08第八章地質災害

第八章不良地質作用和地質災害

第二節(jié)滑坡第六節(jié)巖溶第五節(jié)地震主要內容第一節(jié)概述第三節(jié)崩塌及巖堆第四節(jié)泥石流

1自然地質災害

內動力地質作用引起的火山爆發(fā)、地震外動力地質作用引起的滑坡、崩塌、泥石流、巖溶、風沙、凍土人為地質災害

人工邊坡滑動、水庫誘發(fā)地震、地面沉降第一節(jié)概述2第二節(jié)滑坡（landslide）斜坡上大量土體或巖體在重力作用下，沿一定的滑動面（或帶）整體向下滑動的現(xiàn)象稱為滑坡。3邊坡穩(wěn)定性分析按邊坡形成劃分：天然邊坡人工邊坡按組成物質劃分：土質邊坡巖質邊坡三峽工程船閘邊坡4長江三峽新灘滑坡5湖北省巴東縣滑坡67長江三峽黃臘石滑坡8滑坡周界四川云陽雞筏子滑坡910香港山體滑坡1972年7月某日清晨，香港寶城路附近，兩萬立方米殘積土從山坡上下滑，巨大滑動體正好沖過一幢高層住宅--寶城大廈，頃刻間寶城大廈被沖毀倒塌并砸毀相鄰一幢大樓一角約五層住宅。死亡６7人。圖8—2香港寶城大廈被滑坡沖毀成廢墟11Early1972滑坡前June1972滑坡后12西藏易貢滑坡13挪威：高靈敏性土的破壞－滑坡14意大利著名滑坡1516

滑坡要素:17影響滑坡穩(wěn)定性的因素內因邊坡巖土體性質地質構造巖體結構地應力外因地表水和地下水地震風化作用人工開挖、爆破18（a)推移式滑坡(b)平移式滑坡(c)牽引式滑坡按滑坡的動力學特征分：滑坡分類圖8—5

19(c)均質滑坡(a)順層滑坡(b)切層滑坡按滑動面與地質構造特征分：圖8—6

(a)(b)(c)20按滑坡體厚度分：淺層滑坡：<5m中層滑坡：5～20m深層滑坡：20~50m極深層滑坡：>50m按滑坡體的主要物質組成分：堆積層滑坡黃土滑坡黏土滑坡巖層滑坡21滑坡的識別據(jù)地貌特征：圈椅型地貌，雙溝同源現(xiàn)象河床凹岸反向河中突出，樹木歪倒22圖8—9三峽庫區(qū)云陽雞筏子滑坡(a)平面圖；(b)縱剖面圖(a)(b)23據(jù)巖性條件：

軟弱巖層如頁巖、泥巖、千枚巖和坡洪積松散堆積層、黃土等，易發(fā)生滑坡。而脆性巖層如石灰?guī)r、花崗巖等，易發(fā)生崩塌。

據(jù)構造條件：

斷層、褶皺發(fā)育地區(qū)，新構造運動強烈地區(qū)易發(fā)生邊坡失穩(wěn)現(xiàn)象。24據(jù)水文地質現(xiàn)象：

山坡腳泉水較多，地表潮濕。

據(jù)邊坡變形跡象：

山體裂縫，巖土體擾動、松散。25滑坡穩(wěn)定分析方法地質分析法極限平衡分析法赤平投影圖解分析法有限單元法工程地質類比法26防治邊坡變形破壞的工程措施防滲與排水2728滑坡地下排水工程292.支擋加固

30圖8—14南昆線變形截面T形樁板墻3132333435滑坡防治工程--后緣抗滑樁群

圖8—13削坡后緣抗滑樁群3637383940414243443.削坡減載圖8—15削坡處理示意圖圖8—16錯誤的削坡方法45變形監(jiān)測工程46崩塌形成機理示意圖崩塌形成條件:地形>45°脆性巖石或上硬下軟高陡裂隙第三節(jié)崩塌及巖堆在陡峻的斜坡上，巨大巖塊在重力作用下突然而猛烈地向下傾倒、翻滾、崩落的現(xiàn)象，稱為崩塌。

47圖8—17湖北省遠安縣鹽池河磷礦1980年山崩48長江三峽鏈子崖巖體49長江西陵峽鏈子崖卸荷裂隙50515253圖8—21長江三峽鏈子崖七千方的錨固54第四節(jié)泥石流(mudflow)一種突然暴發(fā)的含有大量泥沙石塊的特殊洪流。主要發(fā)生在地形陡峻的山區(qū)。具有區(qū)域性和間歇性特點。55泥石流的形成條件：地形條件上游三面環(huán)山，一面出口。中游為狹窄陡峻的深谷。下游開闊平坦。地質條件巖性破碎，地質構造復雜。水文氣象條件

暴雨，冰雪消融。56我國地震帶和泥石流的分布5758寶天鐵路泥石流--伯陽泥石流淤埋了伯陽車站，并堵塞了渭河，災害損失巨大，1978年7月。59成昆線--太平溝泥石流淤埋房屋。固體物總量10萬方，龍頭高8米，毀民房，中斷行車，1988年7月。泥石流危害村莊60關中地區(qū)—蘭田泥石流沖毀房屋。泥石流危害村莊61成昆線--利子達依溝1981年7月，特大型泥石流，最大流量3200方/秒，固體物總量70萬方，沖毀大橋，顛覆列車，造成人員傷亡。泥石流危害道路62成昆線--利子達依溝搶修、架橋、臨時通車。成昆線北段，甘洛附近。泥石流危害道路63小江流域--姑海姑海泥石流沖毀鐵路路基，鐵軌懸空。泥石流危害道路64寶天鐵路—顏加河暴雨泥石流，體積3000立方，毀橋埋路，堵塞隧道，中斷行車，1981年8月。泥石流危害道路65川藏公路--古鄉(xiāng)泥石流堆積扇，該處20年間暴發(fā)泥石流600余次，最大一次，1953年7月29日午夜，暴發(fā)冰川泥石流，沖出固體物達1100余萬方，龍頭高達40米，出溝后阻河成湖。泥石流危害道路663.31中環(huán)路下方泥石流造成公路堵塞鏡向S主溝67泥石流地段的線路方案方案I問題:平面線型較差,溝口兩側易滑坡。方案II問題:堆積扇逐年向下延伸,路基遭水毀。方案III問題:需架兩座橋,造價高。方案IV問題:難以克服排導溝逐年淤積。68泥石流選線方案-成昆鐵路安寧河1-選定的扇身通過；2-扇前繞避；3-扇前繞避；4-扇后繞避方案。69泥石流的防治措施:水土保持跨越：采用橋涵、過水路面、渡槽等。攔截：修筑攔擋壩等。排導：采用排導溝、急流槽、導流堤。70泥石流排導措施圖8—30泥石流排導措施1——壩和堤防；2——導流堤71泥石流防治措施圖8—29護路明洞與護路廊道72泥石流防治大秦鐵路站莊泥石流涵洞模型試驗73蘭新線高橋跨越泥石流，橋墩前建造護墩工程泥石流防治74a.防治鹽井溝5號泥石流的垂面隔攔壩b.蘭新線防治宣家溝泥石流的立體隔攔壩ba泥石流防治圖8—31防治泥石流的立體隔攔壩75地震：當活動性斷層突然錯動使應變能釋放而產生地震波，引起地殼劇烈振動。第五節(jié)地震(earthquake)

76墨西哥大地震。77地震波:體波縱波橫波面波瑞雷波勒夫波圖8—32地震名詞圖示78構造地震火山地震陷落地震誘發(fā)地震地震成因類型79世界火山和地震帶分布圖8—34世界地震分布80圖8—35中國地震分布81震級和烈度震級：一次地震釋放出的能量大小分10個等級:

2～5級是有感地震；5～7級是破壞性地震；7級以上是大地震。烈度：指地震時地面及建筑物的破壞程度。它與震源深度、震中距離、巖土性質、地質構造、地下水及建筑物的動力性質有關。我國分12個等級。82基本烈度：某地區(qū)在一定時間內可能發(fā)生的最大地烈度。場地烈度：在一個區(qū)域內根據(jù)具體場地條件（地質構造、地基條件、地形條件）調整后的烈度。設防烈度：根據(jù)城市規(guī)模及建筑物重要性，為工程抗震而規(guī)定的烈度。83地震烈度在V度以下的地區(qū)，不會引起建筑物的破壞。地震烈度為VI度的地區(qū)，一般不對建筑物采取加固措施。地震烈度為VII～IX度的地區(qū)，必須進行建筑物抗震設計。X度以上的地震區(qū)不應建造建筑物。84場地工程地質條件對震害的影響巖土類型及性質

軟土埋藏越淺，厚度越大，震害越大。地質構造

離發(fā)震斷層越近，震害越大。上盤尤其震害大。地形地貌

突出、孤立的地形，較低洼、溝谷平坦地區(qū)震害大。水文地質條件

地下水埋深越小，震害越大。85工程實例：

唐山陶瓷廠各類建筑震害都很輕，只有輕微裂隙。原因：地基條件好，整個陶瓷廠位于唐山市內中部的一座丘陵——大城山上，基巖是微風化的古生代奧陶紀石灰?guī)r；上覆堅硬狀態(tài)的紅黏土，承載力達（250～300）kPa。該廠建筑物基礎有的直接做在基巖上；有的在紅黏土中，其厚度僅數(shù)米，屬堅硬場地土，故震害都很輕。強震后不久該廠即恢復正常生產。

86大城山上5幢3層住宅樓，其中兩幢灰樓，震后只有輕微裂縫。3幢紅樓(距灰樓東部約300m)震后倒塌。原因：兩者的場地類別不同。灰樓基礎埋深2.0～2.5m，地基土3m下即為石灰?guī)r基巖；屬于I類建筑場地。紅樓基礎埋深1.4m，基底下覆蓋層很深。屬于IV類建筑場地。87地表破壞現(xiàn)象：地裂縫噴砂冒水(液化)滑坡與塌方震陷地震破壞效應圖8—3688地基液化的條件：（1）飽和疏松的粉、細砂；（2）土層處于地下水位以下；（3）遭遇大、中地震。89地基液化的實例：

（l）唐山柏格莊化肥廠：唐山地震時地基液化，辦公樓東南角噴水冒砂（粉砂），使樓房下沉60cm，墻體嚴重開裂，最大縫寬31cm。該廠的合成車間柱基不均勻沉降達60～70cm，車間地坪中部隆起，地板開裂寬達20～30cm.（2）李各莊中學：唐山地震地基液化，一教室噴水冒砂，造成地面開裂，寬度達30～40cm，最大縫寬為75cm，整個教室沉陷約lm。（3）日本神戶一大貯罐：1995年1月17日凌晨5：46發(fā)生7.2級阪神大地震，地基液化，造成大貯罐傾倒。（4）日本新瀉市：1964年6月16日發(fā)生7.5級強烈地震，使大面積砂土地基液化，毀壞房屋2890幢。機場建筑物震沉915mm。地下一座污水池被浮出地面高達3m。901964年日本新瀉地震地基的大面積液化

911964年日本新瀉地震地基的大面積液化圖8—38日本新瀉市1964年大地震3號公寓傾斜921995年日本阪神地震中的房屋傾斜93阪神地震中樁基上房屋周圍填方地基液化后的沉降94阪神地震液化引起的儲油罐傾斜圖8—37日本神戶貯灌傾倒95液化引起的公路破壞96阪神地震液化引起的河道破壞97阪神地震液化引起的道路塌陷98碼頭擋土墻之后地面由于液化而下沉991999年9月21日臺灣大地震液化與地基破壞1001999年9月21日臺灣大地震液化與地基破壞101地基震沉的原因：地震時軟土結構受擾動，使土的抗剪強度降低，因此地基土向基礎周邊擠出，導致建筑物震沉、傾斜甚至破壞。102圖8—39唐山礦冶學院書庫震沉一層樓103天津塘沽一航局宿舍：1974年建成，3～4層樓高。地基為淤泥質土，含水量高達60％，超過液限；壓縮系數(shù)a1～2＝（0.7～1.8）Mpa-1，屬高壓縮性土；快剪試驗結果：c=7kPa，=1.9°，很低。采用筏板基礎。

1976年6月實測地基沉降量：3層樓S=20cm；4層樓S=30cm。唐山地震時，塘沽地區(qū)地震烈度為8度，26棟宿舍樓普遍發(fā)生震沉，3層樓為15～20cm；4層樓為17～25cm，其中11號樓震前傾斜12.4％。震后傾斜增加1.5倍，達30.6％。104

地震滑坡和地裂的原因：

一面臨空的河岸、海濱與土坡，在地震加速度作用下產生附加慣性力，使邊坡土體的下滑力增加，同時抗滑的內摩擦力降低。這兩個不利因素疊加，可能破壞原來處于平衡狀態(tài)的土坡的穩(wěn)定性，發(fā)生失穩(wěn)滑坡?；麦w的坡頂由于土層錯動，往往產生地裂。1052．地震滑坡和地裂的實例(1)日本神戶海港碼頭：1975年阪神大地震，當?shù)氐卣鹆叶雀哌_VI～VII度(日本烈度最高為VII度)，大量建筑物毀壞，神戶的海港碼頭大面積滑坡。

(2)天津市結核病防治院：該防治院位于柳林區(qū)歷史上海河故道東側。唐山地震時，防治院250m長范圍向海河故道滑動?；瑒用娲┻^圍墻．使圍墻折斷；穿過辦公房，使房屋從屋頂至基礎整體斷裂，外墻大幅度錯開。106神戶海港碼頭滑坡圖8—40天津結核病防治院破壞107對工程建筑的振動破壞：節(jié)律性破壞水平偏振扭壞強烈豎向地震力破壞波的聚能破壞共振破壞108建筑場地選擇地形平坦開闊；巖土堅硬均勻；無大的斷裂帶；地下水埋深大。2.地基持力層和基礎方案的選擇地基持力層應以基巖或硬土為好，避免以高壓縮性土層或液化土層作持力層。宜采用樁基礎、筏基和箱基。3.建筑物結構形式和抗震措施平立面形狀宜簡單，在轉折處留抗震縫，加強整體結構剛度。地震區(qū)建筑抗震設計原則：109

建筑抗震各類地段的劃分標準地段類別地質、地貌條件有利地段地形平坦或地貌單一的平緩地；場地土屬穩(wěn)定巖石及堅實均勻的碎石土、粗中砂；地下水埋藏較深。不利地段非巖質陡坡、帶狀突出的山脊、高聳孤立的山丘、多種地貌交接部位、斷層河谷交叉處、河岸和邊坡邊緣及小河曲軸心附近；平面分布上成因、巖性、狀態(tài)明顯有軟硬不均的土層(如古河道、斷層破碎帶、暗埋的塘浜溝谷及半填半挖地基等)；場地土屬軟弱土類；可液化的土層；發(fā)震斷裂與非發(fā)震斷裂交匯地段；小傾角發(fā)震斷裂帶上盤；地下水埋藏較淺或具有承壓水地段。危險地段發(fā)震斷裂帶上可能發(fā)生地表錯位及地震時可能引起山崩、地陷、滑坡、泥石流等地段。110場地土的類型劃分土的類型土層剪切波速(m/s)巖土名稱和性狀堅硬土或巖石Vs>500穩(wěn)定的巖石，密實的碎石土中硬土500≥Vs≥250中密、稍密的碎石土，密實、中密的礫、粗、中砂，fak

>200kPa的黏性土和粉土，堅硬黃土中軟土250≥Vs>140稍密的礫、粗、中砂，除松散外的細、粉砂，fak

≤200kPa的黏性土和粉土，fak≥130kPa的填土，可塑黃土軟弱土Vs≤140淤泥和淤泥質土，松散的砂，新近沉積的黏性土和粉土，fak<130kPa的填土，流塑黃土注：fak為由載荷試驗等方法得到的地基承載力特征值。111一.山嶺區(qū)路基震害路塹邊坡：滑坡與崩塌。半填半挖邊坡：上坍與下塌。擋土墻：砌縫開裂、墻體變形、墻體傾倒。地震區(qū)公路的防震原則:112山嶺區(qū)路基防震原則：避：滑坡和崩塌的地段。減少對山體的破壞，控制挖方邊坡高度。加強排水和坡腳支擋。在≥7度的烈度區(qū)內,擋土墻作抗震設計。113二.平原區(qū)路基震害縱向開裂：發(fā)生在路肩與行車道之間、新老路堤之間。邊坡滑動：由于碾壓質量問題或坡腳水浸。路堤坍塌：由于低塑性粉土、砂土壓實不夠。路堤下沉：由于軟弱黏土觸變或粉砂土液化。縱向波浪變形：由于路堤走向和地震波一致。橋頭路堤震害：下沉、開裂、坍塌。地裂縫：噴砂冒水。114平原區(qū)路基防震原則：避：河岸、水渠、低洼地帶。查：液化砂、易觸變黏土的分布。排水壓實用黏性土做填筑材料。加強橋頭路堤防護。115三.橋梁震害與防震橋梁震害:軟基上≥9度區(qū),墩臺滑移和倒塌。防震原則：增加基礎剛度和埋深。采用樁基礎。減輕橋重，加強上部結構整體性。用抗震性能好的材料,如鋼材和鋼筋混凝土。116

第六節(jié)巖溶(karst)

在可溶性巖石地區(qū)，地下水和地表水對巖石進行化學溶蝕作用、機械侵蝕作用以及與之伴生的遷移、堆積作用，而形成各種獨特的地貌形態(tài)，這種作用及其所產生的一切巖溶現(xiàn)象概稱為巖溶。

117漓江勝景——九馬圖118漓江勝景——螺螄峰119陽朔勝景——月亮洞120地下河121洞內奇觀——石鐘乳石幔122巖溶形態(tài)：各種巖溶形態(tài)示意剖面圖123巖溶發(fā)育的基本條件：巖石具可溶性，取決于溶解度。巖石具透水性，取決于裂隙。水具溶蝕性，取決于侵蝕性CO2的含量。水具循環(huán)交替性，取決于氣候、地形、植被、水文地質條件。124巖溶的類型按可溶巖的出露條件分：裸露型覆蓋型埋藏型按氣候帶劃分：南部熱帶巖溶中部亞熱帶巖溶北部溫帶巖溶干旱地區(qū)巖溶海岸巖溶按水文地質標志分：包氣帶巖溶淺飽水帶巖溶深部巖溶125隨深度減弱，有垂直分帶性。包氣帶季節(jié)變動帶飽水帶深部循環(huán)帶巖溶發(fā)育及分布規(guī)律126受巖性和地質構造控制層巖溶沿不透水層發(fā)育示意圖127巖溶分布成層性128巖溶與工程建設城鎮(zhèn)建設——供水和洪澇災害問題道橋工程——路基沉陷和懸空問題工民建工程——地基沉陷穩(wěn)定問題地下工程——突水涌砂和洞頂(壁)坍塌問題水電工程——庫水滲漏問題129地面塌陷(slump)是松散土層中所產生的突發(fā)性斷裂陷落。多發(fā)生于巖溶地區(qū)，由于人為局部改變地下水位而引起。130小寨天坑131巖溶地基穩(wěn)定問題132土洞的形成條件——潛蝕（包括