《土木工程概论》课件 第14章 工程灾害及抗灾

1

工程灾害地震灾害

地质灾害风灾害

其他灾害多灾害作用2

工程结构抗灾与加固地震灾害的防治地质灾害的防治风灾害的防治城市防灾减灾3

本章小结第14章工程灾害及抗灾作为未来建筑结构领域的后备力量，新时代土木类专业在校大学生面对的是具有科学性、

社会性、复杂性、实践性和创新性特征的现代工程。·运用大工程观的视角学习土木工程的定义及基本概念，了解土木工程涵盖的内容及

土木工程要解决的问题，培养良好的防灾减灾意识、提高专业素养、增强使命感。·

以唯物辩证法分析现代工程出现的问题，将专业技术与现代工程联系起来，沿着实

践一理论一再实践的路线关注和思考自然灾害问题，理清各类灾害的产生原因及作

用机理，为尽可能有效保护人民的生命财产安全做好思想观念准备和专业知识技能储备。本章重、难点重

点：工程灾害及工程灾害的类型，各类工程灾害对工程结构的影响及对应的防治措施，

多灾害作用的影响以及建立城市生命线工程的意义难

点：各类灾害对工程结构的影响及针对灾害采取的各项措施课程思政土木大工程观地震灾害自然界中的物质变化、运动风灾害诱发因素技术事故设计、施工、管理、使用失误战争土木工程灾害土木工程灾害是指建造的工程结构不能抵抗自然环境突发荷载，或者由于设计及施工人

员的知识水平有限及当前人类知识的局限性等人为因素，导致土木工程结构失效、破坏

乃至倒塌

，从而给人类的生存和社会发展造成损害的各种现象。1

工程灾害自然灾害结构失效

破坏原因人为灾害地质灾害洪灾行为过失恐怖袭击土木工程灾害东日本地震土耳其地震唐山地震印度洋地震旧金山地震汶川地震地震灾害地震是由于板块间相互碰撞挤压，导致地壳释放能量并产生地震波的一种自然灾害现象。地震不仅造成地面破坏、建筑物倒塌以及人员伤亡，而且会引发瘟疫、

海啸、洪水和火灾等次生灾害。有历史记录的大地震给人类带来极大的人员伤亡

和经济损失，严重阻碍社会的发展。1

工程灾害●

地震的基本知识(1)震源、震中与震源深度√

震源：地震能量积聚和释放的地方，是地震波的源头√

震中：震源在地表上的垂直投影√

震源深度：震中到震源的垂直距离√

震中距：地表某点至震中的水平距离√

震中区：又称极震区，是指地震发生时震中及其附近

地方所在区域根据震源深度的不同，通常将地震分为三大类：浅源地震：·

地震震害释放能量的主要来源·

发震频率高，破坏性强，对人类

影响大1

工程灾害震源深度

震源深度

震源深度大于300km

小于70km

70-300km中源地震浅源地震深源地震1

工程灾害●

地震的基本知识(

2

)

地

震

波

、震

级

与

烈

度震源振动直接产生在地球内部传播的地震波·

周期长、振幅大·

传播速度约为横波的90%,地表附近传播·能量高于体波，地表和工程结构破坏的主要因素纵

波

横

波体

波

面

波地震波·周期较短、振幅较小，传播速度最快，

固/液体传播·质点振动方向与波传播方向一致，

能使地面上下振动，破坏性较弱·周期较长，振幅较大，传播速度较慢，

只能在固体中传播·质点振动方向与波的传播方向垂直，

能使地面发生水平摇晃，破坏性较强·地震震级与烈度的区别：对于同

一

地震，只能有

一个震级(确定的数值),而根据地震对各

地的影响程度可以划分出多个烈度区影响地震烈度的因素：·

震级、震源深度、震中距、地质结构、建筑物√地

震

震

级

：代表地震强弱的级别，是由震源

处释放能量的大小确定；震级越大，地震释

放的能量就越大√

地

震

烈

度

：某地区各类建筑物遭受一次地震

影响的强烈程度·

中国地震活动频度高、强度大、震源浅、分布广，总体呈现“西部地震频度高，东部地震影响大”

的特点。·

中国地震主要分布在五个区域>华北地区

，主要在太行山两侧、汾渭河谷、阴山-燕山一带、山东中部和渤海湾台湾省及其附近海域西北地区，主要在甘肃河西走廊、青海、宁夏、天山南北麓西南地区，主要是西藏、四川西部和云南中西部东南沿海的广东、福建等地1

工程灾害●

地震的活动及地震分布●地震发生十分突然，作用时间很短，短则十几秒钟，最多几分钟，往往让人措不及防，使人们从思想到物质上都没有做好充分的准备。在短暂的时间内，会造成建筑物倒塌，

桥梁断裂，生命线工程中断，人员伤亡，无法在短时间内组织有效的抗震救灾行动。(2).瞬时突发性

●破坏性大，成灾广泛，影响范围广。不仅会造成震中区大面积的建筑物倒塌以及大量

人员伤亡，而且会波及其他省市区域，极易引起群众恐慌。●地震发生后还会引起火灾、水灾、海啸、山体滑坡等次生灾害。同时还会造成诸如供电系统破坏，交通中断，通讯系统、网络系统瘫痪，供水、煤气、输油管道破裂等一

系列连锁反应，造成更加严重的灾害和损失。1

工程灾害●

地震灾害的特点(3).连锁性强(1).瞬时突发性1

工程灾害●

地震灾害的危害地表破坏地裂缝，地面塌陷、下沉，喷水、冒砂，河岸、陆坡滑坡等地震灾害的危害工程结构破坏地基失效，建筑下沉、倾斜

墙体开裂，基础设施受损次生灾害火灾，瘟疫，海啸，泥石流生命线工程中断，放射性物质泄漏·

中国的主要地质灾害：滑坡、崩塌、泥石流、地面沉降和地面沉陷我国地质灾害的空间分布呈现东西分区、南北分带的特征：·华北、东北、西北诸省，土地荒漠化严重·西南省区降雨多而集中，滑坡、崩塌、泥石流灾害频发·

东部平原地面沉降、地裂缝灾害显著·沿海诸省则受到海水入侵、海岸侵蚀的影响地质灾害·

地

质

灾

害是指由于自然作用或人为活动作用，对人类生命财产安全造成损失、对生态环境造成

破坏的地质作用或地质现象，如滑坡、崩塌、泥石流、地面沉降、地面塌陷、地裂缝、沙土液

化、岩土膨胀、冻融、沙漠化、沼泽化、土地盐碱化以及火山爆发等·

地质灾害的产生，既受制于自然环境，又与人类活动有关，往往是自然环境与人类活动共同作

用的结果。1

工程灾害成因和形成条件结构松散，抗剪强度和抗风化能力较低的岩、土

各种节理、裂隙、层面、断层发育的斜坡坡度大于10度，小于45度，下陡中缓上陡、上部

成环状的坡形地表水对斜坡坡脚的不断冲刷、浸泡人类工程活动，如开挖坡脚、坡体上部堆载、爆破、

矿山开采等质地坚硬的各类岩浆岩、砂砾岩以及碳酸盐岩节理、裂缝面、岩层界面、断层等坡度大于45%的高陡斜坡、山嘴或凹形陡坡地震，火山爆发，冰雪融化，地表水冲刷，人类活动山高沟深，地形陡峻，沟床纵度大的狭窄沟谷地区地表岩石破碎、软弱、易于风化的松散地质构造暴雨或长时间连续降雨、高山冰雪融化或大面积水堤

溃决等因素斜坡上的岩体和土体，在重力的作用下沿滑动面整体下滑的现象(某一滑移面

上剪应力超过了该面的抗剪强度)高陡斜坡上的岩体、土体在重力作用下，

突然地、急剧地脱离母体，并向下倾倒、

翻滚、跳动、坠落的过程带有大量泥沙、石块等固体物质的特殊

洪流，具有流速快，破坏力强，面积、

体积和流量都较大，预见性小的特点1

工程灾害地质灾害滑

坡

崩塌泥

石

流常见的地质灾害风灾害风灾是指由热带气旋、季风和龙卷风过境造成的灾害。其中，热带气旋是指发

生在热带海洋上的大气旋涡。联合国气象组织按照热带气旋中心附近的平均风

力，将其分为热带低压、热带风暴、强热带风暴、台风或飓风四个分类标准。●

风灾的危害●在风的作用下，结构与风发生共振，导致结构发生毁灭性破坏●结构在风荷载作用下发生一定程度变形，导致外饰结构脱落、破坏●风作用下，高层建筑可能会发生较大的晃动和位移，导致使用者的不适●风灾的引起暴雨或持续性强降雨，造成洪灾和海啸，危及海防工程和水利工程等基础设施，淹没农田

和房屋，造成农作物全年颗粒无收(2).对生命线工程的破坏(1).对房屋的破坏(3).对自然环境以及工农业生产的影响●供电线路的电杆以及公交车站路牌等生命线基础设施容易被刮倒，造成交通拥堵，影响道路运输1

工程灾害时间：2007年8月13日事故概况：湖南省凤凰县在建的沱江大桥

发生整体垮塌事故，22人受伤，64人遇难事故主要原因：施工工期过紧，施工方私自变更了主拱

圈砌筑程序施工中发现地质情况与原勘察资料对比

变动较大，但没有进行补充勘探主拱圈施工质量差，砌筑材料规格不符合规范要求工程管理混乱，忽视施工质量管理时间：2009年6月27日清晨事故概况：上海闵行区一栋在建的13

层住宅楼整体倾倒，造成1名工人死亡事故主要原因：楼北在短期内堆土高达10米，南侧正在开挖4.6米深的地下车库基坑，两侧压力差导使土体产生水平位移，过大的水平力超过了桩基的抗侧能力，导致房屋倾倒其他灾害(人为灾害)人为灾害是指由于设计或管理失误、漠视工程安全生产

导致建筑物在建造或使用过程中出现的安全事故1

工程灾害案例二1工程灾害多灾害作用受自然地理环境和人为因素的影响，我国不同

区域内均分布着多种灾害类型，且灾害分布范

围和危险性存在差异：√

华东地区台风、暴雨与洪水分布广泛，而且东南沿海一带地质运动较为活跃、地震频发，

危险性较高√

西南地区位于多条地震带上，且地形、地质

条件复杂多变，是地震、滑坡、泥石流多种

灾害组合频发的区域√

西北地区地形条件复杂，且位于高纬度地区，

地震、雪灾、崩塌等灾害同时发生的可能性

较

大飓风“卡特里娜”飓风“卡特里娜”带来的强风、风暴潮、巨浪、漂流

物撞击、冲刷等灾害及其组合造成了上百座桥梁破坏

倒塌东日本地震东日本大地震引起的强震、海啸、漂流物撞击、火灾等灾害及其组合，造成了重大人员伤亡，引起的海啸，造成福岛核泄漏事故汶川地震此次地震造成了四川省城镇居民住房倒塌1933万平方米、农村居民房屋倒塌635.06万间，直接经济损失8451.4亿元台风“莫兰蒂”和“利马奇”均引起了强风、暴雨、洪涝、滑坡、泥石流等灾害及其作用，造成重大人员伤亡，房屋倒塌无数，淹没农

田数万亩建立地震台网络，测量记录地震波的传播情况，

实时监测地震活动，并将数据传到监测中心地震监测中心使用设备和计算技术，收集、分析和解释地震数据并根据数据和模型进行地震预报地震预警系统通过警报、手机应用程序等方式将

预警信号发送给公众地震灾害的防治结合50多年的地震防治工作，我国确定了“以预防为主、防御与救助相结合”的防震减

灾工作方针，明确了地震监测预报、震灾预防、地震应急救灾和震灾后的重建4个环节的

综合防震思路。抗震设计·

满足建筑抗震设计规范的“三水准”

抗震设防目标，即“小震不坏、中震

可修、大震不倒”隔震与消能减震·

隔震：叠层橡胶隔震支座、滑动隔震

支座、黏滞阻尼器、黏弹性阻尼器·

消能减震：调谐质量阻尼器(TMD)

与调谐液体阻尼器(TLD)2

工程结构抗灾与加固地震监测和预报震

灾

预

防●评估和规划：进行全面的灾情评估和重建规划，确定重建优先级和需求，制定合理的重建

方案和时间表●建筑安全标准：采用更高标准的抗震设计，以确保新建筑物和基础设施的抗震性能●基础设施、住房的重建或修复：修复受损的基础设施和生命线工程，如道路、桥梁、供水系统、电力网络和通信设施等救援与搜救：迅速组织救援队伍进入受灾区域展开救援行动组织伤员救治工作：设立临时医疗点，进行伤员紧急救治，同时提供药物等支持应急物资供应：政府机构应紧急派遣运输车、直升机等交通工具运载基本生活物资恢复通信网络与信息发布：尽快恢复通信网络，确保救援指挥部与救援队伍之间的信息交流2

工程结构抗灾与加固震灾后重建地震应急救灾地震灾害的防治●防护工程：护坡、挡墙、顺坝和丁坝等●排导工程：导流堤、排导沟等●拦挡工程：栏渣坝、储淤场、支挡工程、截洪工程等●加强排水：设置排水沟渠等设施对水进行截流和疏浚●遮挡拦截：建造混凝土挡土墙、石头填筑墙、钢筋网、阻拦沟等对崩塌物进行阻止和拦截●镶补沟缝：用碎石、水泥砂浆等材料填充斜坡上的裂缝、接缝和空隙●

降低边坡坡度：山体开挖，降低边坡的高度或角度，改善边坡的稳定性●边坡人工加固：修建护坡或挡土墙；修建抗滑桩支护工程；在土体打入锚杆或锚索2工程结构抗灾与加固(3)泥石流的防治(2)崩塌的防治地质灾害的防治合理的建筑形式合理的平面形状：采用圆形或椭圆形等设计建筑物布局改变建筑形态：采用上小下大的截锥状体，局部开洞、设置阳台安装控制装置通过被动、主动以及混合控制方法减小或抑制结构的动力反应加强台风监测与预报气象卫星实时确定台风位置、方向和速度，及时发布台风预警信号建设防台风指挥系统建立防台风指挥决策系统，建立健全风灾害防灾减灾机制植树造林种植防风林带，增加植被覆盖率编制风灾影响规划运用风灾害数值模拟技术，为城市整体规划提供依据2

工程结构抗灾与加固风灾害的防治工程防治非工程防治风灾害防治措施

工程结构抗灾与加固城市防灾减灾城市生命线工程是指为保障城市正常运行和居民生

活所必需的基础设施系统，包括供水、供电、供气、

通信、交通运输等关键设施。常见的城市生命线工程措施及时发出预警信息监测灾害发生情况建立技术监测系统制定应急预案计划培训应急救援人员建立紧急调度中心设置备用通信线路建设备用水源建设备用发电站改善抗洪排涝能力加固易受灾设施识别灾害风险区域设计紧急应急通道使用抗震建筑材料采取抗震设防措施技术监测与预警系统应急响应和恢复能力合肥市城市生命线工程安全运行监测中心燃气地下空间

综合管廊安全运行监测安全运行监测灾害风险评估备份与冗余抗震设防城市消防系统安全运行监测桥梁安全运行监测电梯安全

运行监测供排水管网土木工程灾害可划分自然灾害和人为灾害两大类。自然灾害指的是自然界中的物质变化、运动

造成的损伤，包括地震灾害、地质灾害、风灾、洪灾等；人为灾害是由于设计、施工、管理、

使用失误等人为过错或某些丧失理性的失控行为给人类自身造成的损害，主要包括技术事故、

行为过失、战争、恐怖袭击等。>对于自然灾害，可以依据灾害的作用机理和诱发因素，采用相对应的防治措施，力求做到具体

情况、具体分析。同时，还可以采用多种防治方法相结合的措施，以综合治理的形式降低自然

灾害给工程结构造成的损失。对于人为灾害，要提高设计人员水平以及施工质量监管，减少施

工人员操作失误，从源头上降低人为灾害的发生。>建立健全城市生命线工程，提高城市抗灾能力和韧性。统筹城市规划、工程设计、应急管理等

多个方面，减少自然灾害和紧急情况对城市运行和居民生活的影响。并积极与相关部门、专家

和社区居民合作，努力完善城市生命线系统。3

本章小结一、单选题1.下列灾