,中国建国后著名的九大地震,1.河北邢台地震2.云南通海地震3.四川炉霍地震4.云南昭通地震5.辽宁海城地震6.云南龙陵地震7.河北唐山地震8.四川松潘地震9.四川汶川地震,邢台地震由两个大地震组成：1966年3月8日5时29分14秒，河北省邢台专区隆尧县（北纬37度21分，东经114度55分）发生震级为6.8级的大地震，震中烈度9度强；1966年3月22日16时19分46秒，河北省邢台专区宁晋县（北纬37度32分，东经115度03分）发生震级为7.2级的大地震，震中烈度10度。两次地震共死亡8064人，伤38000人，经济损失10亿元。,1973年2月6日，炉霍县雅德发生里氏7.6级地震。地震损失严重，死亡2175人，受伤2756人，绝户88户，孤儿43人；房屋倒塌1.57万幢，破坏2867幢，损失牲畜40427头、粮食201万公斤。,1970年1月5日凌晨1时零37秒，位于蛾山、曲江之间的通海发生7.7级地震。震中位于玉溪市通海县高大公社(现高大乡)五街村。受灾区有建水、蛾山、玉溪、石屏、华宁、江川等县。倒塌房屋338456间，死亡15621人.,1974年5月11日，在云南省昭通地区发生了7.1级的强烈地震。云南省永善、大关、盐津、绥江等县和四川省的雷波县受到不同程度的破坏。,1975年2月4日,辽宁省海城,营口地区发生了7.3级强烈地震。这次地震发生在人口稠密、工业发达的地区，是工矿企业、交通、电力和水利设施以及民房等遭到了不同程度的破坏。,1976年5月29日，云南西部龙陵县先后发生两次强烈地震。第一次发生在20时23分18秒，震级为7.3级，第二次发生在22时0分23秒，震级7.4级。,1976年7月28日3点42分53.8秒在唐山发生里氏7.8级地震，地震震中在唐山开平区越河乡，即：北纬39.6度，东经118.2度，震中烈度达11度，震源深度12公里。当天18点45分又在滦县发生了7.1级地震。据统计唐山大地震共造成24.2万多人死亡。,1976年8月16日，松潘、平武之间发生7.2级地震。地震属震群型，主震之后又发生22日6.7级地震和23日7.2级地震。这次地震有感范围较大，西至甘肃高台，南至昆明，北至呼和浩特，东至长沙，最大半径1150公里。,2008.5.12,14:28，四川汶川、北川，8级，遇难69225人，受伤374640人，失踪17939人。直接经济损失达8451亿元。,火山地震：因火山活动而引起的地震，其影响范围不大，强度也不大、地震前有火山发作为预兆，火山地震占世界总地震次数7左右。,陷落地震：因岩层崩塌陷落而形成的地震称塌陷地震。主要发生在石灰岩等易溶岩分布的地区。,特点：震源很浅，震级较小，影响范围小，破坏性很小,诱发地震：,定义：在特定的地区因某种地壳外界因素诱发而引起的地震。外界因素：地下核爆炸、陨石坠落、油井灌水等，其中最常见的是水库地震。,按震源深度分类,浅源地震：0300km占4%，最深达720km按地震M级大小巨大地震：M=8最大：M=8.9，1960年的智利地震大地震：8M=7强烈破坏地震中地震：7M=5破坏性地震小地震：5M=3,2-4级有感地震微地震：3M=1超微地震：M300km）。,全球地震带分布图,二、地震活动对人类的影响,1976年7月28日凌晨发生在唐山的7.8级大地震，使这个有百万人口的工业重镇，顷刻之间成为一片废墟，死亡人数24.4万之多。重伤16.6万人。直接经济损失100亿人民币。,1555年陕西华县8级大地震死亡人数83万。,1920年宁夏海原8.5级大地震死亡人数20万。,四百多年来，三次大的地震中国就损失一百三十多万人。,地震效应地震作用影响所及的范围内，地表出现的各种震害和破坏。取决于三方面：场地工程地质条件；震级、震中距；建筑物类型及结构。,强烈震动效应,场地破坏效应,地震效应,地面破裂效应,斜坡破坏效应,地基基底效应,地震后的地表开裂（伊朗）,地面破裂,汶川地震时地面开裂情况,地震引起埠丰桥断裂，河床抬高8m，形成叠水。（石岗）,斜坡破坏,地震使斜坡失去稳定，发生崩塌、滑坡等各种变形和破坏，引起在斜坡上或坡脚附近建筑物位移或破坏。,萨尔瓦多地震引发泥石流1200多人遇难,地震使建筑物地基的岩土体产生振动压密、下沉、振动液化及疏松地层发生塑性变形，从而导致地基失效、建筑物破坏。,地基效应,地震引起砂土液化(台中港1-4码头),地震中,一定深度范围内饱和地基中超孔隙水压力显著增大来不及消散,导致土体有效应力下降为零,抗剪强度完全丧失,致使土体承载能力下降而处于悬浮状态,并伴随喷水冒砂、侧向扩展、震后地表塌陷、工程构筑物倾倒和上浮等宏观现象称为地震液化.,日本新泻1964年地震时砂土液化影响。这些设计为抗震的建筑物倾斜而未受损坏,强烈震动效应,地震力是由地震波直接产生的惯性力。地震对建筑物的破坏主要是由地面强烈的水平晃动造成的。,地震周期对建筑物的影响。,唐山地震的建筑物破坏（1976年）,地表错动和地裂缝破坏地面建筑物沙土液化崩塌、滑坡海啸地面标高改变洪水火灾,地震灾害,日本大地震中的路面震陷,北川王家岩滑坡在地震后十余分钟后才整体滑坡，掩埋1600余人。,重庆地震破坏电视机引发火灾,海底发生的地震,地震监测是指在地震来临之前，对地震活动、地震前兆异常的监视、测量。目前地震监测有专业与群众之分，即专业的地震台站和一些群测点，前者主要用监测仪器，如水位仪、地震仪、电磁波测量仪等，用来监测地震微观前兆信息；后者则主要靠浅水井、水温、动植物活动异常等手段，来观察地震前的宏观异常现象。,三、地震活动的监测与预报,从“异