工程地质学 第3版 课件 第7章 不良地质作用

第7章不良地质作用地质灾害是不良地质作用的结果。查明“滑坡、泥石流、地面沉降塌陷、地裂缝、活断层及地震等”不良地质作用活动范围、控制因素、形成机理，采取科学防治措施，以减少其对工程影响，避免地质灾害。学习地质工程学家光辉事迹，树立为减少地质灾害努力学习精神。序号类型案例专家1滑坡2019年3月15日山西乡宁山体滑坡殷跃平2危岩与崩塌2017年8月28日贵州纳雍山体崩塌张倬元3泥石流2010年8月7日甘肃舟曲特大泥石流灾害崔鹏4地面沉降天津市地面沉降钱寿易5地裂缝东非大裂谷彭建兵6地面塌陷湖北省松宜矿区地面塌陷刘广润7活断层郯庐断裂带沂沭活断层丁国瑜8地震1920年12月16日年海原大地震刘恢先课程思政不良地质作用是指由地球内力或外力产生的对工程可能造成危害的地质作用。常见不良地质作用包括滑坡、崩塌、泥石流、地面塌陷（岩溶、采空区）、地面沉降、地裂缝、地震效应、活动断裂、河流侵蚀、库岸浸没、冻胀、融陷等。地质灾害是指在自然或者人为因素作用下所形成的,对人类生命财产、环境造成破坏和损失的地质作用。通常指崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷、地面沉降、地裂缝等。地质灾害是不良地质作用的结果。对这些不良地质作用应查明其规模范围活动特征、影响因素、形成机理、对工程的影响以及应采取的防治措施。本章我们主要学习不良地质作用中的滑坡与崩塌、泥石流、地面沉降与地裂缝、地面塌陷以及地震效应。课程思政斜坡是指地壳表部一切具有侧向临空面的地质体，它包括自然斜坡和人工边坡两种。前者是指在各种地质营力作用下形成的斜坡，后者则是人类工程活动形成的斜坡。7.1.1斜坡的变形与破坏7.1滑坡与崩塌斜坡具有坡体、坡面、坡肩、坡脚、坡顶面、坡底面、坡高和坡角等要素。斜坡在各种内外地质营力的作用下，不断地改变着坡高和坡角，使坡体内应力分布发生变化。当组成坡体的岩土体强度不能适应此应力分布时，就产生了斜坡的变形破坏作用，给人类和工程建设带来危害。7.1滑坡与崩塌在斜坡形成过程中，由于侧向临空面的产生，坡面附近的岩土体发生卸荷回弹，引起应力重分布和应力分异、应力集中等效应。根据弹性力学有限单元分析和光测弹性试验，均可确定坡体在尚未发生明显变形或破坏之前的应力状态。其总的特征可概括为4个方面：（1）无论什么样的天然应力场。斜坡面附近的主应力迹线均明显偏转，表现为愈接近坡面，最大主应力愈与之平行，而最小主应力与之近乎正交，向坡体内逐渐恢复初始状态。（2）由于应力分异结果，在坡面附近产生应力集中带。不同部位应力状态是不同的。在坡脚附近，最大主应力（表现为切向应力）显著增高，而最小主应力（表现为径向应力）显著降低，甚至可能为负值。由于应力差大，于是形成了最大剪应力增高带，最易发生剪切破坏。在坡肩附近．在一定条件下坡面的径向应力和坡顶的切向应力可转化为拉应力（应力值为负值）。形成一张力带。当斜坡愈陡则此带范围愈大。因此坡肩附近最易拉裂破坏。（3）由于主应力偏转，坡体内的最大剪应力迹线也发生化。由原来的直线变为凹向坡面的圆弧状。（4）坡面处的径向应力实际为零，所以坡面处处于二向应力状态。7.1滑坡与崩塌斜坡主应力迹线示意图坡顶及坡脚张力带示意图7.1滑坡与崩塌斜坡变形按其机制可分为拉裂、蠕滑和弯折倾倒三种形式（成都理工大学将斜坡变形分为蠕滑拉裂、滑移拉裂、弯曲拉裂、塑流拉裂、压致拉裂和滑移弯曲六类）。1．拉裂在斜坡岩土体内拉应力集中部位或张力带内，形成的张裂隙变形型式称拉裂。这种现象在由坚硬岩土体组成的高陡斜坡坡肩部位最常见，它往往与坡面近乎平行，尤其当岩体中陡倾构造节理较发育时，拉裂将沿之发生、发展。拉裂的空间分布特点是：上宽下窄，以至尖灭；由坡面向坡里逐渐减少。拉裂还有因岩体初始应力释放而发生的卸荷回弹所致，这种拉裂通常称为卸荷裂隙。拉裂的危害性是：岩土体完整性遭到破坏；为风化营力深入到坡体内部以及地表水、雨水下渗提供了通道。它们对斜坡稳定均是不利的。7.1滑坡与崩塌2．蠕滑斜坡岩土体沿局部滑移面向临空方向的缓慢剪切变形称蠕滑。蠕滑发生的部位，在均质岩士体中一般受最大剪应力迹线控制，而当存在软弱结构面时，往往受缓倾坡外的弱面所控制。当斜坡基座由很厚的软弱岩土体组成时，则坡体可能向临空方向塑流挤出，称之为深层蠕滑。当坡体内各局部剪切面（蠕滑面）贯通．且与坡顶拉裂缝也贯通时，即演变为滑坡。蠕滑往往不易被人们察觉，因为它不像拉裂变形那样暴露于地表，一般均产生于坡体内。所以要加强监测，并采取措施控制蠕滑，使之不向滑坡方向演化。王家岩滑坡新北川中学滑坡老县城新县城7.1滑坡与崩塌3．弯折倾倒由陡倾板（片）状岩石组成的斜坡，当走向与坡面平行时，在重力作用下所发生的向临空方弯折倾倒的特征是：弯折角约20°-50°；弯折倾倒程度由地面向深处逐渐减小，一般不会低于坡脚高程；下部岩层往往折断．张裂隙发育．但层序不乱，而岩层层面间位移明显；沿岩层面产生反坡向陡坎。这种斜坡变形现象在天然斜坡或人工边坡均可见到。弯折倾倒的机制，相当于悬臂梁在弯矩作用下所发生的弯曲。弯折倾倒发展下去，可形成崩塌、滑坡。斜坡的变形和破坏，是斜坡发展演化过程中两个不同阶段，变形属量变阶段，而破坏属于质变阶段，它们是一个累进破坏过程。斜坡破坏的形式主要为滑坡和崩塌。7.1滑坡与崩塌斜坡上的岩土体在重力作用下失去原有的稳定性，沿斜坡内部某些滑动面（或滑动带）整体向下滑动的现象称为滑坡。7.1滑坡与崩塌湖北省巴东县滑坡2007年5月24日彭水山体滑坡汶川映秀镇滑坡长江新滩滑坡乌江边滩滑坡滑坡裂缝滑坡的危害7.1.1滑坡要素1－滑坡体；2－滑动面；3－滑坡床；4－滑坡周界；5－滑坡壁；6－滑坡台阶；7－滑坡舌；8－张裂缝；9－主裂缝；10－剪切裂缝；11－鼓张裂缝；12－扇形张裂缝7.1.2滑坡的形成条件主要包括：滑坡形成的条件主要有地形地貌、地层岩性、地质构造、水文地质条件和人为活动等因素。（１）地形地貌斜坡的高度、坡度、形态和成因与斜坡的稳定性有着密切的关系。高陡斜坡比低缓斜坡更容易失稳而发生滑坡。如山地的缓坡地段，由于地表水流动缓慢，易于渗入地下，因而有利于滑坡的形成和发展；山区河流的凹岸易被流水冲刷和掏蚀，黄土地区高阶地前缘斜坡坡脚易被地表水和地下水浸润，这些地段也易发生滑坡。（２）地层岩性地层岩性是滑坡产生的物质基础。虽然不同地质年代、不同岩性的地层中都可能形成滑坡，但滑坡产生的数量和规模与岩性有密切关系。容易发生滑动的地层有第四系黏性土、黄土及黄土类土以及各种成因的细粒沉积物，砂岩、页岩、泥岩的互层，煤系地层，质软或易风化的凝灰岩等。这些地层岩性软弱，在水和其他营力作用下易形成滑动带，从而具备了滑坡的基本条件。（３）地质构造地质构造与滑坡的形成和发展的关系主要表现在两个方面：一是滑坡沿断裂破碎带往往成群分布；二是各种软弱结构面控制了滑动面的空间位置及滑坡的范围。（４）水文地质条件各种软弱层、强风化带因组成物质中细粒成分多容易阻隔、汇聚地下水，如果山坡上方或侧方有丰富的地下水补给，这些软弱层或风化带就可能成为滑动面而诱发滑坡。地下水对滑坡的作用主要表现在以下几个方面：一是地下水进入滑坡体增加了滑体的重量，滑带土在水的浸润下抗剪强度降低；二是地下水位上升产生的静水压力对上覆岩层产生浮托力，降低有效应力和摩擦力；三是地下水运动产生的动水压力对滑坡的形成和发展起促进作用。（５）人类活动人工开挖边坡或在斜坡上部加载，改变了斜坡的外形和应力状态，增大了滑体的下滑力，减小了抗滑力，从而引发滑坡。铁路、公路沿线发生的滑坡多与人工开挖边坡有关。7.1.2滑坡的形成条件实践表明，在下列地质条件下往往容易发生滑坡：１）较陡的边坡上堆积有较厚的土层，其中有遇水软化的软弱夹层或结构面；２）斜坡上有松散的堆积层，而下伏基岩是不透水的，且岩层面的倾角大于２０°；３）松散堆积层下的基岩易于风化或遇水会软化；４）地质构造复杂，岩层风化破碎严重，软弱结构面与边坡的倾向一致或交角小于４５°；５）黏土层中网状裂隙发育，并有亲水性较强的（如蒙脱土）软弱夹层；６）原古、老滑坡地带可能因工程活动而引起复活等。此外，振动也是滑坡发生和发展的重要诱发因素，如大地震时往往伴有大滑坡发生，大爆破有时也会触发滑坡。7.1.2滑坡的形成条件7.1.3滑坡的分类(c)均质滑坡(a)顺层滑坡(b)切层滑坡按滑动面通过岩土体层面分：顺层滑坡按滑动面通过岩土体层面分：切层滑坡按滑坡体的主要物质组成分：堆积层滑坡黄土滑坡黏土滑坡岩层滑坡黄土滑坡黄土滑坡2）按滑坡体的滑动形式分类①推移式滑坡：上部岩（土）层滑动，挤压下部产生变形，滑动速度较快，滑体表面波状起伏，多见于有堆积物分布的斜坡地段。②平移式滑坡：上下部岩层同时滑动。③牵引式滑坡：下部滑动，使上部失去支撑而变形滑动。一般速度较慢，多具上小下大的塔式外貌，横向张性裂隙发育，表面多呈阶梯状或陡坎状。7.1.3滑坡的分类（a)推移式滑坡(b)平移式滑坡(c)牵引式滑坡按滑坡的动力学特征分：推移式滑坡牵引式滑坡7.1.3滑坡的分类4）按滑坡体厚度分：浅层滑坡：<10m中层滑坡：10～25m深层滑坡：25～50m极深层滑坡：>50m3）按滑坡体的体积分类：小型滑坡：<10万m³中型滑坡：10～100万m³大型滑坡：100～1000万m³特大型滑坡：1000～10000万m³巨型滑坡：>10000万m³7.1.3滑坡的分类（２）滑坡的特征根据滑坡地表形态的特征，有助于识别新、老滑坡，现把堆积层滑坡和岩质滑坡的一些特征扼要说明如下。堆积层滑坡常有如下主要特征：１）其形态多呈扁平的簸箕形。２）滑坡体上有错距不大的台阶，滑坡壁明显，有封闭洼地，滑坡舌常见隆起。３）滑坡体上有弧形裂缝，并随滑坡的发展而逐渐增多。４）滑动面的形状在均质土中常呈圆筒面，而在非均质土中则多呈一个或几个相连的平面。５）在滑坡体两侧和滑动面上常出现裂缝，其方向与滑动方向一致，在黏性土层中，由于滑动时剧烈的摩擦，并有明显的擦痕，呈一明一暗的条纹。６）在黏土夹碎石层中，滑动面粗糙不平，擦痕尤为明显。７）滑坡体上树木歪斜，成为“醉汉林”。7.1.3滑坡的分类岩质滑坡的主要特征有：１）在顺层滑坡中，滑坡床的剖面多呈平面或多级台阶状，其形状受地貌和地质构造限制，多呈Ｕ形或平板状。２）滑坡床多为具有一定倾角的软弱夹层。３）滑动面光滑，有明显的擦痕。４）滑坡壁多上陡下缓，它与其两侧有互相平行的擦痕和岩石粉末。５）在滑坡体的上、中部有横向拉张裂缝，大体上与滑动方向正交，而在滑坡床部位则有扇形张裂缝。６）发生在破碎的风化岩层中的切层滑坡，常与崩塌现象相似。当滑坡停止并经过较长时间后，可以看到：１）台阶后壁较高，长满了草木，找不到擦痕。２）滑坡平台宽大且已夷平，土体密实，地表无明显的裂缝。３）滑坡前缘的斜坡较缓，土体密实，长满树木，无松散坍塌现象，前缘迎河部分多出露含大孤石的密实土层。４）滑坡两侧的自然沟谷割切很深，已达基岩。５）滑坡舌部的坡脚有清澈泉水出现。６）原来的“醉汉林”又重新向上竖向生长，树干变下部弯曲而上部斜向，形成所谓“马刀树”等。7.1.3滑坡的分类4、滑坡的特征（1）滑动地貌堆积层滑坡：簸箕外形；弧形裂缝；“醉林”岩层滑坡：台阶状剖面；拉张裂缝（2）稳定地貌台阶后壁较高，无擦痕；平台宽大且已夷平，无明显的裂缝；滑坡前缘的斜坡较缓，土体密实；滑坡舌有清澈泉水出现；形成所谓“马刀树”马刀树5.滑坡的发展过程蠕动变形阶段滑动破坏阶段渐趋稳定阶段醉汉林稳定滑坡与不稳定滑坡的形态特征相对稳定的滑坡地貌特征不稳定的滑坡地貌特征1．滑坡后壁较高，长满了树木，找不到擦痕和裂缝；1．滑坡后壁高、陡，未长草木，常能找到擦痕和裂缝；2．滑坡台阶宽大且已夷平，土体密实，无陷落不均现象；2．滑坡台阶尚保存台坎，土体松散，地表有裂缝，且沉降不均；3．滑坡前缘的斜坡较缓，土体密实，长满草木，无松散坍塌现象；3．滑坡前缘的斜度较陡，土体松散，未生草木，并不断产生小量的坍塌；4．滑坡两侧的自然沟谷切割很深，谷底基岩出露；4．滑坡两侧多是新生的沟谷，切割较浅，沟底多为松散堆积物；5．滑坡体较干燥，地表一般没有泉水或湿地，滑坡舌泉水清澈；5．滑坡体湿度很大，地面泉水和湿地较多，舌部泉水流量不稳定；6．滑坡前缘舌部有河水冲刷的痕迹，舌部的细碎土石已被河水冲走，残留有一些较大的孤石6．滑坡前缘正处在河水冲刷的条件下6.滑坡的防治（1）避让选择场址时，通过搜集资料、调查访问和现场踏勘，查明是否有滑坡存在，并对场址的整体稳定性作出判断，对场址有直接危害的大、中型滑坡应避开为宜。先期避让（2）消除或减轻水对滑坡的危害水是促使滑坡发生和发展的主要因素，应尽早消除或减轻地表水和地下水对滑坡的危害截排填护1－截水沟；2－盲沟盲沟截水布置图地表截水沟（3）改善滑坡体力学条件，增大抗滑力减与压削坡处理示意图1－灌浆锚杆；2－钢筋砼抗滑桩及水泥胶结；3－大直径抗滑管桩；4－钢筋砼桩；5－灌浆锚索；6－悬挂式钢筋砼墙；7－扶壁；8－挡土墙；9－钢筋砼护墙改善滑坡力学条件的方法支挡（4）改善滑带土的性质采用焙烧法、灌浆法、孔底爆破灌注混凝土、砂井、砂桩、电渗排水及电化学加固等措施改变滑带土的性质，使其强度指标提高，以增强滑坡的稳定性。锚索桩与板墙重力式挡土墙锚杆支护边坡支护灌浆加固崩塌形成机理示意图7.2崩塌在陡峻的斜坡上，巨大岩块在重力作用下突然而猛烈地向下倾倒、翻滚、崩落的现象，称为崩塌。气候条件、地震、地表水的冲刷、人为因素7.2.1崩塌形成条件:地形>45°脆性岩石或上硬下软高陡裂隙湖北省远安县盐池河磷矿1980年山崩7.2崩塌崩塌破坏7.2.2崩塌的防治崩塌的治理应以根治为原则，当不能清除或根治时，可采取下列综合措施：（1）遮挡:可修筑明洞、棚洞等遮挡建筑物使线路通过。（2）拦截防御:当线路工程或建筑物与坡脚有足够距离时，可在坡脚或半坡设置落石平台、落石网、落石槽、拦石堤或挡石墙、拦石网（如图所示）。（3）支撑加固:在危石的下部修筑支柱、支墙。亦可将易崩塌体用锚索、锚杆与斜坡稳定部分联固（如图所示）。（4）镶补勾缝:对岩体中的空洞、裂缝用片石填补、混凝土灌注。（5）护面:对易风化的软弱岩层，可用沥青、砂浆或浆砌片石护面。（6）排水:设排水工程以拦截疏导斜坡地表水和地下水。（7）刷坡:在危石突出的山嘴及岩层表面风化破碎不稳定的山坡地段，可刷缓山坡。7.2.2崩塌的防治棚洞明洞2016年5月8日5时许，福建省泰宁县池潭村发生泥石流，冲毁了池潭水电厂扩建工程施工单位生活营地和池潭水电厂厂区办公大楼，致41死14伤。7.3泥石流灾前卫星照片灾后卫星照片7.3泥石流泥石流的危害泥石流危害城镇泥石流危害城镇泥石流的危害泥石流危害村庄泥石流的危害泥石流冲毁屋舍泥石流的危害泥石流危害江河泥石流的危害泥石流危害道路泥石流的危害泥石流毁坏桥梁问题？什么是泥石流？它是如何形成的？有何特性？如何防治？内容提纲7.3.1泥石流及其危害7.3.2泥石流形成条件7.3.3泥石流基本特征7.3.4泥石流的分类7.3.5泥石流防治措施7.3.1泥石流及其危害与洪流区别在于泥石流流体中固体物质含量很大，有时超过水体量。泥石流（mudflow）是发生在山区的一种含有大量泥沙和石块的暂时性急水流。泥石流是山区特有的一种自然地质现象。它是由于降水(暴雨、融雪、冰川)而形成的一种挟带大量泥砂、石块等固体物质，突然爆发，历时短暂，来势凶猛，具有强大破坏力的特殊洪流。7.3.1泥石流及其危害1）突然爆发；2）流速快；3）流量大；4）物质容量大；5）破坏力强。泥石流特点7.3.1泥石流及其危害中国泥石流灾害损失统计图（1949年-1990年）7.3.1泥石流及其危害泥石流形成条件（三要素）地形条件（沟谷条件）陡峻山岳地区，顺纵坡降较大狭窄沟谷活动，便于集物、集水的地形条件。地质条件（松散固体物质来源）构造复杂、岩石风化破碎、新构造运动活跃、地震频发、崩滑灾害丛生，提供丰富的固体物源条件。气象水文条件（水动力条件）强烈的地表径流，如暴雨、冰雪融化、水体溃决，短期内形成足够的突发性水源，提供水动力条件。7.3.2泥石流形成条件（1）地形条件区域地形条件是泥石流能否形成的重要能量条件之一，是上游和山坡坡面松散固体物质所具有势能的体现，也是物质能否启动的先决条件。山高沟深、地形陡峻、沟床纵比降大、坡面多，流域面积大、汇流迅速，提供固体物、势能、加大径流强度。每一处泥石流自成一个流域。典型泥石流流域可分为形成区、流通区和堆积区三部分。Ⅰ-泥石流形成区；Ⅱ-泥石流流通区；Ⅲ-泥石流堆积区；Ⅳ-泥石流堵塞河流形成的湖泊；7.3.2泥石流形成条件1）泥石流形成区（上游）地形：山高沟深，地形陡峻，沟床纵降度大，沟床纵坡降可达30°以上。地貌：多为三面环山、一面出口的瓢状或漏斗状宽阔地段，周围山高坡陡，多为30°—60°的陡坡。坡体光秃破碎，无植被覆盖。斜坡常被冲沟切割，且有崩塌、滑坡发育。有利于汇集周围山坡上的水流和固体物质。7.3.2泥石流形成条件2）泥石流流通区（中游）为泥石流搬运通过的地段，多系狭窄而深切的峡谷或冲沟，谷壁陡峻而纵坡降较大，且多陡坎和跌水。具有极强的冲刷能力，将沟床和沟壁上的土石冲刷下来携走。当纵坡陡而顺直时，泥石流流途通畅，可直泻下游，能量大。反之，则易堵塞停积或改道，削弱能量。7.3.2泥石流形成条件3）泥石流堆积区（下游）为泥石流物质的停积场所，多位于山口外或山间盆地边缘，地形较平缓（地形坡度常小于5°）。由于地形豁然开阔平坦，泥石流动能急剧降低，最终停积下来，形成扇形、锥形或带形堆积滩。特点：地面往往垄岗起伏，坎坷不平，大小石块混杂。7.3.2泥石流形成条件（2）地质条件地质条件决定了松散固体物质的来源。泥石流发育于地质构造复杂、岩石风化破碎、新构造运动活跃、地震频发、崩塌灾害丛生地段，可为泥石流的形成提供丰富的固体物源，又因地形高耸陡峻、高差大，具有强大的动能优势。地质构造复杂→岩性破碎；高地震频发→崩、滑多发；——为泥石流提供丰富的固体物质。新构造运动活跃——地形陡峻、高差对比大——为泥石流提供势能储备。7.3.2泥石流形成条件（3）气象水文条件强烈的地表径流为爆发泥石流提供动力条件（触发因素）。集中降雨、暴雨、冰雪融化、江河溃决等地表强径流作用，使基本条件中的某一条件超过稳定强度，具备启动、携运能力，就激发泥石流。据此将泥石流划分为：暴雨型、冰雪融化型、水体溃决型。水体量决定于气候条件（暴雨型、冰雪融化型)。径流强度决定于气候（雨量、雨强）及地形条件（汇流速度）。7.3.2泥石流形成条件泥石流诱发因素岩石的风化：是引发泥石流灾害的自然原因。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中，由于破坏了山坡表面而形成的。滥采乱伐毁坏，加剧水土流失。不合理弃土、弃渣和采石。7.3.2泥石流形成条件滑坡、崩塌与泥石流的关系泥石流与滑坡、崩塌的关系十分密切，但泥石流的爆发多了一个必不可少的水源条件。滑坡、崩塌的物质经常是泥石流的重要固体物质来源。采矿弃渣也会诱发泥石流。滑坡、崩塌常常在运动过程中直接转化为泥石流，或发生一段时间后其堆积物在一定水源条件下生成泥石流。泥石流是滑坡、崩塌的次生灾害。滑坡、崩塌与泥石流有着许多相同的促发因素。7.3.2泥石流形成条件密度－决定了泥石流的流态和运动特征；结构－使泥石流具有的破坏力不同；流态－对沟床的改造能力不同；直进性－粘性泥石流具有，破坏力强；脉动性－蓄能再动，前峰破坏力极强。7.3.3泥石流基本特征（1）密度密度较大（1.2—2.4t/m3），固体物机械堆积、分选差、粒度成分悬殊，浮托力大，搬运能力强。1）密度值取决于：固体物与水体含量的相对比例；固体物中细粒成分所占比例。2）密度值沿程变化：沟谷坡降越大，冲刷力越强，可促使更多的固体物质加入。7.3.3泥石流基本特征（2）结构主要为石块、砂砾、泥浆体共同组成的格架结构。石块在浆体中呈悬浮、支撑、沉底状态。分为星悬、支撑、叠置、镶嵌等结构。泥石流冲击力依次渐强。7.3.3泥石流基本特征（3）流态受水体量与固体物质的比值及固体物质的粒径级配制约。紊动流：稀性泥石流常见流态。扰动流：粘性泥石流常见流态，流变方程以宾汉体流变方程为基础。蠕动流：粘性泥石流，流速较小，流速梯度也较小。三种流态随沟床变化可相互转换、沿程变化。7.3.3泥石流基本特征（4）直进性流体运动中受阻，所携固体物堆积，填平、抬升沟床，后阵流体便可前进。弯道超高或冲起爬高，猛然冲击而越过沟岸或摧毁障碍物，甚至截弯取直，冲出新道直奔下游。流体越粘稠，直进性越强，冲击力越大。（5）脉动性呈阵性运动。其过程类似正弦曲线，上涨曲线较下落曲线陡，以相等的时间间隔流动（阵发）。阵的前锋为高大的泥石流龙头，具极强的冲击力。一场泥石流常出现几十至上百阵。7.3.3泥石流基本特征7.3.4泥石流分类泥石流有不同的类型，不同类型的运动学特征不同，危害程度有明显差异。单指标分类按物质组成—泥水流、水石流、泥石流。按流体性质—粘性泥石流、稀性泥石流。按流域形态—标准型、河谷型、山坡型。多指标综合分类成因、物质组成、流域特征、流体性质、危害程度等因素综合考虑。泥流型泥石流7.3.4泥石流分类水石型泥石流7.3.4泥石流分类泥石型泥石流7.3.4泥石流分类泥流型泥石型≥16kN/m3，固体物质基本上由细碎屑和粘土物质所组成，粗碎屑物含量很少，甚至没有集中分布于黄土高原地区火山灰地区。≥13kN/m3，一般含有非常不均匀的石块和砂砾，粘土质细粒物质含量少，且在泥石流运动过程中极易被冲洗掉。故水石型泥石流的堆积物常为很大的粗碎屑物质。水石型≥13kN/m3，既含有很不均一的粗碎屑成分，又含有相当多的粘土质细粒物质。因具有一定的粘结性，故泥石流型泥石流的堆积物常为粘结较牢固的土石混合物。7.3.4泥石流分类含大量细粒粘土物质，固体物质含量占40%～60%，最高达80%，粘性大，重度大，容重界于18～23kN/m3；水、泥沙和石块凝聚成一个粘稠整体以相同的速度流动，具有较大的黏性和结构性；运动时呈整体层流状态，阵流明显，固、液两相物质等速运动，堆积物无分选性，常呈垄岗状。粘性泥石流稀性泥石流细粒物质少，固体物质含量占10%～40%，水量大，不能形成粘稠整体，重度小，容重界于13～16kN/m3；水和固体物质的混合物，以水为主，泥浆的流动速度大于石块的移动速度；运动时呈紊流状态，无明显阵流，固、液两相物质不等速运动，堆积物有明显的分选性。7.3.4泥石流分类标准型泥石流：流域呈扇形，其面积较大，有十几至几十平方公里，能明显地划分出形成区、流通区和堆积区。河谷型泥石流：流域呈狭长条形，形成区多为河流上游的沟谷，固体物质来源于沟谷中分散的坍滑体。沟谷中一般常年有水，故水源较丰富。流通区与堆积区往往不能明显分开，在流通区内既有冲刷，又有堆积。山坡型泥石流：流域面积较小，一般小于1km2。流域呈斗状，无明显流通区，形成区与堆积区直接相连。7.3.4泥石流分类标准型泥石流7.3.4泥石流分类河谷型泥石流7.3.4泥石流分类山坡型泥石流7.3.4泥石流分类坡面泥石流景观7.3.4泥石流分类总原则：全流域规划、统筹兼顾；大流域着眼、小流域入手；突出重点、抓住要害。三区防治重点：形成区—蓄水、固沙、护坡。流通区—减速、削能。堆积区—合理疏导。7.3.5泥石流防治措施1.形成区防治从泥石流产生基本条件（固体物、水体）和触发条件（地表径流强度）两方面考虑。排洪：使水沙分离，减小地表径流强度，降低聚流水动条件，从根本上扼制产生泥石流的动因（泄洪洞、引水渠）。固沙：控制地形切割程度，减小地表径流强度（植树造林）；护坡：减少松散固体物来源；7.3.5泥石流防治措施2.流通区防治控制固体物来源、减小地表径流强度。保护沟床：截断固体物补充源（防冲林）。拦挡：拦截固体、排液体，调整沟道形状，减小纵比降，降低流体速度，削弱运动能量（拦沙坝、谷坊）。7.3.5泥石流防治措施泥石流谷坊坝7.3.5泥石流防治措施3.堆积区防治合理疏导保畅通，固留液走。截排导：导向堆积场所，将固物堆积于适当的位置（明硐、导流堤、排导沟）。不排向江河主流；不阻滞后续流体；不与人类工程产生矛盾。1-坝和堤防2-导流堤7.3.5泥石流防治措施泥石流排导槽泥石流堆积区排导7.3.5泥石流防治措施泥石流灾害防护工程措施①稳：用排水、拦挡、护坡等稳住松散物质、滑塌体及坡面残积物；②拦：在中上游设置谷坊或拦挡坝，拦截泥石流固体物；③排：在泥石流流通段采取排导渠(槽)，使泥石流顺畅下排；④停：在泥石流出口有条件的地方设置停淤场，避免堵塞河道；⑤封：即封山育林，退耕还林。造林增加植被复盖率。7.3.5泥石流防治措施泥石流灾害综合防治措施预测、预报及救灾体系对于遭受泥石流严重威胁的居民、企业和重要工程设施,及时搬迁、疏散,受灾时有效地抢险救灾,减少灾害破坏损失。防止和削弱泥石流活动的防治体系通过生物措施和工程措施,保护和治理流域环境,消除或削弱泥石流发生条件；控制泥石流运动的防治体系采用拦挡坝、谷坊、排导沟、停淤场等工程措施,调整和疏导泥石流流通途径和淤积场地,减少灾害破坏损失；预防泥石流危害的防护工程体系修建渡槽、涵洞、隧道、明硐、护坡、挡墙、顺坝、丁坝等工程,对重要危害对象进行保护；7.3.5泥石流防治措施泥石流拦挡工程7.3.5泥石流防治措施泥石流防护工程护路明洞护路廊道7.3.5泥石流防治措施泥石流发生时如何避难？7.4地面沉降与地裂缝7.4.1地面沉降1.地面沉降的基本概念地面沉降是指地壳表面在自然因素（如火山、地震）和人为因素（如开采地下水、油气资源）的作用下，所引发的地表大规模的垂直下降的现象。其特点是以缓慢的、难于察觉的向下垂直运动为主，只有少量的或基本没有水平位移。世界各地部分城市地面沉降主要情况城市沉降面积（km2）最大沉降量（m）最大沉降速率（mm/年）沉降发生的主要原因上海1212.6398抽取地下水天津1352.16262抽取地下水台北2351.9020抽取地下水拉斯维加斯5001.0—开采石油墨西哥城2259.0420抽取地下水东京24204.6270抽取地下水大阪6302.88163抽取地下水西安市地面沉降变形速率示意图地面沉降引发墙面开裂海水倒灌地基不均匀沉降港口设施失效2.地面沉降的危害上海地铁工地地面沉降事故3.地面沉降的监测与防治（1）监测监测项目：大地水准测量、地下水动态监测、建筑物破坏程度的监测等基本方法：确立各个监测项目的基准点定期对各个项目进行监测并获得数据制定出相应的治理对策（2）防治预防为主，治理为辅措施合理利用地下水加强监测先期避让回灌7.4.2地裂缝1、地裂缝的基本概念地裂缝是是指地表岩层、土体在自然因素或人为因素作用下产生开裂,并在地面上形成具有一定长度和宽度裂缝的地表破坏现象。地裂缝发育的方向性和延展性地裂缝灾害的不均一性地裂缝灾害的渐进性和周期性特征2、地裂缝的形成条件按其成因构造地裂缝：地质构造作用非构造地裂缝不良地质条件人为活动因素第四纪沉积物的差异西安地裂缝成因模式3、地裂缝的危害4、地裂缝的防治防治原则：避让为主监测控制措施做好选址规划，对地裂缝发育区域予以先期避让控制人为因素的诱发作用做好地裂缝监测预报工作7.5地面塌陷7.5地面塌陷地面塌陷是指地表岩、土体在自然或人为因素作用下，向下陷落，并在地面形成塌陷坑(洞)的一种动力地质现象。7.5.1采空地面塌陷一、采空地面塌陷采空塌陷是指地下挖掘形成空间，造成上部岩土层在自重作用下失稳而引起的地面塌陷现象。采空塌陷造成大量农田损毁，地表建筑物遭受严重破坏。2、采空区地表变形的影响因素（１）矿层因素影响地表变形的矿层因素主要是矿层的埋深、厚度和倾角的变化。（２）岩性因素影响地表变形的岩性因素主要指上覆岩层强度、分层厚度、软弱岩层（３）地质构造因素影响地表变形的地质构造因素主要包括岩层节理裂隙和断层的构造。（４）地下水因素地下水活动（特别是抗水性弱的岩层）会加快变形速度、扩大变形范围、增大地表变形值。（５）开采条件因素矿层开采和顶板处置的方法，以及采空区的大小、形状、工作面推进速度等，均影响着地表变形值、变形速度和变形的形式。7.5.1采空地面塌陷3、采空区地面建筑适宜性和处理措施（１）适宜性评价采空区地表的建筑适宜性评价，应根据开采情况、移动盆地特征及变形值大小等划分为不适宜建筑的场地、相对稳定的场地和可以建筑的场地。（２）防止地表和建筑物变形的措施防止地表和建筑物变形的措施主要包括开采工艺和建筑物设计方面的措施。7.5.1采空地面塌陷二、岩溶塌陷有可溶、可透水性的岩层有溶解能力(含CO2)和足够流量的水地表水有下渗、地下水有流动的途径物质基础溶解能力流动性7.5.2岩溶塌陷地基稳定性岩溶地面塌陷指覆盖在溶蚀洞穴之上的松散土体，在外动力或人为因素作用下产生的突发性地面变形破坏，其结果多形成圆锥形塌陷坑。2、岩溶地面塌陷的防治清除填堵跨越强夯灌注填充深基础减少岩溶充填物和第四系松散土层被地下水侵蚀、搬运。7.5.2岩溶塌陷7.6地震地下深处的岩层，由于某种原因突然破裂、塌陷以及火山爆发等而产生振动，并以弹性波的形式传递到地表，这种现象称为地震。地震破坏7.6地震汶川地震7.6.1地震的基本概念1、特征前震主震余震地震术语示意图7.6.2地震成因类型及地震波（1）天然地震天然地震按其成因可划分为构造地震、火山地震、陷落地震和激发地震。1、地震成因类型（2）人工触发地震属于这种类型的地震有水库地震，深井注水地震和爆破引起的地震，它们为数甚少。而是否发生此类地震的主要原因取决于该地区是否存在大规模的地下断裂构造。2、地震波（1）体波：体波有纵波与横波两种类型横波质点振动纵波质点振动（2）面波面波有瑞雷波与勒夫波两种勒夫波质点振动瑞雷波质点振动7.6.3地震的震级与烈度震级是表示地震本身大小的尺度，是由地震所释放出来的能量大小所决定的。1、震级与烈度的关系烈度是指某一地区的地面和各种建筑物遭受地震影响的强烈程度。震级是反映地震本身大小的等级，只与地震释放的能量有关，而烈度则表示地面受到的影响和破坏的程度。基本烈度场地烈度设计烈度震级<3345678>8震中烈度1～234～56～77～89～101112震级与烈度关系表注意：一次地震仅有一个震级，但按区域距离震中的远近不同，会有多个烈度。“三水准”的抗震设防要求：“小震不坏，中震可修，大震不倒”。7.6.4建筑工程的震害及防震原则地基的液化震害软土的震陷滑坡及地裂地表开裂、喷砂、冒水，从而引起滑坡和地基失效，引起上部建筑物下陷、浮起、倾斜、开裂等震害现象地震时，地面产生巨大的附加下沉称为震陷，此种现象往往发生在松砂或软黏土和淤泥质土中防震原则建筑场地的选择软土及不均匀地基利用工程地质勘察成果，综合考虑地形地貌、岩土性质、断裂以及地下水埋藏条件等因素，即可划分对建筑物抗震有利、不利和危险等地段。采用桩基础或进行地基加固处理：如注浆法、换土法等，目的就是为了增强其承载能力，从而减小其在地震作用下的附加沉降。7.7建筑工程的震害及防震原则遥感技术在地质灾害调查中的应用可追溯到。20世纪度70年代末期。在国外，地质灾害遥感调查监测开展较好的有日本、美国、欧洲共同体等，日本利用遥感图像编制了1：5万地质灾害分布图，欧洲共同体在大量滑坡、泥石流遥感调查基础上，确定了识别不同规模、不同亮度或对比度的滑坡和泥石流所需遥感图像的空间分辨率。我国地质灾害的遥感调查起步于。20世纪80年代初，起步较晚但进展较快，是在为山区大型工程服务中逐渐发展起来，并快速推广到铁路及公路选线中。国土资源大调查工作开展以来，航测遥感中心利用数字地质灾害技术先后完成长江三峡库区、青藏铁路沿线、喜马拉雅山地区、川东等地近40万km2的地质灾害专项遥感调查工作2005年以来，水环部在1：5万地质灾害详细调查中广泛采用了遥感技术，以SPOT—5数据进行区域覆盖，重点区采用了1m以上的高分辨率数据覆盖。本节主要介绍滑坡、泥石流灾害遥感地质调查与监测。7.7.1基本原理地质灾害遥感调查与监测主要通过对遥感影像图的目视解译及计算机辅助制图来实现。地质灾害大多具有明显的形态特征，并和背景岩石或地层有一定的色调差异和纹理区别。另外，地貌、植被及景观生态等也可以作为地质灾害判定的间接标志。地质灾害遥感调查是利用遥感信息源，通过人机交互的方式，以目视解译为主、计算机图像处理为辅，将遥感解译成果与现场验证相结合，并结合其他非遥感资料进行综合分析、多方验证，最终判读圈定地质灾害的分布、规模、形态特征及孕育背景，评价其可能的影响区域及对象，为地质灾害相关工作提供基础资料。7.7.2技术特点1）遥感调查技术从高空对大范围地区或个体地质灾害进行探测，能够获取区域或个体地质灾害的宏观全貌特征。2）遥感调查技术不受地面条件的限制，在自然条件恶劣的地区，比地面调查具有更高的安全性、可行性和工作效率。3）遥感调查技术能快速对同一地区进行多时相数据采集，及时获取最新数据。利用多时相遥感调查，可以动态反映调查区地质灾害的动态变化情况，对地质灾害发展状况进行监测（低空无人机为数据的获取提供了便利）。7.7.3滑坡遥感解释在遥感图像上显示的特定的色调、纹理及几何形态组合，被称为滑坡识别的直接标志；而滑坡造成的地形地貌、植被、水系及景观生态等的异常突变，可以称为滑坡识别的间接标志。大多数滑坡发生后，可以形成一些在遥感图像上能够明显被识别的影像特征。在形态上表现为圈椅状地形、双沟同源、坡体后部出现平台洼地，与周围河流阶地、构造平台或与风化差异平台不一致的大平台地形，“大肚子”斜坡、不正常河流弯道等；原地层的整体性被破坏，一般具有较强的挤压、扰动、松脱等现象，岩（土）体破碎，地表坑洼不平；滑坡体后部出现镜面、峭壁或陡峭地形等。具体到每个滑坡，其识别标志往往只有其中一个或者几个。远程滑坡经过长距离运移已面目全非，基本不再具有上述影像特征。受遥感图像空间分辨率所限，其他一些在现场常见的马刀树、醉汉林、擦痕、建筑物变形等滑坡的细微特征，在目前的遥感图像上往往表现不明显。滑坡的遥感解译标志不能一概而论，多数不是看一眼就能识别的，地质环境条件的不同、滑坡发生时间的长短、滑坡运移距离的大小等因素使滑坡体在遥感图像上表现的影像特征有较大差别。7.7.4泥石流遥感解释泥石流的三大要素是物源区、流通区、堆积区。泥石流的物源区岩石破碎、物源丰富，在遥感图像上表现为冲沟发育、植被不发育、第四纪松散堆积物较多。流通区往往有陡坡地，形成新鲜的碎屑流。