环境地质学_地质灾害

1、环环 境境 地地 质质 学学 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 第第8 8章章 地质灾害地质灾害 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 8.1 地质灾害概述地质灾害概述8.2 8.2 地震灾害地震灾害8.3 8.3 火山喷发灾害火山喷发灾害8.48.4 斜坡变形地质灾害斜坡变形地质灾害8.58.5 岩溶地面塌陷岩溶地面塌陷8.6 8.6 地裂缝地裂缝8.1 地质灾害概述一、地质灾害的概念一

2、、地质灾害的概念u灾害的内涵 1984年联合国减灾组织（年联合国减灾组织（UNDRO） “一次在一次在时间和空间上较为集中的事故时间和空间上较为集中的事故，事故发生期间当地的，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，以致家庭结构和社会结构也受到不可忽视的影响。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、灾害就其本意是指后果指后果，而不是现象本身。，而不是现象本身。2、灾害是指其后果、灾害是指其后果超出人的可接受或可忍受限度超出人的可接受或可忍受限度。3、灾害具有、灾害具有突发性和能量集中突发性和能量集

3、中的特点。的特点。 地质灾害的概念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。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

4、形位移以及环境异常变化等，危害人类生命财产、生活与运动、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。害种类繁多、对其范围还没形成统一的认识。”地质地质灾害灾害地质地质作用作用地理地理环境环境异常异常变化变化破坏人类破坏人类生存环境生存环境危及人类危及人类 生命财产生命财产与灾害的定义具有相同的内涵与灾害的定义具有相同的内涵： 强调结果；强调结果； 强调发生的过程；强调发生的过程； 强调自身的属性。强调自身的属性。u

5、地质环境问题的定义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。 1.1. 地质作用地质作用自然地质作用、人为地质作用，自然与人工耦合自然地质作用、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，和两者综合的作用作用形成条件形成条件2. 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过程都是由地质作用引起的因果关系因果关系3.3.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

6、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的人影响对象影响对象地质灾害与地质环境问题地质灾害与地质环境问题的差别？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；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（地质环境问题包含了

7、地质灾害和非地质灾害即渐进性的地质环境问题）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；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。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u地质灾害与渐进性地质环境问题可相互影响地质灾害与渐进性地质环境问题可相互影响 （1 1）地质灾害加剧渐进性

8、地质环境问题）地质灾害加剧渐进性地质环境问题地震地震水土流失；地面塌陷水土流失；地面塌陷地下水污染地下水污染（2 2）渐进性地质环境问题的持续发展可为地质灾害的发）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育创造条件水土流失水土流失面状侵蚀面状侵蚀沟蚀沟蚀崩塌崩塌/ /滑坡滑坡11u地质灾害发生前都有一个短暂的渐进性变化过程 1 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、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在着“多因单果多因单果”、“单因多果单因多果”的现象。的现象。地质环境问题的调地质环境问题的调查不能脱离地质背景和成因分析查不能脱离地质背景和成因

9、分析 2.2. 许多地质环境问题的出现都与人为活动有着紧密联系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3.3.地质环境系统演化规律的科学探索任重而道远地质环境系统演化规律的科学探索任重而道远加强对前加强对前兆信息的收集兆信息的收集+ +加强灾害监测工作加强灾害监测工作 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）u启示地面地质灾害地面地质灾害地下地质灾害地下地质灾害海底地质灾害海底地质灾害水体地质灾害水体地质灾害海洋地质灾害海

10、洋地质灾害陆地地质灾害陆地地质灾害地质灾害地质灾害人为动力型人为动力型自然动力型自然动力型地质灾害地质灾害复合动力型复合动力型内动力亚类外动力亚类按人类活动性质可细分内外动力复合亚类人为内动力复合亚类人为外动力复合亚类地质灾害地质灾害l从西向东，大体以贺兰山六盘山龙门西区为高原山地，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；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；西北诸省土地荒漠化作用强烈；l中区为高原、平原过渡地带，地形陡峻，切割剧烈中区为高原、平原过渡地带，地形陡峻，切割剧烈(相对相对切割深度为巨大

11、切割深度为巨大)，l东区为平原及海岸和大陆架，地形起伏不大，气候潮湿且降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，雨量丰富，土地盐渍化、地面沉降、岩溶塌陷、地裂缝广泛土地盐渍化、地面沉降、岩溶塌陷、地裂缝广泛发育；发育； 沿海诸省海水入侵、海岸侵蚀等强烈发育。沿海诸省海水入侵、海岸侵蚀等强烈发育。海螺沟泥石流冲毁旅游设施海螺沟泥石流冲毁旅游设施 海螺沟泥石流冲毁旅游设施海螺沟泥石流冲毁旅游设施 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汶川大地震导致的巨大落石 滑坡发生前形态滑坡发生前形态6月月3日前缘小坍

12、滑日前缘小坍滑6月月15日滑坡发生后日滑坡发生后 清江水布垭电站清江水布垭电站4月月21日开始蓄水，日开始蓄水，5月月26日日 大堰塘大堰塘村土地塘山体出现裂缝，村土地塘山体出现裂缝，6月月15日下午日下午4时时56分发生大规分发生大规模坍滑模坍滑300万立方米万立方米 舟曲滑坡舟曲滑坡2010年8月8日舟曲泥石流8.2 地震灾害岩石圈岩石圈内力作用内力作用超过岩石承受限度超过岩石承受限度破裂破裂内能释放内能释放地震波地震波地面振动（地震）地面振动（地震）地震是因地球的内力作用而产生的一种地壳强烈机地壳强烈机械振动械振动，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

13、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。 震源和震中震源和震中 震源与地面的垂震源与地面的垂直距离称震源深直距离称震源深度。根据震源深度。根据震源深度可将地震分为度可将地震分为浅源地震、中源浅源地震、中源地震、深源地震地震、深源地震三类。三类。 地震波（地震波（seismic waveseismic wave）是指从震源产生向四周是指从震源产生向四周外辐射的弹性波。外辐射的弹性波。 纵波纵波(P(P波波) )是推进波，是推进波，质质点振动与波的传播方向一点振动与波的传播方向一致。致。地壳中传播速度为地壳中传播速度为5.5-7km/s，最先到达震中，最先到达震中，在震中

14、部位它表现为地面在震中部位它表现为地面上下振动，上下振动，破坏性较弱破坏性较弱。横波横波( (S波波)，质质点振动与波的传播方向垂点振动与波的传播方向垂直，直，在地壳中的传播速度在地壳中的传播速度为为3.24.0km/s，第二个到，第二个到达震中，在震中部位它使达震中，在震中部位它使地面发生前后、左右抖动，地面发生前后、左右抖动，破坏性较强破坏性较强。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垂直振动和水平振动。u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，震中区往往首先感

15、觉到上下跳动，然后水平晃动然后水平晃动，而远离震中区，纵波影响很小，建建筑物破坏通常是由横波和面波筑物破坏通常是由横波和面波造成。蛇形运动的勒夫波蛇形运动的勒夫波地面上滚动的瑞利波地面上滚动的瑞利波地震的分类地震的分类 构造地震构造地震 火山地震火山地震 陷落地震陷落地震 诱发地震诱发地震四类。 构造地震：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9090的地震属于构造地震。 最大构造地震震级为最大构造地震震级为8.98.9级是智利大地震级是智利大地震 19601960年年5 5月月2222日日 智利地震酒店塌落压毁汽车智利地震酒店塌落压

16、毁汽车 日本新日本新潟潟6.86.8级地震级地震 1. 1. 河北邢台地震河北邢台地震 2. 2. 云南通海地震云南通海地震 3. 3. 四川炉霍地震四川炉霍地震 4. 4. 云南昭通地震云南昭通地震 5. 5. 辽宁海城地震辽宁海城地震 6. 6. 云南龙陵地震云南龙陵地震 7. 7. 河北唐山地震河北唐山地震 8. 8. 四川松潘地震四川松潘地震 9. 9. 四川汶川地震四川汶川地震 邢台地震由两个大地震组成：邢台地震由两个大地震组成：1966年年3月月8日日5时时29分分14秒，河秒，河北省邢台专区隆尧县（北纬北省邢台专区隆尧县（北纬37度度21分，东经分，东经114度度55分）发生震分

17、）发生震级为级为6.8级的大地震，震中烈度级的大地震，震中烈度9度强；度强；1966年年3月月22日日16时时19分分46秒，河北省邢台专区宁晋县秒，河北省邢台专区宁晋县（北纬（北纬37度度32分，东经分，东经115度度03分）发生震级为分）发生震级为7.2级的大地震，级的大地震，震中烈度震中烈度10度。度。两次地震共死亡两次地震共死亡8064人，伤人，伤38000人，经济损失人，经济损失10亿元。亿元。 1973年年2月月6日，炉霍县雅日，炉霍县雅德发生里氏德发生里氏7.6级地震。地震损级地震。地震损失严重，死亡失严重，死亡2175人，受伤人，受伤2756人，绝户人，绝户88户，孤儿户，孤儿

18、43人；人；房屋倒塌房屋倒塌1.57万幢，破坏万幢，破坏2867幢，幢，损失牲畜损失牲畜40427头、粮食头、粮食201万万公斤。公斤。 1970年年1月月5日凌晨日凌晨1时零时零37秒，位于蛾山、曲江之间的秒，位于蛾山、曲江之间的通海通海发生发生7.7级级地震地震。震中位于玉溪。震中位于玉溪市市通海通海县高大公社县高大公社(现高大乡现高大乡)五五街村。受灾区有建水、蛾山、玉街村。受灾区有建水、蛾山、玉溪、石屏、华宁、江川等县。溪、石屏、华宁、江川等县。倒倒塌房屋塌房屋338456间，死亡间，死亡15621人人.1974年年5月月11日，在云南省日，在云南省昭通地区发生了昭通地区发生了7.1级

19、的强烈地级的强烈地震。云南省永善、大关、盐津、震。云南省永善、大关、盐津、绥江等县和四川省的雷波县受到绥江等县和四川省的雷波县受到不同程度的破坏。不同程度的破坏。 1975年年2月月4日日,辽宁省海城辽宁省海城,营口地区发生了营口地区发生了7.3级强烈地震。级强烈地震。这次地震发生在人口稠密、工业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、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电力和水利设施以及民房等遭到了不同程度的破坏。了不同程度的破坏。1976年年5月月29日，日，云南云南西部西部龙陵县龙陵县先后发生两次强烈先后发生两次强烈地震地震。第一次发生在第一次发生

20、在20时时23分分18秒，秒，震级为震级为7.3级，第二次发生在级，第二次发生在22时时0分分23秒，震级秒，震级7.4级。级。 1976年年7月月28日日3点点42分分53.8秒在秒在唐山唐山发生里氏发生里氏7.8级级地地震震，地震震中在唐山，地震震中在唐山开平区开平区越河越河乡，即：北纬乡，即：北纬39.6度，东经度，东经118.2度，震中烈度达度，震中烈度达11度，震度，震源深度源深度12公里。当天公里。当天18点点45分分又在滦县发生了又在滦县发生了7.1级地震。据级地震。据统计唐山大地震共造成统计唐山大地震共造成24.2万多万多人死亡。人死亡。1976年年8月月16日，松潘、平日，松

21、潘、平武之间发生武之间发生7.2级地震。地震属级地震。地震属震群型，主震之后又发生震群型，主震之后又发生22日日6.7级地震和级地震和23日日7.2级地震。这级地震。这次地震有感范围较大，西至甘肃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，高台，南至昆明，北至呼和浩特，东至长沙，最大半径东至长沙，最大半径1150公里。公里。 2008.5.12,14:28，四川，四川汶川汶川、北北川川，8级级 ，遇难遇难69225人，受伤人，受伤374640人，失踪人，失踪17939人。直接人。直接经济损失达经济损失达8451亿元亿元。火山地震：火山地震：因火山活动而引起的地震，其影响范围不大，

22、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左右。陷落地震陷落地震：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。诱发地震：诱发地震： 定义定义：在特定的地区因某种地壳外界在特定的地区因某种地壳外界因素诱发而引起的地震。因素诱发而引起的地震。 外界因素：外界因素：地下核爆炸、陨石坠落、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。油井灌水等，其中最常见的是水库地震。 按震源深度分类按震源深度分类浅源地震：浅源地震：0300 km 占占4%，最深达，最深达720km按地震按地震M级大小级大小巨大地震：巨大地震： M=8 最大：最大：M=8.

23、9，1960年的智利地震年的智利地震大地震：大地震： 8M=7 强烈破坏地震强烈破坏地震中地震：中地震： 7M=5 破坏性地震破坏性地震小地震：小地震： 5M=3, 2-4级有感地震级有感地震微地震：微地震： 3M=1超微地震：超微地震： M300km300km） 。 全球地震带分布图全球地震带分布图19761976年年7 7月月2828日凌晨发生在唐山的日凌晨发生在唐山的7.87.8级级大地震，使这个大地震，使这个有百万人口的工业重镇，顷刻之间成为一片废墟，死亡有百万人口的工业重镇，顷刻之间成为一片废墟，死亡人数人数24.424.4万万之多。重伤之多。重伤16.616.6万万人。直接经济损失

24、人。直接经济损失100100亿亿人民币。人民币。15551555年陕西华县年陕西华县8 8级级大地震死亡人数大地震死亡人数8383万万。19201920年宁夏海原年宁夏海原8.58.5级级大地震死亡人数大地震死亡人数2020万万。四百多年来，三次大的地震中国就损失四百多年来，三次大的地震中国就损失一百三十多万人。一百三十多万人。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；建筑物场地工程地质条件；震级、震中距；建筑物类型及结构。类型及结构。强烈震动效应强烈震动效应场地破坏效应场地破坏效应地震效应地震效应地面破裂效应地面破裂效应斜坡破坏效应斜

25、坡破坏效应地基基底效应地基基底效应地震后的地表开裂地震后的地表开裂（伊朗）（伊朗）地面破裂地面破裂汶川地震时地面开裂情况汶川地震时地面开裂情况地震引起埠丰桥断裂，河床抬高地震引起埠丰桥断裂，河床抬高8m8m，形成叠水。（石岗），形成叠水。（石岗）斜坡破坏斜坡破坏地震使斜地震使斜坡失去稳定，坡失去稳定，发生发生崩塌、滑崩塌、滑坡等各种变形坡等各种变形和破坏，和破坏，引起引起在斜坡上或坡在斜坡上或坡脚附近建筑物脚附近建筑物位移或破坏。位移或破坏。萨尔瓦多地震引发泥石流萨尔瓦多地震引发泥石流12001200多人遇难多人遇难 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，

26、从而导致地基失效、建筑物破坏。地基效应地基效应地震引起砂土液化地震引起砂土液化( (台中港台中港1-41-4码头码头) ) 地震中地震中, ,一定深度范围内饱和地基中一定深度范围内饱和地基中超超孔隙水压力显著增大来不及消散孔隙水压力显著增大来不及消散, ,导致土导致土体有效应力下降为零体有效应力下降为零, , 抗剪强度完全丧失抗剪强度完全丧失, ,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塌陷、工程构筑物倾倒和上浮等宏观现象称为地震液化象称为地震液化. .日本新

27、泻日本新泻1964年地震时砂土液化影响。这些设计为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抗震的建筑物倾斜而未受损坏强烈震动效应强烈震动效应地震力是由地震波直接产生的惯性力。地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震对建筑物的破坏主要是由地面强烈的水平晃地面强烈的水平晃动动造成的造成的。地震周期对建筑物的影响地震周期对建筑物的影响。唐山地震的建筑物破坏（1976年） 地表错动和地裂缝地表错动和地裂缝 破坏地面建筑物破坏地面建筑物 沙土液化沙土液化 崩塌、滑坡崩塌、滑坡 海啸海啸 地面标高改变地面标高改变 洪水洪水 火灾火灾日本大地震中的路面震陷北川王家岩

28、滑坡在地震后十余分钟后才整体北川王家岩滑坡在地震后十余分钟后才整体滑坡，掩埋滑坡，掩埋16001600余人。余人。重庆地震破坏电视机引发火灾重庆地震破坏电视机引发火灾海底发生的地震海底发生的地震 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。地震前兆异常的监视、测量。 目前地震监测有目前地震监测有专业与群众专业与群众之分，即专业的之分，即专业的地震台站和一些群测点，前者主要用监测仪器，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，用来监测如水位仪、地震仪、电磁波测量仪等，用来监测地震地震微观前兆信息微观前

29、兆信息；后者则主要靠浅水井、水温、；后者则主要靠浅水井、水温、动植物活动异常等手段，来观察地震前的动植物活动异常等手段，来观察地震前的宏观异宏观异常现象常现象。从从“异象异象”中得出地震先兆。中得出地震先兆。 从统计概率中推算地震。从统计概率中推算地震。目前地震预测研究有种不同的思路目前地震预测研究有种不同的思路都不完善。都不完善。 从地质结构上判断地震。从地质结构上判断地震。地震发生在地壳中上层，研究已发生的大地震的地地震发生在地壳中上层，研究已发生的大地震的地质构造特点，应有助于今后判定何处具备发生大地震的质构造特点，应有助于今后判定何处具备发生大地震的地质背景。但有些地震发生前，其地质构造往往不明朗，地质背景。但有些地震发生前，其地质构造往往不明朗，震后才发现有某个断层，才认为与地震有关。震后才发现有某个断层，才认为与地震有关。 对过去已发生的地震，运用统计方法，从中发现地震发对过去已发生的地震，运用统计方法，从中发现地震发生的规律，特别是生的规律，特别是时间序列的规律时间序列的规律，根据过去以推测未，根据过去以推测未来。此法把地震问题归结为数学问题，因需要对大量地来。此法把地震问题归结为数学问题，因需要对大量地震资料作统计，研究的区域往往过大，所以判定地震的震资料作统计，研究的区域往