土木工程概论第8章土木工程防灾减灾(2016年)

土木工程概论第8章土木工程防灾减灾(2016年)第一页，共27页。概述概述

灾害大体上可分为：自然灾害、人为灾害以及人与自然共同作用而产生的灾害。土木工程在建设和使用过程中遇到的灾害有两类：

一类是自然灾害如地震、台风、龙卷风、暴雨、洪水泛滥、暴雪、沙尘暴、虫灾以及各种类型的地质灾害如滑坡、泥石流等。

另一类是人为灾害如火灾，战争灾害、人为破坏生态平衡及由于设计、施工、管理、使用失误造成的工程事故，如老百姓深恶痛绝的“豆腐渣”腐败工程等。第二页，共27页。概述防灾减灾的内涵包括：灾前的防灾、灾发时的抗灾以及灾后的救灾，简而言之，即为防、抗、救。土木工程防灾减灾涉及地震工程、风工程、结构抗火、地质灾害防治、结构防爆抗爆、防护工程、城市综合防灾等领域。第三页，共27页。地震灾害及其工程防治

1、地震的基本知识地震是由于地壳破坏引发的地面运动，这种地面运动对人工建筑物可以造成严重破坏。地震从成因上看，可分为构造地震、火山地震、塌陷地震等。衡量地震本身大小及其对人类环境影响和危害的指标是震级和烈度。

震级，常用来衡量地震的大小，分为：7级以上为大地震；7级以下5级以上为强震或中震；5级以下3级以上为小震；3级以下为弱震。烈度，常用来衡量地震破坏的程度，我国烈度为12度。地震灾害及其工程防治第四页，共27页。2、地震灾害及对工程结构的影响主要表现在三个方面：地表破坏、工程结构物破坏和因地震而引起的各种次生灾害。地表破坏地震引起的地表破坏一般有地裂缝（地震时地下断层的错动形成的地裂缝引起的房屋倒塌见课本图8.2所示）、砂土液化（唐山地震）、滑坡塌方（台湾集集镇地震中山体滑坡）、软土震陷等。地震灾害及其工程防治第五页，共27页。建筑物破坏（桥梁和其他工程设施的破坏）地震时各类建筑物的破坏时导致人民生命财产损失的主要原因，是地震灾害的最主要表现，也是抗震工作的主要对象。次生震害一次灾害是指地震造成的直接灾害，如建筑物倒塌、地面破坏和工程设施的破坏等。二次灾害是指由一次灾害诱发的间接灾害，如地震后引起的火灾、水灾、海啸、逸毒、空气污染等灾害。地震灾害及其工程防治第六页，共27页。3、地震工程学科概述地震工程主要涉及工程地震、工程抗震和综合抗震防灾等三方面内容，其核心是工程结构抗震设计理论。4、减轻地震灾害的工程措施地震灾害的工程措施主要包括震前的抗震防灾、震时的应急处理、震后的抢险救灾和恢复重建。减轻地震灾害的工程措施主要有：结构抗震设防（设计、施工和管理）、结构隔震（免震），以及结构消能减震的结构振动的主动控制（制震）。抗震设防应按照“小震不坏，中震可修，大震不倒”的原则设计土木工程，合理的使用建设资金。地震灾害及其工程防治第七页，共27页。抗震概念设计：

（1）预防为主，做好抗震防灾规划；

（2）选择有利的建设场地，做好地基基础的抗震设计；

（3）建筑物布置宜简单规则；

（4）选用良好的抗震结构体系；

（5）重视防止非结构构件的破坏。地震灾害及其工程防治第八页，共27页。4、减轻地震灾害的非工程措施

减轻地震灾害的非工程措施主要有：

（1）对公民持续进行防震减灾教育。（2）加强国家、省市和地方及民间灾害紧急救援队伍的组织和建设。

（3）发挥政府在城市防震减灾中的主导作用。

（4）注重研究由于地震灾害引起的与社会和人文科学有关的问题。地震灾害及其工程防治第九页，共27页。地震灾害及其工程防治实例一：该旅馆在砖墙内加设了构造柱和圈粱，使结构类似框架，虽经烈度为10度的强震，但裂而未倒。第十页，共27页。地震灾害及其工程防治实例二美国旧金山海湾地区最高的钢筋混凝土建筑-太平洋公园大厦1987年美国旧金山一带虽然发生了一次强震，但该大厦安全无恙。原因：结构设计成抗震延性框架。第十一页，共27页。风灾及其工程防治风灾及其工程防治

常见的风灾有台风、龙卷风和暴风。在台风和龙卷风发生的同时一般会引发风暴潮、巨浪和强暴雨等次生灾害。

第十二页，共27页。

台风为急速旋转的暖湿气团，直径在300～1000km不等。靠近台风中心的风速常超过每小时180km，由中心到台风边缘风速逐渐减弱。

龙卷风是一股急速上升的旋转气流，呈漏斗状，移动速度通常超过每小时300km。

风灾及其工程防治第十三页，共27页。风灾及其工程防治Tacoma桥在风中整体坍塌

工程领域中最著名的风灾破坏为美国Tacoma悬索桥的风毁事件。对于高层建筑、大跨结构、柔性大跨桥梁、输电塔和渡槽等受风面积大的柔性结构，抗风设计与抗震设计具有同等的重要意义。第十四页，共27页。风灾及其工程防治对风灾采取的减灾措施目前将土木工程设计成能直接抵御飞灾的破坏是不可能的。但在容易发生灾的地区，将屋面板、屋盖、幕墙等加以特殊锚固是必要的。要特别重视大风引起高耸结构、高层建筑、柔性结构大幅度摇晃无法使用或造成共振破坏。

美国旧金山金门大桥，主跨1280m。桥面加劲钢桁架的宽跨比为1：47，而高跨比仅为1：168。但有时在风力作用下左右摇摆的幅度竟达4~5m，使得该桥有时不得不停止使用。第十五页，共27页。地质灾害及其工程防治地质灾害包括：滑坡、泥石流和沙土液化等。地质灾害的发生一般存在诱因：滑坡和泥石流一般由暴雨诱发；沙土液化通常由地震引起。滑坡的防治有三种方法：锚杆加固法、建立护坡或挡土墙、降低坡度法。土壤液化一般发生在含水率较高、沙土含量较大的土壤，在遭受地震时发生的一种土壤喷沙冒水现象。地质灾害及其工程防治第十六页，共27页。地质灾害及其工程防治第十七页，共27页。地质灾害及其工程防治第十八页，共27页。地质灾害及其工程防治坡面型泥石流第十九页，共27页。地质灾害及其工程防治沟谷型泥石流第二十页，共27页。地质灾害及其工程防治第二十一页，共27页。地质灾害及其工程防治悬臂式抗滑桩第二十二页，共27页。地质灾害及其工程防治205国道箭丰滑坡上部减重10万m3第二十三页，共27页。地质灾害及其工程防治锚杆（索）的布置第二十四页，共27页。地质灾害及其工程防治第二十五页，共27页。工程事故灾难的原因工程事故灾难的原因1、技术方面：（1）地质资料勘察严重失误，或根本没有进行勘察；（2）地基承载力不够，同时基础设计又严重失误；（3）结构方案、结构计算或结构施工图有重大错误，或凭“经验”、“想象”设计，无图施工；（4