地质灾害防治工程培训 2地质灾害防治理论与实践

地质灾害防治地质灾害防治理论与实践理论与实践晏鄂川教授晏鄂川教授博导博导教育部新世纪优秀人才支持计划获得者教育部新世纪优秀人才支持计划获得者中国地质大学（武汉）中国地质大学（武汉）[e-mail][e-mail]13871145959第1章概论第2章地质灾害与地质环境变化第3章地质灾害调查与勘查第4章地质灾害监测预警第5章地质灾害防治工程第6章地质灾害防治公共管理（1）/1地质灾害地质灾害地质灾害是由于自然或人为作用，多数情况下是二者共同作用引起的，在地球表层比较强烈地危害人类生命、财产和生存环境的岩、土体或岩、土碎屑及其与水的混合体的移动事件。第1章概论（1）/2地质环境地质环境地质环境，是与人类社会生存、生活、生产和发展密切相关的地壳外表圈层，它的上界面为起伏的地表面，下界面为人类活动影响的最大深度（约20km），在陆地范围内，相当于地壳的硅铝层。工程可行性研究初步设计和施工图设计施工监测管理区域调查勘查监理图2地质灾害防治工程的反馈体系工程地质学土体力学岩体力学水文地质学工程地质学地质灾害防治工程基础地质学工程科学矿物学岩石学地貌第四纪地质构造地质学地层学监测技术给排水工程施工工艺机械工程设计结构力学工程材料灾害社会学管理科学环境科学地质灾害防治工程师的知识体系环境地质学环境地质学工程地质工程地质学学地质工程地质工程学学生态地质生态地质学学灾害地质灾害地质学学岩土工程岩土工程学学地球地球科学科学生态学生态学环境学环境学防灾学防灾学工程工程科学科学物理力学物理力学工程地质及其相关学科工程地质及其相关学科第2章地质灾害与地质环境变化国内外地质灾害状况;地质灾害系统;地质灾害成因;地质灾害与人类文明;中国岩溶地面塌陷基本特征;“5.12”汶川地震地质灾害与地质环境安全;中国采矿引发的山体开裂崩滑灾害;黄河下游断流问题;长江中游水患区环境地质问题由于部门管理的分割，单纯地质灾害造成的直接经济损失统计尚缺乏可信的数据，估计年平均直接经济损失在50亿元以上，并有逐年增加的趋势。图31995～2007年我国地质灾害造成死亡/失踪人数对比96271568215737748588681049108011601270128886405001000150020001995199619971998199920002001200220032004200520062007(年)(人)图2-21900－2008年世界各国地震死亡人数直方图（高建国提供，2008）台湾“9.21”地震前后泥石流发生的临界降雨指标变化指标地震前地震后当日雨量（mm）115~54617~116降雨强度（mm/hr）4.69~20.81.42~9.27降雨延时（hr）9~867.5~42.52001年5月1日，重庆市武隆县山体崩滑，死亡79人类型？成因？？？松动/开裂/垮塌——崩塌现场！！！20072007年年55月月1010日，因清江水布垭水库蓄水影响，湖北省巴日，因清江水布垭水库蓄水影响，湖北省巴东县清太坪镇木竹坪村发生滑坡灾害，滑坡体积约东县清太坪镇木竹坪村发生滑坡灾害，滑坡体积约600600万万立方米，立方米，246246户户658658人紧急撤离。人紧急撤离。磨刀河堰塞湖被毁民房滑坡坝滑坡南界被毁民房地质灾害发展趋势地质灾害发展趋势在区域社会经济建设高速发展阶段，人类与地质环境相互作用程度加重导致地质灾害造成的受灾人口和经济损失绝对量是持续上升的。表220世纪70～90年代全球自然灾害损失对比*年代死亡数（104人）受灾数（108人）经济损失**（108美元）701967.41310808014.52040907919.66290*据王振耀（2004）资料整理；**按2000年可比价格计算。表220世纪50～90年代中国自然灾害损失对比*年代自然灾害年平均经济总损失（108元）泥石流滑坡年平均损失（108元）5047619.16056422.647063525.48076030.4901064*42.6*仅据1991、1992两年资料；（据杜榕桓引自马宗晋（1994），自然灾害学报，VOL.4,No.1,1995）通过采取各种减灾行动，可以实现因灾伤亡人数绝对减少，灾害损失相对社会财富增长的比例持续降低，从而实现控制地质灾害增长的趋势。经济损失总量是相对减轻而非绝对减少！地质灾害风险可接受性？不同地区不同！减灾目标图2-5中国岩溶地面塌陷发育程度分区1-岩溶塌陷不发育区；2-岩溶塌陷较发育区；3-岩溶塌陷发育区；4-古岩溶塌陷（岩溶陷落柱）发育区图2-8不同类型地区塌陷地点数的累积百分比曲线图2-9“5.12”汶川地震引发的地质灾害发育程度区划5.12汶川地震引起甘肃省天水市武山县城关镇邓家堡村滑坡险情5.12汶川地震引起甘肃省陇南成昆线徽县车站1号崩塌体堵断嘉陵江，上下游水位差10米。3号崩塌体砸坏车头引起燃烧，两人受伤。5.12汶川地震造成唐家山堰塞湖。工程处理后泄流速度达到3000立方米每秒。采矿引发山体开裂、崩塌和滑坡地质灾害的模型初步划分为：（1）顺倾（向）型——山体临空方向、开裂位移和发生崩滑的主方向与岩层倾向基本一致，以鄂西盐池河山崩和韩城电厂斜坡变形为例；（2）反倾（向）型——山体临空方向、开裂位移和发生崩滑的主方向与岩层倾向相反，以乌江鸡冠岭山崩、乌江小黄崖斜坡变形、黄石板岩山危岩体和重庆巫溪中阳村崩滑为例；（3）斜倾（向）型——山体临空方向、开裂位移和发生崩滑的主方向与岩层倾向斜交，如长江三峡链子崖危岩体等。图2-17采矿引发形成危岩体三类地质力学模型a.反倾型力学模型；b.顺倾型力学模型c.斜倾型力学模型图2-10盐池河磷矿山崩地质剖面图2-15板岩山危岩体坡体结构从全球自然格局来看，南回归线和北回归线的中低纬度区（15°~35°）多有沙漠分布，但中国的沙漠分布明显向北推了5°~10°，它反映了青藏高原的巨大阻挡作用，它是华北平原没有沙化的首要屏障，而黄土高原，特别是吕梁山脉和太行山脉则成为华北平原的第二道屏障，当然是辅助性的屏障。从地史上来看，正是由于黄河具备了大淤、大决和大徙的地质地貌条件，华北大平原才得以形成，并成为中华民族的摇篮，这也许是“灾害文明”的又一例证（刘传正，1994）。图2-19黄河流域早、中更新世湖盆及近代水系分布（据戴英生，1983）图2-21荆江河段近5000年来洪水位变化图图2-22长江中游江湖整治工程设想图第3章地质灾害调查与勘查引言;调查评价的一般程序;区域评价递进分析方法;地质灾害勘查;工程地质分析;斜坡稳定性评价;实例1意大利瓦依昂水库滑坡事件;实例2南昆铁路八渡滑坡成因机理分析;实例3宝鸡狄家坡滑坡稳定性研究发育度评价地质灾害预警与防治区划发育因子基础因子响应因子诱发因子易损因子潜势度评价危险度评价危害度评价区域地质灾害综合调查发育因子（响应因子）；基础因子；诱发因子；易损因子地质灾害信息系统GGIS（数据库、图形库）问题1回答地质灾害发育状况问题2回答孕育地质灾害的地质环境特征问题3回答某种引发因素作用下地质灾害发生的可能程度问题4回答地质灾害发生后造成的危害程度三峡成果三峡成果三峽庫區地勢图地质灾害勘查特点目的任务勘查方法工程地质分析:注意区分因素分析与机理分析地质灾害体变形破坏机理的研究：（1）地质体变形破坏特征是变形破坏机理的外在表现；（2）地质灾害发生发展的控制因素和影响因素是变形破坏机制的内外因；（3）地质体的结构构造特征是控制变形破坏机理的基础条件；（4）地质灾害体的概念模型和力学模型的抽象源于正确的破坏机理分析；（5）地质体稳定性评价及其趋势预测源于正确的破坏机理分析，只有破坏机理分析正确，才能保证确定的力学模式正确，从而选定或创立适用的计算方法；（6）变形破坏机理分析正确，才具备进入工程方案论证阶段的基础，表3-6中国特大型滑坡灾害成因类型划分序号成因类型典型实例1降雨蠕滑型长江鸡扒子、长江三峡新滩、四川宜宾兴文县久庆村、重庆巴南区麻柳嘴、四川省达州市宣汉县天台乡和青宁乡岩门等滑坡。2地震崩溃型宁夏海原地震黄土滑坡群、四川岷江迭溪地震滑坡群。3自然损伤卸荷崩滑型山西省吉县吉昌镇桥南村黄土崩滑灾害（座落型）、甘肃省东乡洒勒山滑坡（剧滑型）、四川华蓥山溪口滑坡、云南昭通头寨沟滑坡（剧滑型）、贵州省纳雍县中岭镇左家营村后山危岩崩塌。4融冻崩滑型西藏波密县易贡巨型崩滑灾害、山西阳曲县城滑坡、新疆新源县滑坡。5地下开挖崩滑型湖北宜昌盐池河磷矿山崩、乌江鸡冠岭山崩堵江灾害、重庆巫溪中阳村山崩、长江三峡链子崖危岩体。6地表切坡卸荷崩滑型四川丹巴县城滑坡险情、湖北巴东白岩沟滑坡、重庆武隆县城岩石边坡崩塌、南昆铁路八渡滑坡路上段、湖北巴东高阳寨崩塌。7水库浸润弱化型清江隔河岩水库区茅坪、长江三峡库区千将坪和清江水布垭水库区大滩等滑坡。8堆载转化型重庆万州豆芽棚滑坡、南昆铁路八渡滑坡路下段、贵州三穗县平溪特大桥滑坡。9持续灌溉弱化型甘肃永靖黑方台周缘滑坡群，如黄茨滑坡；陕西华县高楼村黄土滑坡表3-10和表3-11给出了采用Sarma方法在不同条分方法下的计算结果。表3-10青海省黄南州军分区滑坡竖直条分非竖直条分差率（%）无震1.30121.494314.8有震1.11961.322617.9表3-11青海省黄南州州中学滑坡竖直条分非竖直条分差率（%）无震1.86631.97675.9有震1.44371.56028.l南（宁）昆（明）铁路八渡滑坡全貌图1八渡滑坡地质特征简图图1-1八渡滑坡全貌ⅡⅥⅢⅣⅤⅠ图2八渡滑坡开挖、堆载与部分复活模式简图Ⅰ-后缘未扰动段；Ⅱ-开挖扰动段（新滑坡）；Ⅲ-平台及基座未扰动段；Ⅳ-弃土堆载扰动段（新滑坡）；Ⅴ-堆载土体；Ⅵ-被挖掉的斜坡体。第4章地质灾害监测预警概述;区域预警预报原理;基于临界降雨量的区域预警实践;区域预警显式系统设计与应用;斜坡动态监测方法;滑坡动态预报方法;地质灾害群测群防体系;中国地质灾害监测预警站网建设构想;四川雅安地质灾害时空预警试验区地质灾害预警可划分为地质灾害预警可划分为空间预警空间预警时间预警时间预警强度预警强度预警一次圆满的预警应包括这三个物理参量，且应该计算做出一次圆满的预警应包括这三个物理参量，且应该计算做出每个物理参量发生的概率大小（可能性大小），从而确定每个物理参量发生的概率大小（可能性大小），从而确定向社会发布的方式、范围和应急反应对策。向社会发布的方式、范围和应急反应对策。表1预警工程的阶段划分阶段时间尺度空间尺度方法数据指标措施预测1～10a大区域区域评价区划地质调查数据库发育度风险度危害度建设规划预防预警1月～1a小区域一次过程观测监测数据库临界区间值局部转移或全部准备避难预报数日局部精密仪器监测分析模型库警戒值搬迁警报数小时局部精密仪器监测灵敏度分析警戒值紧急搬迁表2预警产品等级及色标级别含义色标说明Ⅰ警报级，可能危害特别严重红红组织公众应急响应Ⅱ预报级，可能危害严重橙橙建议公众采取预防措施Ⅲ预警级，可能危害较重黄黄发布公众知晓Ⅳ预测级，可能危害一般蓝蓝科技与管理人员掌握Ⅴ常规级，一般无危害绿绿科技人员掌握地质灾害区域预警理论原理划分为三大类：隐式统计预警(第一代)：仅用临界雨量判据。地质环境是隐含的。显式统计预警(第二代)：目前尚处于研究探索中。考虑地质环境变化与降雨参数等多因素耦合建立预警判据模型。动力预警：机理研究作为基础。实质上是一种解析方法。2003年以来，中国大陆也陆续开展了国家级和省级地质灾害气象预报预警工作。2003年4月7日，国土资源部和中国气象局签订《关于联合开展地质灾害气象预报预警工作协议》，并于2003年6月1日正式启动。2003年把全国划分为7个一级区，28个二级（预警）区地质灾害气象预警判据模式图A区—不发布预报区；B区—预报发布区；C区—警报发布区α线—预报临界线（二、三级分