土木工程防灾学科发展现状及前沿发展方向研究.ppt

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土木工程防灾学科发展现状及前土木工程防灾学科发展现状及前沿发展方向研究沿发展方向研究贺国京贺国京教授教授博士生导师博士生导师一、土木工程一、土木工程防灾学科概述防灾学科概述1.1灾害灾害n定义：

定义：

自然的、人为的或人与自然的共同原因，对人类的生存和社会的发展造成损害的各种现象。

n灾害分类：

灾害分类：

自然灾害：

自然灾害：

地震、强风、火灾、爆炸、地质灾害、洪水等。

人为灾害：

人为灾害：

水质及大气污染、火灾、噪音、交通事故等。

n灾害主要特点：

灾害主要特点：

危及人类生命和健康，威胁人类正常生活。

破坏公益设施和公私财产，造成严重经济损失。

破坏资源和环境，威胁国民经济的可持续发展。

1.2土木工程防灾土木工程防灾n定义：

定义：

是指针对以土木工程为载体的灾害，通过工程技术来达到防灾减灾的目的。

既涉及诸多的学科（结构工程、岩土工程、水利工程等），又涉及各类科学问题（静力学、动力学、材料力学等），因此土木工程防灾减灾问题不仅包含的内容和学科众多、问题复杂，也是当今土木工程学科中最重要、最活跃的领域之一。

n土木工程防灾减灾学科的主要内容：

土木工程防灾减灾学科的主要内容：

本课程主要涉及与土木工程有关的灾害，如地震、火灾、地质灾害、风灾等。

主要阐述工程结构抗震、工程结构抗风、地质灾害和火灾的检测防治。

二、国家需求二、国家需求2.12.1灾害日趋严重灾害日趋严重通海地震通海地震1970年年1月月5日日凌凌晨晨，云云南南通通海海发发生生了了死死亡亡人人数数超超过过一一万万五五千千人人的的7.8级级大大地地震震。

震震源源深深度度仅仅134米米，主主震震后后发发生生5级级至至5.9级级余余震震12次次，引引起起严严重重滑滑坡坡、山山崩崩等等破破坏坏，受受灾灾面面积积4500多多平平方方公公里里，造造成成15621人人死死亡亡，338456间间房房屋屋倒倒塌塌，166338头头大大牲牲畜畜死死亡亡，生生命命财财产产损损失失巨巨大。

大。

中国唐山大地震中国唐山大地震中国唐山大地震中国唐山大地震唐山大地震后的卫星图唐山大地震后的卫星图唐山大地震后的卫星图唐山大地震后的卫星图1976年7月28日唐山市发生大地震。

是世界地震史上迄今为止最悲惨的一页。

死亡242769人；重伤164851人。

四川汶川四川汶川四川汶川四川汶川5.125.125.125.12大地震大地震大地震大地震20082008年年55月月1212日日1414时时2828分四川汶川发生分四川汶川发生里氏里氏8.08.0级地震级地震,这是建国以来最强烈的一这是建国以来最强烈的一次地震次地震,直接严重受灾地区达直接严重受灾地区达1010万平方公万平方公里。

遇难里。

遇难6922669226人；受伤人；受伤374643374643人；失踪人；失踪1792317923人。

人。

震震后后映映秀秀镇镇映映秀秀镇镇漩漩口口中中学学汶川地震是浅源地震，震源深度为1020km,因此破坏性巨大。

汶川大地震为逆冲、右旋、挤压型断层地震。

挤压型逆冲断层地震在主震之后,应力传播和释放过程比较缓慢，因此导致余震强度较大，持续时间较长。

北川县建筑物震时丧失整体性破坏倒塌北川县建筑物震时丧失整体性破坏倒塌北川县建筑物震时丧失整体性破坏倒塌北川县建筑物震时丧失整体性破坏倒塌桥梁断裂桥梁断裂道路塌道路塌陷陷据统计，我国1949年以来的灾害损失占GDP的5.09%，占财政收入的27%。

每年因灾害造成的直接经济损失，约占国民生产总值的3%5%。

我国70%以上的大城市，半数以上的人口，75%以上的工农业产值位于灾害频发区，自然灾害严重地威胁着国民经济和社会的可持续发展。

这深刻地说明：

在我国城市化进程中防灾减灾的重要性和迫切性。

2.22.2防灾减灾的任务日趋迫切和重要防灾减灾的任务日趋迫切和重要我们面临的减轻灾害的任务并没有减轻，并且随着人口的急剧膨胀，经济的不断发展，防灾减灾的形势日趋严重。

首先是灾害发生的危险性并没减少，反而有不断增长的趋势。

其次，由于地域的限制，人类也正不断向自然条件较为恶劣的区域进发，如开发大西北的建设、海洋重大工程的不断涌现。

再其次，虽然我们对灾害的研究投入了巨大的精力和财力，但在灾害面前，我们仍表现出了一些无奈和无力。

地震对土木工程设施的破坏地震对土木工程设施的破坏地震对土木工程设施的破坏地震对土木工程设施的破坏是复杂的。

地震的地面运动使工是复杂的。

地震的地面运动使工是复杂的。

地震的地面运动使工是复杂的。

地震的地面运动使工程结构受到程结构受到程结构受到程结构受到多次反复的水平和竖多次反复的水平和竖多次反复的水平和竖多次反复的水平和竖向的地震作用向的地震作用向的地震作用向的地震作用，房屋、桥梁、铁，房屋、桥梁、铁，房屋、桥梁、铁，房屋、桥梁、铁路经受不住这种地震荷载，轻者路经受不住这种地震荷载，轻者路经受不住这种地震荷载，轻者路经受不住这种地震荷载，轻者震裂，重者倒塌震裂，重者倒塌震裂，重者倒塌震裂，重者倒塌（房屋、桥梁）（房屋、桥梁）（房屋、桥梁）（房屋、桥梁）或扭曲或扭曲或扭曲或扭曲（铁路）。

（铁路）。

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（铁路）。

萨尔瓦多萨尔瓦多萨尔瓦多萨尔瓦多20012001年年年年“1.15”“1.15”大地震大地震大地震大地震20012001年年11月月1515日萨尔瓦多发生日萨尔瓦多发生7.67.6级大地震，震后余震不断，余震约级大地震，震后余震不断，余震约八百次，八百次，900900人死亡，人死亡，500500人失踪，人失踪，47234723人受伤，人受伤，99239923座房屋倒塌，座房屋倒塌，2670026700座房屋严重受损。

经济损失逾座房屋严重受损。

经济损失逾1010亿美元亿美元。

nn萨尔瓦多萨尔瓦多萨尔瓦多萨尔瓦多“1.151.15”大地大地大地大地震震震震三、三、地震灾害地震灾害与防震减灾与防震减灾3.13.1地震灾害地震灾害地震还会造成地震还会造成地裂地裂、地地陷陷、山崩山崩、滑坡滑坡，以及，以及土体受土体受震后液化震后液化而使地面出现冒水、而使地面出现冒水、喷沙的现象，前者会使工程结喷沙的现象，前者会使工程结构随之断裂、甚至倒塌，后者构随之断裂、甚至倒塌，后者使地基丧失承载能力，甚至失使地基丧失承载能力，甚至失效；都会使位于其上的工程设效；都会使位于其上的工程设施倾斜、开裂甚至倒塌。

施倾斜、开裂甚至倒塌。

印度印度印度印度20012001年年年年“1.26”1.26”大地震大地震大地震大地震20012001年年11月月2626日印度发日印度发生生7.97.9级大地震，级大地震，造成造成1648016480人死人死亡，亡，1515万人受伤，万人受伤，2323万栋房屋万栋房屋倒塌，约倒塌，约4040万栋受损，经济损万栋受损，经济损失约失约4646亿美元。

灾情仅次于亿美元。

灾情仅次于19761976年的中国唐山大地震。

年的中国唐山大地震。

nn印度印度印度印度“1.261.26”大地震大地震大地震大地震n台湾台湾19991999年年“九九二一二一”大地震大地震造成的经济损失据岛内各县市的统计数字显示，这次大地震共造成二千四百零三人死亡，重轻伤九千四百零六人，失踪四十一人。

该统计数字还显示，这次地震造成全岛房屋全倒的有四万六千间，半倒的有三万四千多间。

其中以南投县和台中县最多，全倒的占四万一千多间，半倒的占三万零六百多间。

初步估计重建家园经费需新台币一千六百亿元。

n1995年，日本阪神地震，钢筋混凝土大楼底层毁坏而倾斜。

建筑物呈现“压饼”式的破坏。

日本阪神地震，神户3号线公路立交桥侧倒。

日本阪神地震，西宫港大桥防落梁销错落，引桥落梁。

轻型钢框架结构严重倾轻型钢框架结构严重倾斜，但未倒斜，但未倒。

砖石结构教堂严重倾斜，砖石结构教堂严重倾斜，无法使用无法使用。

汉沽天津旭日化工厂，汉沽天津旭日化工厂，高高26m的水塔倒塌的水塔倒塌1995年，日本阪神地震，老旧木结构一塌到底。

日本阪神地震，工业油罐倾斜。

地震前地震前地震后地震后地陷地陷冒砂冒砂2004年12月26日，印度洋海底爆发了里氏9.0级强烈地震，引发了印度洋大海啸，巨浪以每小时800km的起始速度冲向海岸。

n地震带来的次生灾害：

海啸海啸前的平静海啸的出现n东日本东日本3.11大地震大地震20112011年年年年33月月月月1111日日本东北部海域发生里氏日日本东北部海域发生里氏日日本东北部海域发生里氏日日本东北部海域发生里氏9.09.0级地震并引发级地震并引发级地震并引发级地震并引发海啸，造成重大人员伤亡和财产损失。

地震造成日本福岛第一核海啸，造成重大人员伤亡和财产损失。

地震造成日本福岛第一核海啸，造成重大人员伤亡和财产损失。

地震造成日本福岛第一核海啸，造成重大人员伤亡和财产损失。

地震造成日本福岛第一核电站电站电站电站1414号机组发生核泄漏事故。

地震及其引发的海啸已确认造号机组发生核泄漏事故。

地震及其引发的海啸已确认造号机组发生核泄漏事故。

地震及其引发的海啸已确认造号机组发生核泄漏事故。

地震及其引发的海啸已确认造成成成成1574115741人死亡、人死亡、人死亡、人死亡、44674467人失踪。

人失踪。

人失踪。

人失踪。

海海海海啸来袭的场景啸来袭的场景啸来袭的场景啸来袭的场景日本福岛第日本福岛第日本福岛第日本福岛第11核电站核电站核电站核电站1414号机组发生核泄漏事故号机组发生核泄漏事故号机组发生核泄漏事故号机组发生核泄漏事故受损的核电站受损的核电站3号号（左左）与与4号反应堆号反应堆日本日本3.113.11地震引发海啸地震引发海啸海啸来袭时的海水倒灌海啸来袭时的海水倒灌震后又遭海震后又遭海震后又遭海震后又遭海啸袭击的惨状啸袭击的惨状啸袭击的惨状啸袭击的惨状地地震震引引发发千千叶叶县县市市原原市市一一油油罐罐储储库库起起火火刀劈斧削般刀劈斧削般刀劈斧削般刀劈斧削般的的的的道路断裂与下陷道路断裂与下陷道路断裂与下陷道路断裂与下陷房屋与道路房屋与道路房屋与道路房屋与道路的的的的倾斜与下陷倾斜与下陷倾斜与下陷倾斜与下陷时间地点M死亡人数时间地点M死亡人数1905.04.041906.04.181920.12.161923.09.011927.03.071933.03.021935.05.301939.01.251939.12.261946.12.201948.06.281952.07.21克什米尔美国旧金山中国海原日本关东日本丹后日本三陆冲巴基斯坦智利土耳其日本南海道冲日本福井美国加州8.68.38.68.37.98.97.58.37.98.47.37.71.9万7万余20万余10万死，4万不明3千3千3万3万2.3万千余千余10人1960.05.221964.03.281964.06.161970.05.311971.02.091972.04.101972.12.231975.02.041976.07.281989.1994.01.171995.1999.08.17智利美国阿拉斯加日本新舄秘鲁美国加州伊朗马拉瓜中国海城中国唐山美国加州美国加州日本兵库县土耳其8.37.97.47.76.67.06.57.07.66.77.27.4日本死120人130人26人4万65人1.7万1万1.3万24万55人5438人1.7万余3.2地震成因及地震知识地震成因及地震知识地地地地球球球球上上上上板板板板块块块块与与与与板板板板块块块块之之之之间间间间相相相相互互互互挤挤挤挤压压压压碰碰碰碰撞撞撞撞，造造造造成成成成板板板板块块块块边边边边沿沿沿沿及及及及板块内部产生错动和破裂，是引起地震的主要原因板块内部产生错动和破裂，是引起地震的主要原因板块内部产生错动和破裂，是引起地震的主要原因板块内部产生错动和破裂，是引起地震的主要原因地震通常发生在地球板块相交地带。

欧洲与亚洲大陆板地震通常发生在地球板块相交地带。

欧洲与亚洲大陆板地震通常发生在地球板块相交地带。

欧洲与亚洲大陆板地震通常发生在地球板块相交地带。

欧洲与亚洲大陆板块相交的块相交的块相交的块相交的欧亚地震带欧亚地震带欧亚地震带欧亚地震带