防灾减灾科学与工程 课件全套 第1-12章-绪论、地震灾害-大坝工程安全与病害防治

第1章绪论目录1.1自然灾害与工程安全1.2防灾减灾学科发展历史1.3课程任务与内容目录1.1自然灾害与工程安全1.2

防灾减灾学科发展历史1.3

课程任务与内容认识自然灾害什么是自然灾害？定义：自然灾害是指对人类生存造成危害或损害人类生活环境的自然现象类型：气象灾害，如干旱、洪涝、台风、冰雹、暴雪、沙尘暴；地质灾害，如火山喷发、地震、山体崩塌、滑坡、泥石流；海洋灾害，如风暴潮、海啸；以及森林草原火灾和重大生物灾害等2020年江西洪涝灾害2019年贵州水城山体滑坡2024年四川甘孜雅江森林火灾第1章绪论1.1自然灾害与工程安全4认识自然灾害什么是自然灾害？第1章绪论1.1自然灾害与工程安全防灾减灾科学内涵：自然-人类-工程的共生关系自然灾害对人类生命财产与生产生活会造成不同程度的损害，影响到人与自然之间的和谐共生以及人与生产活动之间的协调发展自然灾害体现了人与自然之间的矛盾，具有自然和社会双重属性，是人类过去、现在和未来面临的严峻挑战之一5在全球气候变化的背景下，局部地区及全球范围内频繁出现极端气候事件，其强度和频率也不断增加，这使得全球自然灾害的发展呈现出新的特征中国70%以上的城市和50%以上的人口分布在气象、地震、地质和海洋等自然灾害严重的地区，这些灾害严重制约了国民经济的可持续发展，且自然灾害发生频率和严重程度均呈上升趋势，重大自然灾害乃至巨灾时有发生，整体形势严峻复杂，灾害风险进一步加剧第1章绪论时间地点里氏震级死亡人数受灾人数(万人)经济损失(亿美元)备注2001.01.26印度古吉拉特邦7.82.5万10021/2004.12.26印度洋9.028万17099诱发海啸2005.03.28印度尼西亚苏门答腊8.51,0005/诱发海啸2005.10.08巴基斯坦克什米尔7.67.3万30018/2008.05.12中国汶川8.06.9万4,555120次生灾害2010.01.13海地7.322万13078/2011.03.11日本三陆冲9.02.6万5151,400导致核泄漏、诱发海啸2013.04.20中国雅安7.019615259.8/2015.04.25尼泊尔8.18,786350/2018.09.28印尼中苏拉威西省7.42,09116.6诱发海啸2000年以来全球发生的典型大地震事件1.1自然灾害与工程安全62020年6月17日3时20分，四川省丹巴县半扇门镇梅龙沟突发泥石流灾害泥石流阻断小金川河形成堰塞湖，导致G350烂水湾段道路中断及阿娘寨村山体滑坡，下游6个乡镇17个村、4所学校、3所卫生院、2座寺庙受到威胁灾害引发13处泥石流和1处滑坡，导致G350线路基损毁7.7公里、河堤损毁约32公里、耕地受损718.1亩，阿娘沟一村和关州村房屋被冲毁，梅龙电站损毁典型案例之一：2020年“6∙17”丹巴泥石流灾害第1章绪论1.1自然灾害与工程安全沟口堰塞坝河岸沿线路基损毁下游受损房屋72024年5月1日，梅大高速大埔往福建方向K11+900m广东省梅州市大埔县茶阳镇茶阳路段出口方向2公里左右）附近发生路面塌陷受灾路面塌方长约17.9米，面积约184.3平方米，共发现23辆车陷落，52人死亡，30人受伤典型案例之二：2024年“5∙1”梅大高速路面塌方灾害第1章绪论1.1自然灾害与工程安全高速断道陷落车辆应急救援情况8目录1.1

自然灾害与工程安全1.2

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课程任务与内容第1章绪论1.2防灾减灾学科发展历史概念萌芽与倡导阶段一科研起步与探索阶段二防灾体系建设与发展阶段三现代化科技减灾创新阶段四防灾减灾作为一门综合性学科，其发展历程是人类社会与自然灾害长期斗争的缩影，体现了人类对自然规律认识的不断深化和技术手段的持续进步10第1章绪论1.2防灾减灾学科发展历史阶段一：概念萌芽与倡导中国古代虽然没有现代意义上的防灾减灾学科，但先民们在与自然灾害的斗争中积累了丰富的经验，形成了朴素的防灾观念这些观念多基于宗教信仰、天文观测和世代相传的经验总结，例如，中国古代的治水文化，以大禹治水为代表，体现了通过工程手段治理洪水的智慧大禹治水都江堰水利工程11第1章绪论1.2防灾减灾学科发展历史阶段二：科研起步与探索20世纪初至中期，随着气象学、地质学、水文学等相关学科的发展，我国开始尝试将科学方法应用于防灾减灾领域一些科研机构和高等院校开始设立相关专业，科研人员对各类自然灾害的成因和规律进行了初步探索，防灾减灾工作逐渐从经验总结向科学预测转变1954年中国第一座大型山谷水库-官厅水库的建设1916年农商部地质研究所教员12第1章绪论1.2防灾减灾学科发展历史阶段三：防灾体系建设与发展改革开放后，我国开始加快防灾减灾体系建设，政府成立了专门的防灾减灾机构，制定了相关政策和规划，推动防灾减灾工作的制度化、规范化防灾减灾学科体系逐步完善，涵盖了灾害监测预警、风险评估、应急管理、灾后恢复等多个领域，还建立了一批国家级和省级防灾减灾重点实验室和工程技术研究中心同济大学土木工程防灾减灾重点实验室及相关会议黄河防汛抗旱会商中心13第1章绪论1.2防灾减灾学科发展历史阶段四：现代化科技减灾创新随着信息技术的飞速发展，遥感技术、地理信息系统（GIS）、大数据、云计算等现代科技手段被广泛应用于灾害监测预警、损失评估、应急指挥等领域我国相继出台了一系列防灾减灾领域相关法律法规和政策文件，同时政府和社会各界加强了防灾减灾科普教育与宣传工作防灾减灾科普相关材料“空-天-地”一体化灾害感知体系14目录1.1

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课程任务与内容第1章绪论1.3课程任务与内容16绪论当前全球人类面临的自然灾害主要是什么？防灾减灾学科的发展对于国家经济社会发展具有什么作用？问题思考第1章你所学专业对于提升我国的防灾减灾能力有什么作用？17第2章地震灾害目录2.1地震2.2地震动特性及场地效应2.3地震灾害类型2.4地震预警2.5工程结构抗震防灾2.6地震应急与避险第2章地震灾害知识目标（1）了解地震发生的原因及其危害（2）了解地震预警的基本原理（3）了解工程结构抗震设计的方法和理论能力目标（1）掌握地震诱发次生灾害的形成机理（2）掌握地震预警的基本原理（3）熟知地震灾害紧急避险的方法【本章学习目标】目录2.1地震2.2地震动特性及场地效应2.3地震灾害类型2.4地震预警2.5工程结构抗震防灾2.6地震应急与避险第2章地震灾害2.1地震地震的发震机理地球的内部构造地球是近似于圆球的一个椭球体，赤道半径约6370km，两极半径约6357km。地球内部被距地表约60km的莫霍面（又称M面）和距地表约2900km的古登堡面（又称G面）分为三大部分：地壳、地幔和地核地壳：是地表和莫霍面之间的部分，主要由各类分布不均匀的岩石组成地幔：从地壳以下直到深度为2895km的古登堡界面为止，可分为上地幔（M面至1000km深处）和下地幔，上地幔中接近地壳的部分仍为岩石，这部分和地壳称为地球岩石圈地核：古登堡界面以下直到地心部分，距地表越深，构成物质的比重越大，压力越大，温度越高地球内部构造示例第2章地震灾害2.1地震地震的发震机理地震：指地球内某种能量的突然释放而引起的地球表面的振动。这种能量释放可能是由于地壳某些部位的突然断裂、火山的爆发或者人为原因引起的，而绝大多数的毁灭性地震是由于地壳的断裂所引起的发震机理：地球板块内部存在着许多断裂面，大的断裂面为断层，断层主要可分为正断层、逆断层、左旋断层、右旋断层、斜滑断层。断层的破裂是板块构造运动造成的结果，诱发断层发生破裂的原因（板块构造运动）可以理解为地震发生的宏观背景，断层破裂是地震发生的局部机制一些人类活动（如水库蓄水、矿井开采等）也可能导致断层岩体应力的变化，从而诱发地震有时岩层会受到地下水的侵蚀形成溶洞，当达到一定程度之后，将形成局部地层塌落，造成地面震动第2章地震灾害2.1地震地震类型地震术语震源是地球内部或者地表引起振动的地方，同时也是地震能量积聚和释放的地方震源深度为震源到地面的垂直距离震中为震源在地表面的垂直投影，有时人们也称破坏最严重的区域的几何中心为震中震中区是指发生地震时，震中及其附近的地方所在区域，也称极震区地震术语示意图震中距为地面上某点至震中的地表距离等震线为地面破坏程度相似的点连接起来的曲线等震线第2章地震灾害2.1地震地震类型按照成因：地震可以分为诱发地震、构造地震、火山地震、陷落地震等按照震源与板块位置的关系：地震可以分为板缘地震和板内地震按照地震震源深度：可以分为浅源地震、中源地震和深源地震，按照震级大小，地震可分为五类按照地震序列：地震可分为主震型地震、震群型地震和孤立性地震类型震级类型震级弱震震级＜3强烈地震6≤震级有感地震3≤震级＜4.5巨大地震震级≥8中强地震4.5≤震级＜6

地震按震级分类第2章地震灾害2.1地震地震带分布地震的地理分布受地质构造控制，因而有一定的规律，最明显的就是成带性。全球有三大地震带，即环太平洋地震带、欧亚地震带（大陆断裂地震带）和海岭地震带世界地震带示意图(1)环太平洋地震带围绕着太平洋分布，从南美洲的南端开始，沿西海岸向北延伸，到北美洲阿拉斯加，折向西经阿留申群岛、堪察加半岛、千岛群岛到日本，而后分成两支：一支沿小笠原群岛经关岛向南；一支经琉球群岛到台湾岛，再向南由菲律宾经新几内亚岛、斐济、西萨摩亚直到新西兰。其环绕太平洋一周，也把大陆和海洋分隔开来，全世界约80%的浅源地震、90%的中源地震和几乎所有的深源地震都集中在该带上，也是经常发生破坏性特大地震的区域第2章地震灾害2.1地震地震带分布地震的地理分布受地质构造控制，因而有一定的规律，最明显的就是成带性。全球有三大地震带，即环太平洋地震带、欧亚地震带（大陆断裂地震带）和海岭地震带(2)欧亚地震带（大陆断裂地震带）该地震带横贯欧亚大陆，大致呈东西向分布，西起大西洋亚速尔群岛，穿地中海、经伊朗高原，进入喜马拉雅山东端向南拐弯经缅甸西部、安达曼群岛、苏门答腊岛、爪哇岛至班达海附近与环太平洋地震带相连。该带的地震活动仅次于环太平洋地震带，地震释放的能量约占全球地震能量的15％(3)海岭地震带此地震活动带蜿蜒于各大洋中间，几乎彼此相连，该地震带的地震活动性较之前两个带要弱得多，均为浅源地震世界地震带示意图第2章地震灾害2.1地震中国地震环境地理位置：根据板块构造学说，中国位于欧亚板块的东南端，东接太平洋板块，南邻印澳板块，位于环太平洋地震带和欧亚地震带之间，有些地区本身就是这两个地震带的组成部分。因此，中国大陆受到太平洋板块向西，印澳板块向北，欧洲板块向东的挤压和推动我国地震分布特点：我国地质构造复杂，地震断裂带十分发育，地震在空间上也大致呈条带状分布，地震活动主要分布在5个地区的23条地震带上。5个地区：①台湾及其附近海域；②西南地区，主要是西藏、四川西部和云南中西部；③西北地区，主要在甘肃河西走廊、青海、宁夏、天山南北麓；④华北地区，主要在太行山两侧、汾渭河谷、阴山至燕山一带、山东中部和渤海湾；⑤东南沿海的广东、福建等地中国地震带示意图（国家地理2008年6月）第2章地震灾害2.1地震震级与烈度

第2章地震灾害2.1地震震级与烈度地震烈度地震烈度是表示地震引起的地面震动及其影响的强弱程度的一个综合指标。一般而言，震级越大，震中区烈度越大；对于同一次地震而言，距离震中区越近，烈度越大；对相同震级的地震，震源深度越浅，震中区地表烈度越大影响因素：地震震级、震源深度、震中距、地质构造、房屋建筑的结构特征等汶川地震烈度分布图（等震云图）目录2.1地震2.2

地震动特性及场地效应2.3地震灾害类型2.4地震预警2.5工程结构抗震防灾2.6地震应急与避险第2章地震灾害2.2

地震动特性及场地效应地震波及其特性(1)体波即在介质内部传播的波，根据其介质质点振动方向和波的前进方向的不同，可以将体波分为纵波（压缩波，P波）和横波（剪切波，S波）两种形式纵波传播时，介质质点的振动方向和波的传播方向一致，是由震源向外传播的压缩波。纵波一般周期短、振幅小，可以在任何介质中传播横波传播时，介质质点振动方向和波的前进方向垂直，是由震源向外传播的剪切波。横波一般周期较长、振幅较大、传播速度较慢，主要引起地面水平方向的振动，只能在固体中传播体波质点振动方式：(a)纵波;(b)横波定义：断层破裂产生的能量以波的形式从震源向地球介质的各个方向传播，称为地震波，一般认为地震波是一种弹性波，地震波按照其在地壳中传播位置的不同，分为体波和面波第2章地震灾害2.2

地震动特性及场地效应地震波及其特性(2)面波是沿介质表面（地球表面）或介质的交界面传播的波，是一种次生波。面波主要有瑞雷波（Rayleigh波）和乐夫波（Love波）。面波引起的岩石振幅随深度增加逐渐减小到零，其能量主要分布在地球表面或介质分界面附近瑞雷波传播时，介质质点在波的传播方向和地表法向组成的平面内作逆向的椭圆运动，这种运动形式被认为是形成地面晃动的主要原因乐夫波传播时，质点在与波的前进方向相垂直的水平方向运动，在地面上表现为蛇形运动瑞雷波质点振动乐夫波质点振动面波质点振动方式第2章地震灾害2.2

地震动特性及场地效应地震波及其特性两类波的差异性地震波的传播速度：纵波最快，横波次之，面波最慢纵波会引起地面的上下颠簸振动，横波到达时会引起地面的水平振动，横波携带了地震产生的大部分能量，对地表建筑物的破坏更为严重，面波的传播会加剧地面的震动通过纵波（P波）、横波（S波）和面波到达的时间差，可以推算出震中距和地震预警第2章地震灾害2.2

地震动特性及场地效应地震动及其特性定义：地震动既是地震过程中地震波经地球介质的传播而在地表形成的输出，又是引起地表工程结构产生振动的输入或激励作为地球介质的输出，地震动本身是非常复杂的空间振动过程，受震源、传播途径和场地条件的影响，包含了地震和地球介质的多种信息现在结构抗震中考虑的地震动大多只限于三个相互垂直的平动分量，即两个水平分量和一个竖向分量通常将地震动或结构响应的时间历程简称为时程地震动是一个不规则的时间过程，具有强烈的非平稳特性汶川地震卧龙台站记录到的地震时程曲线第2章地震灾害2.2

地震动特性及场地效应地震动及其特性地震动的特性可以用三个基本要素来描述：幅值、频谱、持续时间（持时）幅值是指振动强度的最大值，用以反映振动的强弱程度。一般采用地震动加速度时程、速度时程、位移时程三者之一的最大值或某种意义的等代值表示峰值加速度（PGA）是最早被用作表示震动强度的指标，由于其与震害关系十分密切，这一指标也被普遍接受和应用，但地震动加速度最大值主要反映地震动的振幅，不能反映震源的整体特性加速度时程曲线峰值加速度（PGA）第2章地震灾害2.2

地震动特性及场地效应地震动及其特性频谱是指地震动的幅值与频率的关系，通常采用傅里叶谱、反应谱和功率谱来表示震级、传播距离、场地条件和震源机制都对地震动频谱有较大影响；震级越大，震中距越远，地震动记录中低频分量越显著正弦调频信号的傅里叶幅值谱不同性质的土体对地震波的各种频率成分的放大和过滤效果不同。地震波在传播过程中，振幅逐渐衰减，高频成分容易吸收，低频成分传播的更远在震中附近或在岩石等坚硬介质中，地震动中高频成分丰富，低层建筑破坏严重距震中很远的地方，或当层厚、土壤又较软时，地震动中低频成分为主，对高层建筑十分不利第2章地震灾害2.2

地震动特性及场地效应地震动及其特性持续时间通常指地表强烈振动所持续的时间，也常称之为持时。地震动幅值相同时，振动持时越长，结构物的破坏越重现有地震动持时的定义大多数是通过对地震动记录进行直接处理而得到的，它只与地震动记录本身有关，一般称为记录持时；还有少数持时根据地震动输入下结构的反应推算得到，它不但和地面运动有关，而且还和结构物有关，称为反应持时结构或构件的破坏可分为首次超越破坏和累积损伤破坏，持时的影响主要表现在结构的非线性反应阶段，持时长时，可引起结构的累积损伤破坏第2章地震灾害2.2

地震动特性及场地效应场地地震效应场地地震效应：在地震波的作用下，由于土层软硬不同而造成地震动改变的现象，统称为场地地震效应场地地震效应可以分为两大类：第一类是地面震动效应，第二类是地面破坏效应（1）地面震动效应：场地效应的重要组成部分，地基土质条件对建筑物震害的影响十分显著，因为地震时地面的震动是从震源以地震波的形式经过多种传播介质，再通过许多种地基土的反射、滤波、放大作用，将震动的能量传递给建筑结构，从而引起建筑物的结构损伤与破坏第2章地震灾害2.2

地震动特性及场地效应场地地震效应(2)地面破坏效应地面破裂效应：震源较浅的破坏性地震引起的断层错动直达地表，导致地表错断，从而使得附近或跨越破裂带的建筑物变形或破坏地基失效效应：在建筑物地基强度很低或是地震动加速度很大的情况下，所导致的基岩土体的振动压密、下沉、液化及塑流，地基承载力会出现一定程度的下降甚至是丧失，由此所造成的建筑物破坏斜坡破坏效应：地震导致斜坡岩土体失稳，产生多种斜坡变形和破坏，引起斜坡地段的位移或破坏，斜坡破坏效应包括地震诱发的滑坡、崩塌和泥石流等，主要发生在山区或丘陵地带地面破裂效应地基失效效应斜坡破坏效应目录2.1地震2.2地震动特性及场地效应2.3地震灾害类型2.4地震预警2.5工程结构抗震防灾2.6地震应急与避险第2章地震灾害2.3

地震灾害类型直接灾害直接灾害是指强烈地震动和地面破坏作用引起的结构破坏、倒塌及城市生命线系统的损坏，是造成人员伤亡和地震经济损失的最直接原因，也是造成震后人员伤亡、工程设施毁坏、社会经济受损等灾害后果最直接、最重要的原因(1)错位、断裂强烈的地震发生时，地面断层将达到地表，地表的竖向错动将形成悬崖峭壁，地表大的水平位移将产生地形、地物的错位，挤压、扭曲将造成地面的起伏强烈的地震也会引起地面产生断裂，进而形成地裂缝，地裂缝主要有构造地裂缝和地表交错裂缝两种类型日本熊本县7.3级地震引起的土地错位四川宜宾长宁6.0级地震引起的地面断裂第2章地震灾害2.3地震灾害类型直接灾害(2)结构震损在强烈的地震中，各类建筑物将遭受到不同程度的破坏，如房屋和桥梁倒塌、水坝开裂、铁轨变形等。造成工程结构破坏的原因主要有：结构本身强度或承载力不足、结构发生共振、结构构造和布置不合理、非承重构件承载力不足、基础差异变形过大及多点输入地震导致结构内力重分布或应力集中、地基失效地震即便尚未使工程结构产生倒塌性破坏，它也会使结构构件产生裂缝和其他内部损伤，继而将影响结构的使用寿命或耐久性，因此一般需要在震后进行鉴定和加固汶川地震时建筑结构的损害汶川地震时桥梁结构的损害第2章地震灾害2.3

地震灾害类型直接灾害(3)滑坡、崩塌滑坡是指在地震动作用下，坡地尤其是陡坡岩层的强度降低，从而导致岩土体产生运动，包括土壤滑移、侧向扩张等现象，多出现在山区或丘陵地区，还出现在不稳定的人工边坡开挖面以及平原地区的河岸等崩塌是地震震动引起岩体或土体脱离母体、在重力作用下极速下滑、堆积的过程。崩塌会使建筑物甚至整个居民点遭到毁坏，使公路和铁路被掩埋，有时还会使河流堵塞形成堰塞湖，造成上游建筑物及农田淹没，在宽河谷中还会形成急湍地段日本北海道地震中的山体滑坡泸定地震中的山体崩塌第2章地震灾害2.3

地震灾害类型直接灾害(4)震陷、液化震陷是指软土在受到地震作用时土体结构遭受破坏，使土体呈现出液态并在上覆荷载的作用下将土体空隙内的水排出而发生的地表陷落液化是地震使无黏合力土壤中孔隙水压增加，导致土壤强度或刚度降低的现象。液化表现为大致水平的地面向临近的斜坡或低凹处侧向扩张，或引起陡坡上发生大规模的泥石流，或在平地上喷水冒砂，从而导致建筑物的基底、道路和生命线工程遭到破坏日本新渴道路因地震发生震陷房屋因砂土液化而产生严重倾斜第2章地震灾害2.3

地震灾害类型次生灾害地震次生灾害是指地面震动或地面破坏作用造成的火灾、水灾、毒气泄漏、瘟疫、爆炸和放射性污染等，次生灾害的损失往往大于地震的直接损失（2011东日本大地震-核泄漏）(1)火灾强烈的震动会造成炉具倒塌、漏电、漏气以及其他易燃易爆物品产生反应，发生火灾。地震时房屋倒塌、生命线系统破坏、火源失控导致起火，同时由于消防系统受损、社会秩序混乱，火势不易得到有效控制，从而酿成大灾1955的日本阪神地震造成城市大面积火灾第2章地震灾害2.3

地震灾害类型次生灾害(2)水灾形成原因主要是地震造成水库大坝或河湖堤防开裂、陷落、垮塌，使水库、河湖溃决；其次是地震引发滑坡、崩塌，进一步摧毁水库大坝、堤防或者堵塞河道，而后水库、河湖溃决地震还会造成大规模的海啸，在岸边造成巨大的灾难（2004年印度洋海啸,22.6万人死亡）汶川地震诱发唐家山堰塞湖2004年印度洋海啸,22.6万人死亡第2章地震灾害2.3

地震灾害类型次生灾害毒气泄漏造成周围草木枯死毒气泄漏防治演练(3)毒气泄漏破坏性地震中，由于剧毒气体设备、容器、管道遭到破坏，引起泄漏、扩散，使整个区及其周围形成毒害区一般在泄漏源附近和下风向，能达到中毒死亡和急性中毒浓度，造成大量人员立即死亡，或因大剂量接触毒气抢救无效而死亡数量更多的不同程度的中毒人群，丧失工作能力和自救互救能力，从而加重地震灾害第2章地震灾害2.3

地震灾害类型次生灾害(4)瘟疫地震发生后引发的烈性传染病，如鼠疫、霍乱、斑疹伤寒等地震瘟疫最容易发生流行的原因是：大量人畜死亡和环境污染，使病毒病菌滋生蔓延；灾民饥饿、寒冷、恐惧不安，抗病免疫力下降；灾区正常防疫工作受阻二十世纪东北鼠疫惨状地震后防疫消杀目录2.1地震2.2地震动特性及场地效应2.3地震灾害类型2.4地震预警2.5工程结构抗震防灾2.6地震应急与避险第2章地震灾害2.4

地震预警地震预警原理地震预警原理示意图定义：地震预警系统利用震中附近台站观测到的P波（纵波）信号对震源参数以及地震的破坏程度进行估计，并以电子通信的方式在破坏性地震波到达目标场地之前向公众发布地震预警信息，提供几秒甚至几十秒的预警时间去采取防震减灾措施第2章地震灾害2.4

地震预警地震预警原理地震预警技术的主要原理有三种：一种是利用地震波传播速度比电磁波慢，在地震发生后，发出地震警报，通知远处的人们采取避险措施另一种是利用地震波纵波（P波）和横波（S波）速度之差发出报警，由于P波速度一般约为6km/s，S波速度约为3.5km/s，在P波到达后发出报警，S波也很快到达，只能用于地震震中现场附近报警还有一种警报，那就是地震波（一般指破坏力较大的S波）达到一定阈值发出警报，这种警报是大地震警报，作为地震紧急处置使用，比如关闭水电气的阀门，列车紧急制动等等第2章地震灾害2.4

地震预警地震预警原理预警盲区原因：一是地震震源是有深度的，一般来说大地震，浅源地震多发生在10~20公里深，地震发生后地震波向各个方向传播，到达地面的地震台站需要时间；二是地震台站接收到地震信号后要进行处理，确认是大地震才发出警报，这也需要时间。预警盲区半径R0可由下式决定

式中：Δt1为P波到达台站的时间，即P波走时；Δt2为P波截取记录时间长度，取Δt2=3s；Δt3为处理、发布及信息接收等累计用时2s。Δt3是地震参数的快速产出时间，取决于系统的高度自动化和结果的可靠性。Δt23=Δt2+Δt3，是由技术系统决定的，而Δt1的大小则是由台网密度决定的第2章地震灾害2.4

地震预警地震预警模式地震预警模式分类：根据接收地震警报的对象不同，地震报警模式可以分为当地预警和异地预警根据地震报警系统发出警报的目的，报警模式又可分为守备式报警和台网式报警还有一种报警称为紧急处置警报，指当振动达到一定幅度，就发出警报，这个警报很可能是最强烈振动已经到达或者即将到达，警报提前量极小，比如仅有零点几秒或不到一秒。也有人称之为S波紧急处置报警，或S波阈值报警第2章地震灾害2.4

地震预警地震预警模式

第2章地震灾害2.4

地震预警地震预警模式S波警报、阈值警报—盲区内的警报：当地震动达到一定强度时就拉警报，这就是阈值警报，或称为阈值预警，如果地震在预警盲区内，其实也是需要警报的，是原地警报的一种，按照现在最高的水平，地震发生后5秒钟发出警报，预警盲区半径接近20公里地震断层破裂到地表和次生灾害的发生时间往往滞后于地震的强大震动，因此S波报警或阈值报警，即使是在地震预警盲区内，也会发挥一定的作用第2章地震灾害2.4

地震预警地震预警模式异地报警：异地报警是指警报接收目标对象和发出报警的地震预警设备和系统不在一个地方，当一个地震发生后地震预警系统迅速测定地震的强度和位置，然后向远方发出警报，异地报警有两种方式：一种为守备式报警，另一种为台网式报警（1）守备式报警：在某地建立一圈地震报警使用的检测地震台，对于该地区实行“保卫”，当该地区守备圈外发生地震，地震波被守备的检测地震台和台网检测，向被守备的地区发出警报（2）台网式报警：台网式预警系统实际是地震预警技术的集成，对于离开震中区域，地震预警盲区以外的地区，它主要承担异地报警功能，也可以实现当地报警，当地震发生在台网内部，在震中区附近它实际就可以承担当地报警的功能，甚至承担S波报警，目前应用最广泛目录2.1地震2.2地震动特性及场地效应2.3地震灾害类型2.4地震预警2.5工程结构抗震防灾2.6地震应急与避险第2章地震灾害2.5

工程结构抗震防灾工程抗震设防策略抗震设防思想抗震设防：是指在工程建设时对建筑物进行抗震设计并采取抗震设施，以达到预期的抗震能力。我国规范规定，对于抗震设防烈度在6度及以上地区的建筑，必须进行抗震设防尽管在大量的考察中可以发现，设防程度更高的工程结构抵抗震害的效果越好，但在实际设计时并不能过度设防。工程结构抗震设防需要综合考虑地震环境、建设工程的重要程度、允许的风险水平及要达到的安全目标和国家经济承受能力等因素，最终给出合理的决策目前国际上普遍接受的建筑抗震设防思想是，工程结构在使用寿命期内对于不同强度和频度的地震，应具有不同的抵抗能力强烈地震中结构不损坏是不可能的，但是抗震设防最低应以建筑物不倒塌为最低要求，只要不倒塌就可以最大程度地减少生命财产损失和人员伤亡，减轻灾害第2章地震灾害2.5

工程结构抗震防灾工程抗震设防策略建筑抗震基本设防目标——三水准要求第一水准：当遭受低于本地区抗震设防烈度的多遇地震影响（或称小震）时，建筑物一般不受损坏（处于弹性状态）或不需修理仍可继续使用第二水准：当遭受相当于本地区抗震设防烈度的地震影响（或称中震）时，建筑物可能损坏（局部进入塑性状态），但经一般修理即可恢复正常使用第三水准：当遭受高于本地区抗震设防烈度的罕遇地震影响（或称大震）时，建筑物不致倒塌或发生危及生命安全的严重破坏小震不坏，中震可修，大震不倒第2章地震灾害2.5

工程结构抗震防灾工程抗震设防策略建筑抗震基本设防目标——三个地震水准和基本烈度多遇地震（小震）为50年超越概率为63.2%的地震影响水平，相当于重现期为50年，对应于概率密度最大的峰值点，又称为众值烈度设防烈度地震（中震）为50年超越概率为10%的地震影响水平，相当于重现期为475年罕遇地震（大震）为50年超越概率为2-3%的地震影响水平，相当于重现期为1642-2475年三种烈度含义及其关系（概率密度曲线）基本烈度：指一个地区遭受的地震影响程度。它是指该地区一般场地条件下50年内超越概率为10%的地震烈度值，由地震危险性分析得到第2章地震灾害2.5

工程结构抗震防灾工程抗震设防策略建筑抗震基本设防目标——地震区划地震区划是对给定区域(一个国家或地区)按照其在一定时间内可能经受的地震影响强弱程度的划分，通常用图来表示《中国地震烈度区划图(1990)》《中国地震动参数区划图》(GB18306-2015)第2章地震灾害2.5

工程结构抗震防灾工程抗震设防策略抗震设防类别及标准——设防类别我国《建筑工程抗震设防分类标准》（GB50223-2008）将建筑分为四个抗震设防类别：特殊设防类(甲类)：使用上有特殊设施，涉及国家公共安全的重大建筑工程和地震时可能发生严重次生灾害等特别重大灾害后果，需要进行特殊设防的建筑重点设防类(乙类)：地震时使用功能不能中断或需尽快恢复的生命线相关建筑，以及地震时可能导致大量人员伤亡等重大灾害后果，需要提高设防标准的建筑标准设防类(丙类)：除甲、乙、丁类以外按标准要求进行设防的建筑适度设防类(丁类)：使用上人烟稀少且震损不致产生次生灾害，允许在一定条件下适度降低要求的建筑第2章地震灾害2.5

工程结构抗震防灾工程抗震设防策略抗震设防类别及标准——设防标准筑抗震设防标准是衡量一个建筑结构抗震设防要求的尺度，应符合以下要求：特殊设防类(甲类)：应按高于本地区抗震设防烈度提高1度的要求加强其抗震措施；抗震设防烈度为9度时应按比9度更高的要求采取抗震措施，同时应按批准的地震安全性评价的结果且高于本地区抗震设防烈度的要求确定其地震作用重点设防类(乙类)：应按高于本地区抗震设防烈度1度的要求加强其抗震措施；但抗震设防烈度为9度时应按比9度更高的要求采取抗震措施；地基基础的抗震措施应符合有关规定，同时应按本地区抗震设防烈度确定其地震作用第2章地震灾害2.5

工程结构抗震防灾工程抗震设防策略抗震设防类别及标准——设防标准筑抗震设防标准是衡量一个建筑结构抗震设防要求的尺度，应符合以下要求：标准设防类(丙类)：按本地区抗震设防烈度确定其抗震措施和地震作用，达到在遭遇高于当地抗震设防烈度的预估罕遇地震影响时不致倒塌或发生危及生命安全的严重破坏的抗震设防目标适度设防类(丁类)：允许比本地区抗震设防烈度的要求适当降低其抗震措施，但抗震设防烈度为6度时不应降低。一般情况下，仍应按本地区抗震设防烈度确定其地震作用第2章地震灾害2.5

工程结构抗震防灾工程抗震设防策略建筑抗震概念设计定义：根据地震灾害和工程经验等所形成的基本设计原则和设计思想内涵：选择工程场址时，应选择对建筑抗震有利的地段，避开对建筑抗震不利地段建筑的平立面设计宜简单合理，建筑的竖向体形应力求规则、均匀，避免有过大的外挑和内收，并应符合一定的高宽比要求结构材料与结构体系的选择应符合抗震结构体系的要求，结构平面布置应力求对称，竖向布置应使其刚度、强度变化均匀，避免出现薄弱层，并应尽可能降低房屋的重心多道抗震防线对抗震结构是必要的，当第一道防线的抗侧力构件在强烈地震袭击下遭到破坏后，后备的第二道乃至第三道的抗侧力构件立即接替，抵挡住后续地震动冲击，以保证建筑物最低限度的安全在确定建筑结构时，需要在结构刚度、承载力及延性之间寻求一种较好的匹配关系根据历次地震中的宏观震害经验，妥善处理非结构部件，以减轻震害，提高抗震可靠度第2章地震灾害2.5

工程结构抗震防灾结构抗震设计方法和理论设计反应谱（1）地震反应谱：单自由度弹性体系在给定的地震作用下某个最大的反应量（如最大绝对加速度Sa、最大相对速度Sv、最大相对位移Sd等）与结构自振周期的关系曲线当加速度时程和阻尼比已知时，体系的最大地震反应Sa、Sv

和Sd仅仅是体系自振周期

T

的函数地震加速度反应谱计算思路加速度响应时程曲线地震波加速度反应谱第2章地震灾害2.5

工程结构抗震防灾结构抗震设计方法和理论

地震影响系数谱曲线第2章地震灾害2.5

工程结构抗震防灾结构抗震设计方法和理论

地震影响系数谱曲线

注：括号中数值分别用于设计基本地震加速度取0.15g和0.30g的地区第2章地震灾害2.5

工程结构抗震防灾结构抗震设计方法和理论

各类建筑场地的覆盖层厚度d（单位：m）第2章地震灾害2.5

工程结构抗震防灾结构抗震设计方法和理论水平地震作用力计算方法（1）振型分解反应谱法：假定结构为多自由度线弹性体系，利用振型分解和振型的正交性原理，将n个自由度弹性体系分解为n个等效单自由度弹性体系，利用设计反应谱得到每个振型下等效单自由度弹性体系的效应，再按一定的法则将每个振型的作用效应组合成总的地震效应进行截面抗震验算多自由度弹性体系变形第2章地震灾害2.5

工程结构抗震防灾结构抗震设计方法和理论

第2章地震灾害2.5

工程结构抗震防灾结构抗震设计方法和理论水平地震作用力计算方法（2）底部剪力法：高度不超过40m、以剪切变形为主且质量和刚度沿高度分布比较均匀的结构，以及近似于单质点体系的结构，可采用底部剪力法进行抗震计算。这些结构的地震反应以第一振型为主且第一振型接近直线，因此可以等效为单自由度体系，采用结构的基本自振周期T，计算总水平地震作用，然后将总地震作用分配到各个楼层简化后的结构第一振型第2章地震灾害2.5

工程结构抗震防灾结构抗震设计方法和理论

第2章地震灾害2.5

工程结构抗震防灾结构抗震设计方法和理论水平地震作用力计算方法（3）动力时程分析方法：动力时程分析方法是将结构作为弹性或弹塑性振动系统，建立振动系统的运动微分方程，直接输入地面加速度时程，对运动微分方程直接积分，从而获得振动体系各质点的加速度、速度、位移和结构内力的时程曲线分类：分为振型分解法和逐步积分法两种。振型分解法利用了结构体系振型的正交性则但仅适用于结构弹性地震反应分析，而逐步积分方法则既适用于结构弹性地震反应分析，也可适用于结构非弹性地震反应分析优势：可以得出地震时程范围内结构体系各点的反应时间历程，信息量大、精度高缺点：计算工作量大，且根据确定的地震动时程得出结构体系的确定反应时程，一次时程分析难以考虑不同地震动时程记录的随机性第2章地震灾害2.5

工程结构抗震防灾结构抗震设计方法和理论竖向地震作用力计算方法：我国《抗震规范》规定：设防烈度为8度和9度区的大跨度、长悬臂等类似高耸结构和设防烈度为9度区的高层建筑，应考虑竖向地震作用（1）高耸结构和高层建筑该类结构的竖向自振周期较短，其反应以第一振型为主，且第一振型接近于直线（倒三角形），因此可采用类似于水平地震作用的底部剪力法计算高耸结构及高层建筑的竖向地震作用，即先确定结构底部总竖向地震作用，再计算作用在结构各质点上的竖向地震作用高耸结构与高层建筑竖向地震作用第2章地震灾害2.5

工程结构抗震防灾结构抗震设计方法和理论竖向地震作用力计算方法

注：括号中数值用于设计基本地震加速度为0.30g的地区第2章地震灾害2.5

工程结构抗震防灾结构减震隔震与振动控制隔震原理和方法定义：隔震是指在建筑物基础与上部结构或柱与楼板之间设置某种隔震装置，通过隔震装置损耗地震能量，减少地震能量的传递，以控制地震对上部结构的作用和隔震部位的变形，从而达到减小地震对建筑物影响的目的（1）隔震原理首先，隔震层通常具有较大的阻尼，从而使结构所受地震作用较非隔震结构有较大的衰减；其次，隔震层具有较小的侧移刚度，从而大大延长了结构物的周期，使结构加速度反应得到进一步降低，与此同时，结构位移反应会在一定程度上增加隔震原理第2章地震灾害2.5

工程结构抗震防灾结构减震隔震与振动控制隔震原理和方法（2）常用隔震装置橡胶支座是最常见的隔震装置，常见的橡胶支座分为普通叠层橡胶支座、铅芯叠层橡胶支座、石墨叠层橡胶支座、高阻尼叠层橡胶支座等类型1)普通叠层橡胶支座这种橡胶支座一般由橡胶板与薄钢板层层交错叠合而成，并通过高温硫化工艺使橡胶与钢板粘结，其中钢板边嵌于橡胶之内以防生锈。由于钢板对橡胶层的约束，这种支座在竖直方向上可以具有很高的刚度，而在水平方向的剪切变形却与纯橡胶的基本接近。因此，这种支座只能隔水平地震作用，而对竖向地震作用的隔震效果较差。另外，这种支座的荷载—位移滞回曲线狭窄，阻尼较小，常需配合阻尼器一起使用普通或高阻尼叠层橡胶支座第2章地震灾害2.5

工程结构抗震防灾结构减震隔震与振动控制隔震原理和方法（2）常用隔震装置2)铅芯叠层橡胶支座这种支座是在通常的橡胶支座上垂直钻孔，孔中填入铅芯而构成铅芯具有两个作用：一是增加支座的早期刚度，减小支座系统的变形，有利于结构在风和小震作用下保持稳定性；另一个则是耗散地震能量。这种铅芯橡胶支座，集隔震器和阻尼器于一身，能提供饱满的水平荷载位移滞回曲线，阻尼较高，可独立使用铅芯叠层橡胶支座第2章地震灾害2.5

工程结构抗震防灾结构减震隔震与振动控制减震原理和方法定义：消能减震技术通过在上部结构（也称主结构）上采取合适的特殊措施，以消耗结构地震反应能量或将地震能量从主结构上转移出去，从而达到减震的目的（1）消能减震原理结构消能减震体系就是把结构物的某些非承重构件(如支撑、剪力墙、连接件等)设计成消能构件，或在结构的某些部位(层间空间、节点、联结缝等)装设消能装置。这些消能构件或消能装置在风或小地震作用下，具有足够的初始刚度，处于弹性状态，使结构物仍然具有足够的侧向刚度以满足使用要求；但出现中、强地震时，结构侧向变形不断增大，它们将率先进人非弹性状态，并且迅速衰减结构的地震反应(位移、速度、加速等)，从而保护主体结构及构件在强地震中免遭破坏，确保主体结构在强地震中的安全第2章地震灾害2.5

工程结构抗震防灾结构减震隔震与振动控制减震原理和方法

第2章地震灾害2.5

工程结构抗震防灾结构减震隔震与振动控制减震原理和方法（1）消能减震原理结构消能减震的另一种常见方式是在主结构上安装特殊的附加吸振子结构，使其在强烈地震作用下与主结构之间产生动力相互作用，以此降低主结构的地震反应而实现地震防护的目的。这种结构消能减震技术无须提供外部能量，主要通过调整结构体系的动力特性而使主结构的地震能量转移至附加子结构，由此实现主结构的减震这种减震系统的原理可用两自由度的、底层横梁上受简谐荷载作用的剪切型框架体系的受迫振动来说明：在主结构上安装吸振子结构，使其频率接近输入频率，可以消除或减小主结构

m1

的振动，从而保证主结构的安全；此外，主结构的阻尼比越小，吸振装置的减震作用越大；质量比增加，减震作用增大吸振减震原理第2章地震灾害2.5

工程结构抗震防灾结构减震隔震与振动控制减震原理和方法（2）消能减震装置1)阻尼器阻尼器又称耗能器，是一种提供运动阻力，耗散运动能量的装置。通常安装在支撑处、框架与剪力墙的连接处、梁柱连接处，以及上部结构与基础连接处等有相对变形或相对位移的地方根据阻尼器工作原理不同可分为3种基本类型：①与位移相关联的阻尼器，例如金属阻尼器、摩擦阻尼器；②与速度相关联的阻尼器，例如粘弹性阻尼器和粘滞阻尼器；③结合以上各类耗能器的耗能机制和特性，具有多种耗能机制的复合型阻尼器加劲阻尼器布置示意图X形、菱形开洞形和三角形金属阻尼器示意图第2章地震灾害2.5

工程结构抗震防灾结构减震隔震与振动控制减震原理和方法（2）消能减震装置2)消能支撑消能支撑实质上是将各式阻尼器用在支撑系统上的消能构件，包括消能交叉支撑、摩擦消能支撑、消能偏心支撑、消能隅撑和屈曲约束支撑等消能交叉支撑摩擦消能支撑节点屈曲约束支撑第2章地震灾害2.5

工程结构抗震防灾结构减震隔震与振动控制减震原理和方法（2）消能减震装置3)耗能墙耗能墙实质上是将阻尼器或耗能材料用于墙体所形成的耗能构件或耗能子结构周边耗能墙是在框架填充墙的周边填充粘性材料。强烈地震时，墙周边出现非弹性缝并错动，以消耗地震能量摩擦耗能墙是在竖缝剪力墙的竖缝中填以摩擦材料。在地震作用时，通过摩擦缝的反复错动，可以达到消耗地震能量的目的。以竖向预应力为手段，在墙顶面与梁底部接缝处做一条摩擦缝，也可以形成预应力摩擦剪力墙第2章地震灾害2.5

工程结构抗震防灾结构减震隔震与振动控制减震原理和方法（2）消能减震装置4)吸振减震装置质量系为固体的吸振减震装置有：调频质量阻尼器（TMD）、摆式质量阻尼器等质量系为液体的吸振减震装置有：调频液体阻尼器（TLD）、液压阻尼系统（HDS）、油阻尼器、质量泵等质量系同时包括固体和液体的装置：液压质量控制系统（HMS）等质量系为气体的空气阻尼器也有吸振减震的效果目录2.1地震2.2地震动特性及场地效应2.3地震灾害类型2.4地震预警2.5工程结构抗震防灾2.6地震应急与避险第2章地震灾害2.6

地震应急与避险地震发生前的基本准备（1）家庭准备制定家庭地震应急预案：明确家庭成员在地震发生时的行动指南，包括如何迅速找到安全的避难位置、如何关闭煤气、电源等准备应急物品：列出必备的地震应急物品清单，如急救包、手电筒、备用食品和水、保暖衣物等，并说明其用途和存储方法固定易倒物品：固定家具、电器等易倒物品，防止地震时造成伤害。了解避难场所：知道附近的避难场所，如公园、广场等开阔地，并了解其布局和路线，以便在地震发生时迅速撤离第2章地震灾害2.6

地震应急与避险地震发生前的基本准备（2）学校准备制定地震应急预案：针对学校的特点，制定详细的地震应急预案，包括疏散路线、集结地点、人员分工等开展地震应急演练：定期组织地震应急演练，提高师生和员工的应急避险能力加强地震知识教育：通过举办讲座、展览等活动，普及地震知识，提高师生和员工的防震减灾意识第2章地震灾害2.6

地震应急与避险地震发生前的基本准备（3）社区防震准备建立社区防震减灾网络：组织社区居民参与防震减灾活动，建立防震减灾志愿者队伍，共同维护社区安全开展防震减灾宣传：通过宣传栏、广播等方式，向社区居民普及地震知识和应急避险方法协调资源储备：与相关部门协调，储备必要的应急物资和设备，为地震应急做好准备第2章地震灾害2.6

地震应急与避险地震应急与避险方法（1）室内避险方法（1）选择合适的避难位置：在不同类型的房间内找到相对安全的位置，如坚固的家具下、墙角等。特别指出要远离窗户、玻璃等易破裂的地方，以及悬挂物、高大家具等可能倒塌的物体（2）保护重要部位：在地震发生时，应低头、用手或物品保护头部和颈部等重要部位，以减少伤害第2章地震灾害2.6

地震应急与避险地震应急与避险方法（2）室外避险方法迅速找到开阔地：在室外时，应迅速离开建筑物、树木、电线杆等高大物体，寻找开阔的空地避难，避免被倒塌物砸伤注意周围环境：在避险过程中，要避开河流、陡坡、高压线等危险区域，以防被水冲走、滑坡或触电等危险（3）特殊情况下的避险方法（1）学校、办公楼等公共场所：在这些地方，应听从工作人员的指挥，有序地撤离到指定的避难场所。避免恐慌和乱跑，防止发生踩踏事故（2）驾车途中：若在驾车途中遇到地震，应迅速减速并将车停在路边开阔地，然后下车寻找安全的避难位置。避免在桥梁、隧道等结构物下停车，以防被倒塌物砸伤第2章地震灾害思考题与习题地震发生的原因是什么？如何对地震的影响进行定量的评价？地震预警的基本原理是什么？地震发生后应如何紧急避险？第3章滑坡灾害第3章滑坡灾害知识目标（1） 理解土质以及岩质边坡的基本破坏模式及其对应的稳定性分析方法（2） 了解滑坡的分类、形成机理、前兆现象以及致灾影响（3） 了解滑坡常见的监测预警技术和防治方法能力目标（1） 掌握滑坡的破坏模式（2） 掌握条分法以及单面滑动模式的边坡稳定性计算方法（3） 了解滑坡灾害的监测、预警以及防治方法【本章学习目标】目录3.1滑坡成因与分类3.2滑坡稳定性分析3.3滑坡监测预警3.4滑坡防治措施3.5滑坡灾害应急与避险目录3.1滑坡成因与分类3.2

滑坡稳定性分析3.3

滑坡监测预警3.4

滑坡防治措施3.5

滑坡灾害应急与避险第3章滑坡灾害3.1滑坡成因与分类定义：滑坡是指斜坡土体或岩体在重力作用下失去原有的稳定状态，沿斜坡内部连续贯通的某些剪切滑动面整体向下滑动的现象危害：滑坡灾害在世界范围内广泛分布，在我国西南、西北山区和黄土高原等地区也极为发育，滑坡灾害对当地人民的生命、财产造成极大的危害（b）金沙江白格特大滑坡（2018年，西藏昌都白格村）（a）茂县特大滑坡（2017年，四川茂县新磨村）岩性条件斜坡岩土体的性质及其结构是构成斜坡的物质基础，是形成滑坡的根本条件硬质岩层：一般不易发生滑坡。但若岩土体内具有软弱破碎带或软弱的片状变质岩，且坡体倾角较陡、有地下水活动时，岩土体抗剪强度可能降低，岩层可能沿软弱面滑动软弱易风化岩层：岩体干燥时易风化形成碎屑岩；岩体潮湿时，则易发生表面溜滑黏性土层：上部地层通常较为松散，地表水易渗入；下部地层则较为致密，常形成隔水层。地表水渗入后，易在分界面形成软弱滑动面，使上部土体沿此软弱面滑动第3章滑坡灾害3.1滑坡成因与分类诱发因素地质构造条件岩土体的结构类型、结构面性状（岩层层面、断层、裂隙等）及其与坡面的关系对滑坡的发育有极大的影响当斜坡内的层面、节理、断层、片理的倾向与斜坡坡面的倾向一致时，尤其是结构面倾角大于坡角时，极易发生顺层滑坡。而对于结构面倾角小于坡角的情况，斜坡则比较稳定当斜坡内的层面、节理、断层、片理与斜坡坡面的走向一致而倾向相反时，一般不会形成滑坡当斜坡内的层面、节理、断层、片理与斜坡坡面走向呈斜交，交角越小，斜坡越不稳定第3章滑坡灾害3.1滑坡成因与分类诱发因素地形地貌条件斜坡变形和破坏多发育于深山峡谷地区，其中陡倾的岸坡是斜坡变形破坏的高发地带地貌条件决定了斜坡的形态，斜坡的坡形、坡高、坡角及坡底宽度等要素对斜坡的稳定性有直接的影响。斜坡越陡、高度越大，其稳定性越差，越易发生滑动下陡中缓上陡的坡体以及坡体上部呈马蹄状的环形地形，其汇水面积较大，在坡积层中部或沿基岩层面易发生滑动凸形山坡或凸形山嘴，在岩层倾向临空面时，可产生层面岩质滑坡，在有断层通过时，可产生构造面破碎岩石滑坡第3章滑坡灾害3.1滑坡成因与分类诱发因素水文地质条件地表水和地下水是影响斜坡变形和破坏的重要因素。水的作用会使斜坡岩土体软化，增大其中的孔隙水压力，降低斜坡岩土体材料的抗剪强度，劣化斜坡的稳定性第3章滑坡灾害3.1滑坡成因与分类诱发因素地震活动地震可松动斜坡岩土体结构，造成斜坡结构破坏，形成裂隙，降低岩土体的抗剪强度。同时地震活动会在斜坡体中形成地震惯性力，导致斜坡体下滑力增加，稳定系数降低，促使发生滑坡人类活动坡面堆载、坡脚挖方等不当的人为工程活动是诱发滑坡的主要形式破坏斜坡地表覆盖层及植被：加速斜坡岩土体风化，导致大量地表水下渗，易诱发滑坡灾害人为浸水：农业灌溉、排水管道和渠道渗漏等可加速滑坡的形成人为破坏斜坡自然排水系统：使坡体被浸湿，极易诱发滑坡第3章滑坡灾害3.1滑坡成因与分类诱发因素坡脚开挖破坏植被农业灌溉按滑坡体形成原因分类第3章滑坡灾害3.1滑坡成因与分类滑坡典型分类(1)自然滑坡：由于自然地质作用产生的滑坡(2)工程滑坡：由于人类工程活动而诱发的滑坡，主要包括工程活动诱发的新滑坡和因工程活动诱发复活的古滑坡按滑体的规模分类滑体体积小于3万m³为小型滑坡，体积在3万至50万m³之间为中型滑坡，体积在50万至300万m³之间的为大型滑坡，体积大于300万m³的为巨型滑坡按滑坡体的厚度分类滑体厚度小于6m为浅层滑坡，滑体厚度在6至20m为中层滑坡，滑体厚度超过20m的为深层滑坡按滑坡岩土体的物质组成分类第3章滑坡灾害3.1滑坡成因与分类滑坡典型分类(1)土质滑坡土质滑坡多发生于松散未固结的黏性土或砂性土斜坡上，常由暴雨、连续性降水或洪水灾害诱发。根据土的性质可分为以下类型：黄土滑坡：指不同时期、不同成因的黄土层中发生的滑坡，其最大特点在于多群集性。常见于强烈活动的中、新生代断陷盆地边缘，黄土高原水文网发育的沟谷密集区及黄土塬边黏性土滑坡：主要指第三纪至第四纪黏土、砂黏土和黏砂土层中的滑坡，常见类型包括膨胀土滑坡、坡积黏土滑坡和残积黏土滑坡等堆积土滑坡：指各类堆积物沿基岩面、不同时代或成因的堆积物界面滑动，或沿堆积体内部相对软弱带发生的滑坡按滑坡岩土体的物质组成分类第3章滑坡灾害3.1滑坡成因与分类滑坡典型分类(2)岩质滑坡岩质滑坡往往沿岩层层面、断裂破碎带、节理裂隙密集带，以及强度较低、塑性变形较强的软弱夹层发生滑动。岩质滑坡滑动规模相差悬殊，经常出现大型和巨型滑坡土质滑坡岩质滑坡按滑坡的动力学特征分类第3章滑坡灾害3.1滑坡成因与分类滑坡典型分类(1)推移式滑坡：起始滑移部位位于滑动面上部，由于上方岩土体失稳推动下部一起滑动，多具楔形环谷外貌，滑体表面波状起伏，常见于上部有堆积物分布的斜坡地段(2)平移式滑坡：滑动面上多处出现起始滑移，同时局部滑移后逐步发展连接起来(3)牵引式滑坡：起始滑移部位位于滑动面下部，主要由坡脚挖方或河流冲刷引起，下部先滑动后牵引上部下滑。速度较慢，多具上小下大的塔式外貌，表面多呈阶梯状或陡坎状，常形成沼泽地推移式滑坡平移式滑坡牵引式滑坡按滑动面与岩层的关系分类第3章滑坡灾害3.1滑坡成因与分类滑坡典型分类(1)均质滑坡：发生在层理不明显、均质的土体或岩体中的滑坡，滑动面均匀光滑，近似于圆柱面，滑坡面主要受斜坡岩土体的应力状态和抗剪强度控制，与层面无关(2)顺层滑坡：发生于非均质的成层岩土体中，沿岩层面、断层面或裂隙面等软弱结构面滑动，或坡积体沿基岩交界面及基岩间不整合面等滑动(3)切层滑坡：滑动面与岩土体层面相切，发生于岩层产状较平缓和坡面逆倾向的非均质岩层斜坡上的滑坡。滑动面在顶部陡直，常沿倾向山外的一组断裂面发生。滑坡床一般呈折线状，而滑动面一般呈圆柱形或对数螺旋曲线状按滑动面的形态特征第3章滑坡灾害3.1滑坡成因与分类滑坡典型分类(1)圆弧滑动圆弧滑动是指滑体沿着向上弯曲的滑动面（勺状滑动面）的运动，也称旋转式滑坡。这种滑动主要发生在均质土层和岩层中（如土质边坡、碎块石边坡、块体状边坡等非成层的相对均质岩土体），是回填土中最常见的滑坡类型圆弧滑动示意图工程实例（2015年，重庆巫山红岩子滑坡）按滑动面的形态特征第3章滑坡灾害3.1滑坡成因与分类滑坡典型分类(2)平面滑动平面滑动是指滑坡体沿着相对平直的滑动面（如岩层面、软弱夹层、断层面等软弱面）发生的向下和向两侧的运动，也称平移式滑坡。顺层滑坡是最典型的平面滑动形式。此类滑坡滑面的倾角通常大于滑面的内摩擦角，滑坡时不仅要克服滑面底部的阻力，还要克服滑面两侧侧壁的阻力平面滑动示意图工程实例（2009年重庆，鸡尾山滑坡）按滑动面的形态特征第3章滑坡灾害3.1滑坡成因与分类滑坡典型分类(3)楔形体滑动当边坡中存在两个与坡面呈明显倾斜且相互交切的软弱面时，岩土体会沿这两个面的交线发生楔形失稳，这种类型的破坏称为楔形体滑动。在实际工程中，楔形体滑动虽相对少见，但一旦发生，往往危害极大。因此，在边坡支护设计中应加以重视楔形体滑动示意图工程实例（2000年，西藏易贡滑坡）按滑坡的活动性分类第3章滑坡灾害3.1滑坡成因与分类滑坡典型分类(1)活滑坡指滑坡发生后仍持续活动的滑坡。其特征为滑坡后壁及两侧有新鲜擦痕，滑坡体内有开裂、鼓起或滑坡前缘有挤出等变形迹象，有的坡上有幼小树木歪斜生长(2)死滑坡指滑坡发生后一般不可能再继续活动的滑坡，坡体上一般植被生长旺盛目录3.1

滑坡成因与分类3.2

滑坡稳定性分析3.3

滑坡监测预警3.4

滑坡防治措施3.5

滑坡灾害应急与避险稳定性分析是边坡工程的关键环节，合理的稳定性分析可以确定边坡安全系数，并为后期处治方案的制定提供依据，在边坡的维护与治理过程中发挥着重要作用边坡稳定性分析主要包括两个阶段，分别为定性阶段与定量阶段定性阶段：通过工程地质勘察，对影响边坡稳定性的主要因素、可能的变形破坏模式及失稳的力学机制等进行分析，对边坡的稳定性状况及发展趋势作出定性评价定量阶段：若定性分析判定边坡不稳定或安全系数不满足规范要求，则需要进行定量分析。通常采用条分法、单面滑动分析等数值计算手段获取边坡的安全系数，进一步评估其稳定性第3章滑坡灾害3.2滑坡稳定性分析稳定性分析瑞典条分法，又称Fellenius法，是条分法中最原始、最简单的分析方法。瑞典条分法首先由Petersson（1916）提出，并由Fellenius（1936）和Taylor（1936）进一步发展完善基本假设①边坡问题为平面问题，即可取某一横剖面作为分析对象②边坡整体为均质材料，其抗剪强度服从摩尔-库仑准则；条块为刚体，即不考虑滑动土体的变形③所有条块在滑动面上同时达到极限平衡状态，且滑动面上所有点的安全系数相同④不考虑条间力，条块受到滑面提供的切向力与法向力合力作用点位于条块底部中心⑤滑动面为圆弧滑动面⑥边坡稳定性系数定义为滑动面所能提供的最大抗滑力矩与滑体所受到的最大下滑力矩之比，力矩的矩心均为滑动圆弧对应的圆心最原始的条分法—瑞典条分法第3章滑坡灾害3.2滑坡稳定性分析土质滑坡—条分法计算过程①对滑动面为圆弧形的简单黏性土边坡进行条分，在n个条块中第i个条块的受力情况由条块底面的法向力、切向力受力分析可得最原始的条分法—瑞典条分法第3章滑坡灾害3.2滑坡稳定性分析土质滑坡—条分法②在未受到其他外力作用下条块有向下滑动的趋势，则条块所受到的最大下滑力矩为③最大抗滑力矩由摩尔-库仑准则得到④不考虑地下水影响，则边坡安全系数为：边坡条分示意图条块受力示意图第3章滑坡灾害3.2滑坡稳定性分析岩质滑坡—圆弧滑动分析圆弧形破坏分析，即将边坡的潜在滑动面假设为圆弧面，是一种经典的边坡稳定性分析方法。土质边坡和较大规模的碎裂结构岩质边坡宜采用圆弧分析法计算。第3章滑坡灾害3.2滑坡稳定性分析岩质滑坡—单面滑动分析典型的单平面滑动破坏通常是滑体沿与边坡倾向大致相近的软弱结构面滑移，滑面的倾角缓于边坡角，且在边坡面出露；滑体两侧一般临空或有人工开挖的凹槽切割。单平面滑动一般需满足以下几何条件：（1）结构面走向与坡面平行或近似平行（+20°范围内）（2）结构面应在边坡面出露，即结构面倾角β须小于坡角α（3）结构面倾角β须大于该平面的内摩擦角φ（4）滑动面顶部与边坡上表面相交或者上部出现拉裂缝（5）滑体两侧存在割隙面，其对滑体的侧阻力较小，确定了滑体的侧边界平面滑动边坡模型剖面图滑动面与割隙面单位厚度边坡计算方法对于图示单平面滑动模型，滑坡体的稳定性通过滑体所受到抗滑力与下滑力比值大小进行判定：比值大于1时，边坡稳定；等于1时，边坡处于极限平衡状态；小于1时，可能发生破坏第3章滑坡灾害3.2滑坡稳定性分析岩质滑坡—单面滑动分析在滑动面无水条件下（仅考虑重力），边坡安全系数为：岩体的整体受力平衡：（1）下滑力等于岩土体重力在滑动平面切线方向上的分量γVsinθ；（2）作用在滑动平面上的法向应力为岩土体重力在滑动平面切线方向上的法向分量γVcosθ；（3）在该面上考虑摩尔-库仑准则，该滑动面能承受的极限抗滑力等于γVcosθtanφ+Ac。式中：γ——岩土体的重度，kN/m3；c——结构面的黏聚力，kPa；φ——结构面的内摩擦角，°；A——结构面的面积，m2；V——岩体的体积，m3；θ——为结构面的倾角，°第3章滑坡灾害3.2滑坡稳定性分析岩质滑坡—单面滑动分析边坡安全系数为：若结构面有水（考虑静水压力），则有：（1）张裂缝是直立的，其中充有深度为Zw的水；（2）水沿张裂缝顶部进入滑动面并沿滑动面渗透，在大气压力下沿滑动面出露处流出。（3）结构体重力为W，滑动面上水压所产生的上举力为U，张裂缝中水压所产生的推力为T，三条力线都通过结构体重心，即假定只有滑动而无转动。作用于AD与CD上的静水压力分别为：U

T目录3.1

滑坡成因与分类3.2

滑坡稳定性分析3.3

滑坡监测预警3.4

滑坡防治措施3.5

滑坡灾害应急与避险处于运动过程中的滑坡体，其内部应力应变状态会发生改变，进而产生一系列可观测到的物理现象，如坡面发生变形、开裂，坡体内部发生深部位移、形成剪切带、地下水位和孔压产生变化等第3章滑坡灾害3.3滑坡监测预警滑坡监测滑坡位移监测滑坡位移监测是滑坡监测中最重要的内容之一，一般包括地面变形监测以及深部位移和滑动面监测。地面变形监测可分为传统接触式监测技术（大地测量技术、GNSS监测技术、光纤应变监测技术等），以及非接触式监测技术（三维激光扫描、无人机摄影测量、卫星遥感测量等）两大类。接触式监测示意图(1)接触式监测技术使用一种或多种单点检测设备布置在现场进行监测，应用最广，但受地形限制第3章滑坡灾害3.3滑坡监测预警滑坡监测(2)非接触式监测技术非接触式监测技术一般无需在现场布置固定设施，能够很好地适应应急监测的需求，且更不易受地形限制三维激光扫描（TerrestrialLaserScanning，TLS）采用光电测距原理，通过发射并接收反射回来的激光脉冲信号来确定物体表面点与扫描仪的相对空间位置关系三维激光扫描获取物体的三维空间点云三维点云或模型的空间差值计算滑坡位移监测第3章滑坡灾害3.3滑坡监测预警滑坡监测无人机摄影测量是目前应用于滑坡变形监测领域的新兴技术，通过按指定航线采集滑坡体的一系列正射和倾斜相片和对应的地理坐标信息，利用运动结构恢复算法将这些相片和地理信息计算生成滑坡体的三维模型，最终导出正射影像或地理高程模型。在此基础上，结合不同时期模型的差分计算算法、亚像素偏移追踪算法，可进一步能够生成地表变形场亚像素偏移追踪算法生成二维变形场滑坡位移监测第3章滑坡灾害3.3滑坡监测预警滑坡监测空天地一体化监测是指综合运用“空基”、“天基”和“地基”监测技术对目标区域开展多参数多手段联合监测，通过各种监测方法的优势互补，实现对滑坡体的高精度全方位监测空天地一体化多源立体滑坡监测网络布设示意图滑坡位移监测星载监测平台和航空监测平台主要用于大范围或重点区域滑坡隐患的中长期监测预警，而地表和坡体内部监测手段主要用于单点滑坡隐患临滑阶段的