第八章--地质灾害

1第八章地质灾害一．地质灾害概述二．地震灾害三．火山喷发灾害四．斜坡变形破坏地质灾害五．岩溶地面塌陷六．地裂缝《环境地质学》第八章地质灾害28.1地质灾害概述一、地质灾害的定义及其内涵定义：地质灾害是指由于地质作用（自然的、人为的或综合的）使地质环境产生突发的或累进的破坏，并造成人类生命财产损失的现象或事件。特点：突发性、多发性、群发性和渐变影响持久。《环境地质学》第八章地质灾害3一、地质灾害的定义及其内涵地质灾害的内涵：致灾的动力条件：地质作用包括内动力地质作用、外动力地质作用及人为地质作用。灾害事件的后果：只有对人类生命财产和生存环境产生影响或破坏的地质事件才是地质灾害。《环境地质学》第八章地质灾害4灾变：如果某种地质过程仅仅是使地质环境恶化，并没有破坏人类生命财产或影响人类的生产、生活环境，只能称之为灾变。区分地质灾害与灾变《环境地质学》第八章地质灾害5二、地质灾害的类型及其特征（一）地质灾害分类地质灾害的灾种范围大致有两种观点：一是把由地质作用引起或地质条件恶化导致的自然灾害都划归为地质灾害，主要包括地震、火山、崩塌、泥石流、滑坡、地面沉降、地裂缝、土地荒漠化、海水入侵、部分洪水灾害、海岸侵蚀、地下水水位升降、水土环境异常与地方病、矿井突水溃沙、岩爆、煤与瓦斯突出、冻土冻融、水库淤积、水库及河湖塌岸、水库渗漏、特殊土类灾害、冷浸田等近30种灾害。《环境地质学》第八章地质灾害6二、地质灾害的类型及其特征（一）地质灾害分类二是仅限于以岩石圈自然地质作用为主导因素而形成的自然灾害，主要包括地震、火山、崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷、地面沉降、地裂缝、海水入侵、特殊土类灾害等十几种。《环境地质学》第八章地质灾害7二、地质灾害的类型及其特征（一）地质灾害分类a.按空间分布状况分：《环境地质学》第八章地质灾害陆地地质灾害海洋地质灾害地面地质灾害地下地质灾害海底地质灾害水体地质灾害地质灾害8b.按灾害的发生原因9C、按地质环境或地质体变化的速度：突发性地质灾害：主要有火山、地震、崩塌、滑坡、泥石流等。缓慢性地质灾害：主要有水土流失、土地沙漠化、土壤盐碱化等。《环境地质学》第八章地质灾害10二、地质灾害的类型及其特征（二）地质灾害特征1.地质灾害的必然性与可防御性地质灾害是地球物质运动的产物，是地壳内部能量转移或地壳物质运动引起的。2.地质灾害的随机性（不确定性）和周期性（地质作用的周期性）3.地质灾害的突发性和渐进性4.地质灾害的群体性和诱发性5.地质灾害的成因多元性和原地复发性《环境地质学》第八章地质灾害11四川汶川地震引发的地质灾害影响或持续10年•2009年2月11日四川省国土资源厅厅长宋广齐在全省地质灾害防治会议上：强烈地震使极重灾区的山体普遍受到破坏，一些山体开裂的裂缝延伸长数百米，大量崩塌、滑坡积累了数十亿立方米的松散沉积物，地震灾区的一些滑坡、崩塌体、危岩体目前仍处于高位、高危状况，具有突发性强，势能大，摧毁力强，影响范围广的特点，可造成巨大的人员伤亡和财产损失。126.地质灾害的区域性7.地质灾害的破坏性和建设性8.地质灾害的复杂性和严重性9.地质灾害人为成因的日趋显著性10.地质灾害防治的社会性和迫切性《环境地质学》第八章地质灾害13三、中国地质灾害的空间分布规律东西分区、南北分带：海拔4000m以上的青藏高原、寒冻作用普遍，冻胀、融沉、泥流、雪崩等灾害发育；（高原区）第一级和第二级阶梯地貌过渡带，地形切割强烈，山地地质灾害，如滑坡、崩塌、泥石流、水土流失分布广泛，灾度也高；（中部地区）西北诸省土地荒漠化作用强烈；东部平原除土地盐渍化外，地面沉降、岩溶塌陷、地裂缝广泛发育，沿海诸省，海水入侵、海岸侵蚀等强烈发育。《环境地质学》第八章地质灾害148.2地震灾害地震是地壳运动的一种形式。岩石圈物质在地球内动力作用下产生构造活动而发生弹性应变，当应变能量超过岩体强度极限时，就会发生破裂或沿原有的破裂面发生错动滑移，应变能以弹性波的形式突然释放并使地壳振动而发生地震。《环境地质学》第八章地质灾害15一、地震活动概述（一）地震波《环境地质学》第八章地质灾害体波纵波又称初波（P波，PrimaryWave），固体或液体介质。横波又称为次波（S波，SecondaryWave），固态介质。勒夫波（Lovewave)，水平面上作水平振动；瑞利波(Rayleighwave)，垂直的平面内作椭圆运动，与P波的辐射有关。面波1617地震波监测结果示意图18（二）地震的类型按原因：天然地震：主要有构造地震、火山地震和塌陷地震；人为地震：主要有水库地震、深孔注水地震和爆破地震等。19（二）地震的类型1.构造地震地壳运动过程中，在地壳不同部位受到力的作用，在构造脆弱的部位容易发生破裂和错动而引起地震，这就是构造地震。全球90%以上的地震属于构造地震。构造地震主要由断层引起。由内能转化为位能（柔性变形和断裂），再转化为动能，最后释放能量的过程。《环境地质学》第八章地质灾害20（二）地震的类型2.火山地震主要是由于地下岩浆的冲击或强烈爆炸产生断层并导致地层的移动。位于现代活动火山带上的意大利、日本、印度尼西亚等国及堪察加半岛等最容易发生火山地震。特点：震源常局限于火山活动地区，震源深度一般不超过10km，地震震级较小，影响范围不大。火山地震数量不多，约占全球地震总数的7%。《环境地质学》第八章地质灾害21美国里道特火山位于阿拉斯加南部港口城市安克雷奇西南约180公里处，海拔超过3000米《环境地质学》第八章地质灾害22里道特火山最近一次喷发是在1989年12月，喷发共持续了约4个月《环境地质学》第八章地质灾害23（二）地震的类型3.塌陷（陷落）地震主要是在重力作用下，由于块体运动或地面、地下塌陷引起的。主要发生于可溶性岩石分布地区，矿井下面以及山区。特点：陷落地震的震源相浅，影响的范围小，震级也不大，因而传播不远。这种地震为数很小，约占地震总数的3％。《环境地质学》第八章地质灾害24（二）地震的类型4.诱发地震采矿、地下核爆破以及水库蓄水或向地下注水等人类活动均可诱发地震。•爆炸的地震能触发沿断层附近应力的释放，共已知的作用半径为10—20km。•作为一种解释，一般认为岩石内液压的增加会引起岩石内巴有应力朗的释放。•主要是大坝建成后水库蓄水所造成的地壳负荷所引起的。美国亚利桑那州和内华达州胡佛大坝后的米特(Mead)水库，在蓄水后的10年内，该地区发生了数以百计的小地震。这种地层一般是在水库蓄水达到一定时间后发生的，多分布在水库下游或水库区。有时在水库大坝附近发生的趋势是最初地震少而小，以后逐渐增多，强度加大，出现大震，然后再逐渐减弱《环境地质学》第八章地质灾害25（三）地震震级与地震烈度地震能否使某一地区建筑物受到破坏取决于地震能量的大小和该建筑物区距离震中的远近。地震能量大小：震级（M，magnitude）震动强烈程度：烈度（I，intensity）《环境地质学》第八章地质灾害261.地震震级地震震级以地震过程中释放出来的能量总和来衡量，释放出来的能量越大则震级越高。震级通常根据发明它的地球物理学家查尔斯里希特的名字命名为里氏震级。震级的计算是取距震中100km处由标准地震仪记录的地震波的最大振幅的对数值一次地震只有一个震级，8.9级，地震释放能量越大，震级越高。《环境地质学》第八章地质灾害27（三）地震震级与地震烈度2.地震烈度指地面及各类建筑物遭受地震破坏的程度，高低与震级大小、震源的深浅、震中距离、地震波的传播介质以及地震区地质构造等条件有关。同一次地震在不同的地点可产生不同烈度的后果。一般来说，距震中越近，烈度越大。相同烈度点的连线称为等震线。《环境地质学》第八章地质灾害28•对于一次特定的地震对于特定地区人们的影响而言，烈度与震级相比则是一种更加直接的指示者。•19世纪80年代，意大利的罗西(M.S.deRossi)和意大利的福列尔(F.A.Forel)提出世界上第一个烈度表。1902年意大利的麦卡里(Mercalli)制订了划分得更为细致的烈度表。•目前在美国使用广泛的是修正的麦卡里地震烈度表(表4—4)。29303132我国地震烈度表3334（四）地震的时空分布规律1.地震活动的周期性地震活跃期（地震活跃幕）、地震平静期，•例如，统计全球1904—1976年发生的大于等于7级的地震，大致可以划分出三个地震活跃期、二个相对平静期，每个活跃期约为20年，平静期为10年左右35•例如，统计全球1904—1976年发生的大于等于7级的地震，大致可以划分出三个地震活跃期、二个相对平静期，每个活跃期约为20年，平静期为10年左右36（四）地震的时空分布规律2.地震活动的空间分布垂直分布：是指震源深度在垂直剖面上的变化规律。地表平面分布：是震中在地表的地理位置上的分布规律。37类型震源的深度发震次数占全球地震总数的百分数释放能量占总释放能量的百分数浅源地震0～70km(30km)72.5%85%中源地震71～300km23.5%环太平洋地震带和地中海喜马拉雅地震带12%深源地震300km4%环太平洋地震带3%地震的垂直分布38（四）地震的时空分布规律2.地震活动的空间分布地震集中的地带称为地震带，包括环太平洋地震带、欧亚地震带（地中海喜马拉雅地震带）、大洋中脊地震带和大陆裂谷地震带。3940•全球约80%的浅源地震、90%的中源地震和几乎全部深源地震都发生在环太平洋地震带，地震释放的能量约占总释放能量的80%。•欧亚地震带为全球第二大地震带，释放能量约占全球地震能量的15%。此带以浅源地震为主，在帕米尔、喜马拉雅分布有中源地震，深源地震分布于印尼岛弧。41•大洋中脊地震带主要分布于各大洋的中部地带。多有地震仅产生于岩石圈内，震源深度小于30k，震级绝大多数小于5级。•大陆裂谷地震带也多发浅源地震，主要发生在东非大裂谷、红海地堑、亚丁湾、死海、贝加尔湖及夏威夷群岛等地区。428.2地震灾害二、地震轰动对人类的影响地震是一种突发性的地质灾害，对人类及其生存的环境有着巨大的影响，使地球表面发生剧烈变化、破坏原有的地形地貌，同时对人类生命财产构成危害和损失。434445二、地震活动对人类的影响（一）地震效应在地震影响范围内，地壳表层出现的各种震害及破坏现象称为地震效应。对于工程建筑物来说，地震效应大致可分为场地破坏效应和强烈震动效应，它与场地工程条件、震级大小和震中距等因素有关。46场地破坏效应按形成条件和对建筑物的破坏形式与规模划分为：地面破裂效应斜坡破坏效应地基基底效应地震导致岩土体直接出现断裂或地裂，跨越断裂或断裂附近的建筑物及道路、各种管线会因此而发生严重破坏。地震导致斜坡岩土体失去稳定，触发各种斜坡变形或破坏，引起斜坡地段的建筑物破坏，称为斜坡破坏效应。因地震而引发的崩塌、滑坡、溜滑等均属于斜坡破坏效应。主要表现为地震使地基岩土体产生振动压密、液化、变形或移位而导致地基承载力下降以致丧失，由此造成建筑物的破坏。地基强烈沉降或不均匀沉降地基水平滑移砂土地基液化472.强烈地振动破坏效应地振动破坏效应是反应地震波直接建筑物破坏的现象，包括建筑物的水平滑动、晃动及共振等造成的破坏，这是地震效应中的主要震害，约95%的人员伤亡和建筑物破坏是由强烈地振动直接造成的。地震力对建筑物的作用：荷载地震周期对建筑物的影响：48（二）地震灾害地震灾害按其与地振动关系的密切程度和地震灾害要素的组成可分为：源于地震的原始效应，是地震动直接造成的灾害，如房屋倒塌、地震喷沙冒水等。泛指由地震运动过程的结果而引起的灾害，如地基失效引起的建筑物倒塌、地震使水库溃坝而发生的水灾、地震海啸引起的水灾等。地震原生灾害地震次生灾害49（二）地震灾害1.地表错动和地裂缝（断层）2.破坏地面建筑物震中附近振动最大，也就是破坏最严重的地区，就是极震区。房屋、桥梁、水利设施、地下管道、水坝、涵洞等3.砂土液化在地震力作用下，饱水沉积物和表土的突然振动或扰动能够使看似坚硬的地面变成液化的流沙，砂粒悬浮于水中，土体完全丧失强度和承载能力。砂水悬浮液在上覆土层压力作用下