第二章地质灾害.

1第二章地质灾害一．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《自然灾害学概论》第二章地质灾害22.1地质灾害概述一、地质灾害的定义及其内涵定义：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、渐变影响持久《自然灾害学概论》第二章地质灾害地质灾害的内涵：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。3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:灾害与灾变四川汶川512地震：遇难：69226人受伤：374643人失踪：17923人《自然灾害学概论》第二章地质灾害4二、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、《自然灾害学概论》第二章地质灾害部分洪水灾害、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。5地质灾害分类a.按空间分布状况分：《自然灾害学概论》第二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。6b.按灾害的发生原因7C、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。《自然灾害学概论》第二章地质灾害8二、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2.地质灾害的随机性和周期性（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《自然灾害学概论》第二章地质灾害6.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9四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。10三、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）《自然灾害学概论》第二章地质灾害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。1112三大阶梯是中国地形总轮廓的真实写照。青藏高原平均海拔在4000～5000m之间，是最高一级阶梯，也是第一级阶梯；青藏高原的东面和北面则是由一系列盆地和高原组成的第二级阶梯，平均高度在1000～2000m之间；以大兴安岭-太行山-巫山-雪峰山为界，向东为海拔大多都低于500m的低山、丘陵、平原区，构成了第三级阶梯。132.2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。《自然灾害学概论》第二章地质灾害全球每年要发生500万次地震．绝大多数是人们感觉不到的小地震。大地震相对较少，其中6级以上强震每年发生10～200次；7级以上大震平均每年18次，达到8级或8级以上的巨大地震每年平均1～2次。14(一）基本概念：1、震源：地球内部发生地震的部位。2、震中：震源在地面上的投影点。3、震源深度：震源到地面的垂直距离。4、地震震级（M，magnitude）: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。5、地震烈度（I，intensity）:按一定的客观标准，表示地震对地面的影响与破坏程度的一种量度。154、地震震级：指地震能量的大小的等级(10级)。距震源100km处地震波最大振幅（μm）对数值——震级（lg10n=n)。震源释放出来的波能越大，震级越大。震级＜1级超微震；1级≤震级＜3级弱震或微震；3级≤震级＜4.5级有感地震；4.5级≤震级＜6级中强地震；6级≤震级＜7强震；≥7级大地震；≥8级巨大地震(最大为1960年智利地震8.9级)震级与烈度对应关系（参考）震级２３４５６７８８震中烈度1～2３4～56～77～89～101112相当27000颗广岛原子弹能量↓5、地震烈度：指地震对地面和建筑物的破坏程度。我国将其划分为12度。小于3度：震感弱，只有仪器能记录到；3～5度：有震感，睡觉的人惊醒，吊灯摆动，无破坏；6度：器物倾倒，房屋有轻微破坏；7～8度:房屋严重破坏，地面裂缝，人畜大量伤亡。9～10度:房倒屋塌，地面破坏严重；11～12度:毁灭性的破坏，房屋普遍倒塌，山崩地裂。6、地震波：主要包含纵波和横波。纵波(P波):振动方向与传播方向一致的波。来自地下的纵波引起地面上下颠簸振动。横波(S波):振动方向与传播方向垂直的波。来自地下的横波能引起地面的水平晃动。横波是地震时造成建筑物破坏的主要原因。由于纵波在地球内部传播速度大于横波，所以地震时，纵波总是先到达地表，而横波总落后一步。这样，发生较大的近震时，一般人们先感到上下颠簸，过数秒到十几秒后才感到有很强的水平晃动。这一点非常重要，因为纵波给我们一个警告，告诉我们造成建筑物破坏的横波马上要到了，快点作出防备。19（二）地震的类型按原因：天然地震：主要：构造地震、火山地震和塌陷地震；诱发地震：主要：水库地震、深孔注水地震和爆破地震等。201.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。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。《自然灾害学概论》第二章地质灾害212.火山地震主要是由于地下岩浆的冲击或强烈爆炸产生地层的错动引起的。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。《自然灾害学概论》第二章地质灾害特点：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%。22（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。《自然灾害学概论》第二章地质灾害特点：震源很浅，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％。4.诱发地震采矿、地下核爆破、水库蓄水或向地下注水23（三）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。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。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。24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2526•地震主要分布在环太平洋带，阿尔比斯—喜马拉雅带，大西洋中脊和印度洋中脊上。总的来说，地震主要发生在洋脊和裂谷、海沟、转换断层和大陆内部的古古板块边缘等构造活动带。1995-2001年全球4级以上地震震中分布图。27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。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。2829二、地震活动对人类的影响30二、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。1.场地破坏效应2.强烈地振动破坏效应地震波直接建筑物破坏的现象，主要震害，约95%的人员伤亡和建筑物破坏是由强烈地振动造成的。包括建筑物的水平滑动、晃动及共振等造成的破坏。•地震力对建筑物的作用：作为荷载，使建筑物发生变形和破坏。•地震周期（共振）对建筑物的影响：一般讲，建筑物约越高，自震动周期越长；距震中越远，地面震动的周期越长；长期的地基震动使较高的建筑物遭到破坏，常见到距震中较远处的高层建筑物遭受破坏的现象。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(软弱土层等）或不均匀沉降（地层岩性或层厚不同）地基水平滑移:斜坡地基砂土地基液化：是地基失效的最常见形式33（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34（二）地震灾害1.地表错动和地裂缝（断层）2.破坏地面建筑物极震区：震中附近振动最大，也就是破坏最严重的地区。房屋、桥梁、水利设施、地下管道、水坝、涵洞等3.砂土液化4.崩塌、滑坡5.海啸6.地面标高改变洪水，火灾356.地裂(右侧抬升)7.水平错断的公路3611.路塌地面裂纹地塌路面变形37喷沙冒水石破天惊扭曲的铁轨压力脊383.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状的流沙，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可冲破土层薄弱部位喷到地表，形成喷砂冒水现象。•机制：饱和的疏松粉、细砂土体在振动作用下有颗粒移动和变密的趋势，对应力的承受从砂土骨架转向水，由于粉和细砂土的渗透力不良，孔隙水压力会急剧增大，当孔隙水压力大到总应力值时，有效应力就降到0，颗粒悬浮在水中，砂土体即发生液化。地震液化的条件:1)距震中的一定距离,震级大于5级;2)地震区有未固结的具饱和水的沙层;3)沙土粒径0.021一lmm之间;4)最大液化深度可达2Om。3