1、(4)后果严重,恢复期长。第 2 章 防灾减灾学概述1.自然灾害的监测方式:卫星与航空遥感、地面台风监测、深部或地下孔点监测、水面和水下监测、政府部门与群众哨卡监测等。2.防灾的主要措施:有规划性防灾、工程性防灾、转移性防灾和非工程性防灾等。规划性防灾是指在进行设计规划和工程选址时尽量避开灾害的危险区。工程性防灾是指工程建设,充分考虑灾害因子的影响程度进行设防,包括工程加固以及避灾空地和避灾通道等建设。转移性防灾是指在灾害预报和预警的前提下,在灾害发生之前把人、畜利可移动产转移至安全地力。非工程性防灾是指通过灾害与减灾知识教育、灾害与防灾立法、完善灾害组织等手段达到防灾目的。3.我国防灾减灾的
2、基本目标:(1)建立与社会、经济发展相适应的自然灾害综合防治体系,综合运用工程技术与法律、行政、经济、管理、教育等手段,提高减灾能力,为社会经济可持续发展提供更可靠的安全保障(2)加强灾害科学的研究,提高对各种自然灾害孕育、发生、发展、演变及时空分布规律的认识,促进现代化技术在防灾体系建设中的应用,因地制宜实施减灾对策和协调灾害发展的约束。(3) 努力减较自然灾害的损失,防止灾情发展,增强全社会承受自然灾害的能力。 4.防灾减灾的基本原理:(1)消除灾害源或降低灾害的强度(2)改变灾害载体的能量和流通渠道(3)对受灾体采取避防与保护性措施5.防灾减灾的战略措施 :(1)加强减灾教育,提高减灾意
3、识。(2)应加强防灾减灾的研究,充分利用现代科学技术,全面掌握重大灾害演变规律,提高综合减灾能力。(3)明确防灾减灾重点,提高防御灾害的能力。迅速准确地获取灾害信息。(4)把减灾建设纳入经济建设规划,合理开发利用资源,加强资源、环境的管理和保护。(5)加强减灾规划,提高减灾管理水平。制定减灾规划,加强灾害监测与顶测,建立灾害预警与信息系统,开展风险评估与灾害区划,建立防灾减灾管理法规,使防灾、减灾管理规范化、科学化。6.土木工程防灾减灾的主要内容:(1)土木程规划性防灾(2)工程性防灾与结构抗灾(3)工程技术减灾(4)工程结构在灾后的监测与加固。7.国际减轻自然灾害十年:1987年第42届联合
4、国大会通过了第169号决议,决议确定从19902000年即20世纪最后十年在全世界范围内开展一个“国际减轻自然灾害十年” (IDNDR)的国际活动。其宗旨是通过国际上的一致努力,将当前世界上各种自然灾害造成的损失,特别是发展中国家因自然灾害造成的损失减轻到最低程度。8.国际减轻自然灾害日:每年10月的第二个星期三为“国际减轻自然灾害日”。第 3 章 地震灾害与防震减灾对策1.震源、震中和震源深度: 震源在地壳内部因岩体破裂引起振动的发源地。震中震源在地面上的垂直投影,可看作是地面上震动的中心。震源深度震中到震源的距离。震中距地面上任何地方到震中的距离。2.地震按成因分类:1)构造地震(90以上
5、)2)火山地震(7%) 3)陷落地震 (3%)4)人工诱发地震3.地震的震源深度分类:(1)浅源地震 70km;(2)中源地震 70300km;(3)深源地震 300km4.地震的震中距深度分类:(1)震中距在100公里以内的称为地方震;(2)在1000公里以内称为近震;(3)大于1000公里称为远震。5.地震的次生灾害:火灾 海啸 水灾 毒气泄漏 瘟疫 社会心理影响 6.地震波类型1体波:纵波(压缩波、P波) 引起地面上下颠簸;横波(剪切波、S波) 使地面水平摇摆;2面波:瑞利波(R波) 勒夫波(Q波) 引起地面波状起伏(1)体波:在岩体内部传播的波。包括纵波和横波。纵波特点:质点振动与波前
6、进方向一致,一疏一密向前推进,它周期短、振幅小,传播速度最快。横波特点:剪切波,质点振动方向与波前进方向相垂直,传播时介质体积不变但形状改变,周期较长、振幅较大,不能通过对切变没有抵抗能力的液体。(2)面波:地震波中沿着地球或岩层表面传播的波,称为面波,面波最慢。可分为:瑞利波(R波)和勒夫波(Q波) 瑞利波(R波)传播时在地面上滚动,质点在波传播方向上和地面法向组成的平面(xz面)内作椭圆运动,长轴垂直地面,而在y轴方向上没有振动。勒夫波(Q波)传播时在地面上作蛇形运动,质点在地面上垂直于波前进方向作水平振动7.震源机制与震源参数:震源机制是指震源区在地震发生时的力学过程。是地震震源处地球介
7、质的运动方式。震源机制研究的内容包括,确定和岩体的错动方向,研究震源处岩体地震断层面的方位的破裂和运动特征,以及这些特征和地震波之间的关系。即研究地震发生时的力学机制和震源断层的运动模型。震源参数:限定一个震源断层的物理量。即:(1)断层面长度(L);(2)断层宽度(W);(3)断层走向; (4)断层倾向和倾角; (5)断层错动方向; (6)断层错距(D);(7)断层破裂的扩展速度。8.地震震级与烈度(P28)(一) 地震震级1 地震震级是表示地震本身大小的尺度,是由地震所释放出来的能量大小所决定的。2 释放能量大小可根据地震波记录图的最高振幅来确定。 3 必须以标准地震仪和标准震中距的记录为
8、准。 4按李希特一古登堡的最初定义,震级是距震中100km的标准地震仪(周期0.8s,阻尼比0.8,放大倍率2800倍)所记录的以微米表示的最大振幅震幅A的对数值。 即:M=lgA 5如最大振幅为:10mm=10000m,则M=4(二) 地震烈度1 地震烈度是衡量地震所引起的地面震动强烈程度的尺度。指某地区地表面和建筑物受地震影响和破坏的程度。 2影响因素:1地震能量(震级大小) 2震源深度3震中距 场地工程地质条件(地震传播介质) 建筑物的类型和结构一般地说,震源深度和震中距愈小,地震烈度愈大;9.中国地震烈度表的理解与使用需要注意什么?地震烈度表中的平均震害指数是什么意思,如何计算出来?平
9、均震害指数指所有房屋的震害指数的总平均值。多以普查或抽查的方式确定.一个建筑物群或一定地区范围内所有建筑的震害指数的平均值,即受各级震害的建筑物所占的比率与其相应的震害指数的乘积之和。()烈度VI度,判定地震烈度以房屋震害为主,人的感觉仅供参考;X度应结合建筑物或构筑物的破坏程度,并根据地表现象来确定;XI、XII度的评定,需要专门研究。()“一般房屋”在中国地震烈度表(1980)中指土构架和土、石砖墙构造的旧式房屋和单层或多层未经抗震设计的新式砖房。由于我国城市目前一般都已设防,有的乡村也开始设防,烈度表中的“一般房屋”一般已不普遍,调查中应区别设防与不设防的房屋破坏程度对烈度的反映,给出合
10、理的烈度值。对于质量特别差或特别好的房屋,可根据具体情况,对表列各烈度的震害程度和震害指数予以提高或降低。()“人的感觉”指平房内或楼房低层内人的感觉。()表中震害指数是对上述“一般房屋”而言。“完好”为,“毁灭”为,中间按表列震害程度分级。平均震害指数是对所有房屋的震害指数的总平均值而言,可以用普查或抽查的方法确定之。()使用本表时可根据地区具体情况,作出临时的补充规定。()烟囱指工业或取暖用的锅炉房烟囱。()表中数量词的说明:个别:以下;少数:;多数:;大多数:;普遍:以上。()对重要的工业设施,如桥梁、重要车间、高层建筑、巷道等,要进行专门的调查,在调查中应结合设防情况进行评估。10.建
11、筑抗震设计中的烈度:把地震烈度分为基本烈度、场地烈度和设防烈度三种。11.常见地震前兆现象地震前,在自然界发生的与地震关的异常现象,我们称之为地震前兆,它包括微观前兆和宏观前兆两大类。那些由人的感觉器管所能直接觉察的地震前兆现象,统称为宏观前兆。常见地震前兆现象有:(1)地下水位异常变化(2)动物异常(3)地声(4)地光(5)地壳变形(6)地震活动异常(7)地电变化(8)地磁变化(9)重力异常(10)地震波速度变化(11)地下水中氡气含量或其它化学成分的变化(12)地应力变化(13)地温异常14)气候异常等等。12.地震序列及类型地震序列:在一定时间内,发生在同一地质构造带或同一震源系统内具有
12、成因联系的一系列不同震级的地震,以时间顺序排列起来称为地震序列。 类型:1.主震型 一般主震的震级都很高,释放的能量占本次地震序列能量的 90% 以上,是破坏性地震最常见的类型。根据震前活动的特点又可划分为两种。最大特点:主震震级突出,主震和最大前震、 最大余震的震级相差显著。 2.群震型 也称群发性地震,通常没有明显的主震,能量主要通过多次震级相近的地震释放,其中最大一次地震在本次序列中所释放的能量也不超过 80% 。此类地震活动的最大特点是没有突出的主震,前震、余震和主震震级较接近,一般相差在1级以内,频度高、持续时间长。3.孤震型 也称单发性地震,通常前震、余震很少,且与主震震级相差悬殊
13、,能量基本上通过一次孤立的主震释放殆尽,一般震级较小。13.世界范围内的主要地震带:(1)环太平洋地震带: 集中了全世界的绝大部分地震(2)地中海喜马拉雅地震带或欧亚地震带:以浅源地震为主(3)大洋海岭地震带:以浅源地震为主,震级也不大14.中国的主要的地震带:(1)台湾及东南沿海地震带(2)郯城庐江地震带(3)华北地震带(4)南北向地震带(5)西藏滇西地震带(6)天山南北地震带15.场地地震效应地震效应:在地震作用影响所及的范围内,于地面出现的各种震害或破坏。地震效应大致可分为振动破坏效应、地面破坏效应、地基失效效应和斜坡场地破坏效应。影响因素:震级大小;震中距;震源深度;场地工程地质条件;
14、建筑物的类型和结构有关。16.场地工程地质条件对宏观震害的影响场地地震效应受许多因素制约,其中场地工程地质条件对宏观震害影响尤为显著。研究表明,在一个较大的场地内(如一个城市),对震害有重大影响的工程地质条件为:岩土类型及性质、地质构造、地形地貌条件及水文地质条件。17.抗震设计中场地与地基的选择选择对抗震设计有利的场地和地基是抗震设计中最重要的一环。最主要的有:尽可能避开产生强烈地基失效及其它加重震害的场地或地基,属于这类场地或地基的主要有:(1)活断层带(2)可能产生地震液化的砂层(3)强烈沉降的淤泥层(4)厚填土层(5)考虑到地基土石的卓越周期和建筑物的自振周期,尽可能避免结构与地基土石
15、之间产生共振。也就是自振周期长的建筑物尽可能不建在深厚松软沉积之上,而刚性建筑物则不建于卓越周期短的地基上。(6)可能产生不均匀沉降的地基 (7)避开有加重震害的突出孤立地形(8)可能受地震引起的崩塌、滑坡等斜坡效应影响的地区9)岩溶地区地下不深处有大溶洞或采空区,地震时可能塌陷的地区不宜作为场地。对抗震有利的场地条件是:1地形开阔平坦;2基岩地区岩性均一坚硬或上有较薄的覆盖层;3若为较厚的覆盖层则应较密实;4无大的断裂,若有则它与发震断裂无联系且断裂带胶结较好;5地下水埋藏较深;6无突出孤立地形,崩塌、滑波泥石流等不发育。18.隔震系统的组成隔震系统一般由隔震器、阻尼器、地基微震动与风反应控
16、制装置等部分组成。)隔震器;主要作用:一方面在竖向支撑建筑物的重量,另一方面在水平方向具有弹性,能提供一定的水平刚度,延长建筑物的基本周期,以避开地震动的卓越周期,降低建筑物的地震反应,能提供较大的变形能力和自复位能力。常用的隔震器有叠层橡胶支座、螺旋弹簧支座、摩擦滑移支座等。)阻尼器;吸收或耗散地震能量,抑制结构产生大的位移反应,同时在地震终了时帮助隔震器迅速复位。常用的阻尼器有弹塑性阻尼器、粘弹性阻尼器、粘滞阻尼器、摩擦阻尼器等。)地基微震动与风反应控制装置;增加隔震系统的初期刚度,使建筑物在风荷载或轻微地震作用下保持稳定。常用的隔震系统主要有叠层橡胶支座隔震系统、摩擦滑移加阻尼器隔震系统
17、、摩擦滑移摆隔震系统等。19.地基土的卓越周期概念:地基沉积层对地震波起选择放大作用,经过多次反射叠加作用后使波增强、周期增长,其增长之后的的自振周期称为卓越周期(特征周期)。 基岩中因为没有显著不同的介质分界面而不存在卓越周期。 基岩的震动周期约为0.15s, 更新统坚实土层为0.2-0.5s, 全新统较松散软土层0.3-0.8s, 巨厚松散软土层为0.5-1.1s。 土层的卓越周期T可由表土层剪切振动微分方程导出:T=4H/VS 式中:H为土层厚度, VS该表层土的剪切波速度 显然层厚越大,剪切波速度低,卓越周期就越长。 巨厚冲积层因其卓越周期显著偏长,因之能引起木结构及高层建筑共振而破坏
18、。20.地震发生时,厚层松软土体上哪类建筑物(高层、中层、低层)遭受的震害最严重?为什么?地震时,厚层松软土地基上高层建筑物破坏最严重其原因是:(1)巨厚层松软土低加速度的远震可以使高层或其它长周期建筑物遭到破坏。(2)引起破坏的原因主要是共振,这类自由振动周期长的结构在厚层冲积层上易于产生共振则表明厚层冲积层上地表振动周期往往比较长。(3)表层沉积能对基岩传来的地震波起选择放大作用,某些周期的地震波在表土层中多次反射的结果,由于迭加而增强,这样就会使表层振动中这类周期的波多而长,这就是该表土层的卓越周期。第4章 火山灾害与防灾减灾对策1.火山类型: 死火山(extinct volcano)
19、:即人类历史以来不曾活动 的火山。死火山也有可能再度活动而变为活火山。休眠火山(dormant volcano) :是在人类历史上曾有过活动而近百年来停止活动的火山。活火山(active volcano) :是现在正在活动或近百年来有过活动的火山。2.火山机构(一)火山通道是岩浆由地下上升的通道,按火山通道的形状分类:(1)裂隙式喷发 岩浆沿一个方向的大断裂或断裂群上升,喷溢出地表,称为裂隙式喷发。这种喷发火山口不呈圆形,而是长达数十公里以上的断裂带,或者火山口沿断裂带成串珠状排列,往下可连成墙状通道。(2)中心式喷发喷发物沿火山喉管喷出地面,平面上成点状喷发,称为中心式喷发。这是现代火山活动
20、最主要的类型(二)、火山锥火山锥是火山喷出物在通道口堆积成的锥形山体。(三)、火山口 火山口是位于火山锥顶部或其旁侧的漏斗形喷口。 火山口积水成湖-火山湖; 火山口直径一般1km,由于塌陷或爆炸产生的锅状火山口,称破火山口,直径8-12km3.火山喷出物(1).气体喷发物(火山气体)火山气体成分中以水汽为最多,一般占气体总体积的6090,此外还有H2S,SO2,CO2,HF,HCl,NaCl,NH4Cl等。火山喷气可以升华出硫黄、钠盐、钾盐等矿产。 (2).固体喷发物(火山碎屑物质)随着气体爆炸由火山口喷射到空中的大小岩石碎块和由熔浆凝固而成的碎块,总称为火山碎屑物质。火山碎屑物按其大小和形状
21、等可以分为以下几种: 火山灰 ;火山砾 ;火山渣 ;火山弹 ;(3)液体喷发物(熔浆) 喷出地表的岩浆,其中挥发成分大量逸出,称为熔浆。熔浆在流动过程中,温度逐渐降低,粘性加大,流速越来越小,最后凝固成为火山岩(喷出岩)。4.世界火山分布:环太平洋火山带 ;大洋中脊火山带;东非裂谷火山带;阿尔卑斯-喜马拉雅火山带 5.中国火山带分布:环蒙古高原带;青藏高原带;环太平洋带。6.直接火山灾害:熔岩:流、火山灰和火山泥石流(能搬运巨大的砾石、房屋、桥梁 )、伴随地震。7.火山爆发指数;火山喷发中危险性最大的是爆炸式喷发,其中最大的灾害是喷发柱,因而习惯于用喷发物总质量与喷发柱高度来衡量,通常称之为火
22、山爆发指数VEI(Volcanic Explosivity Index)。8.火山资源;旅游资源黑龙江五大连池(国家火山地质公园);火山矿产资源;火山地热资源9.火山活动监测方法;目前在火山的地球物理和地球化学监测中,地震和地形变是最广泛使用的常规监测方法。其他地球物理方法有地磁、地电、重力、遥感和热辐射等。10.减轻火山灾害的对策;减轻火山灾害的对策主要包括识别高危险性火山、火山喷发灾害评估、火山监测和喷发预报、土地利用规划、工程措施和火山应急管理等六个方面。第5章 地质灾害与防灾减灾对策1.滑坡的定义及构造斜坡土体和岩体在重力作用下失去原有的稳定状态,沿着斜坡内某些滑动面(或滑动带)作整体
23、向下滑动的现象。2.滑坡的力学分析及影响因素(一)滑坡的力学分析(平面解法)滑动面有平直的、弧形的、折线形的。沿层面或接触面滑动直线型滑面;均质滑坡圆弧型滑面;节理岩体中折线型滑面。1. 在平面滑动面情形下,滑坡体的稳定系数K为滑动面上的总抗滑力F与岩土体重力Q所产生的总下滑力T之比。K=F/T当 K1时,滑体发生滑动;K1时,滑体稳定或处于极限平衡状态。2在圆形滑动面情形下,滑动面中心为O,滑弧半径为R。过滑动圆心O作一铅直线,将滑坡体分成两部分。在线之右部分为滑动部分,其重量为Q1它能绕O点形成滑动力矩Q1d1,在之左部分,其重量为Q2形成抗滑力矩,滑坡的稳定系数K为总抗滑力矩与总滑动力矩
24、之比。3. 在折线滑动面情形下,可采用分段的力学分析。从上至下逐块计算推力,每块滑坡体向下滑动的力与岩土体阻挡下滑力之差,也称剩余下滑力,是逐级向下传递的。影响因素(1)斜坡外形:斜坡的存在,使滑动面能在斜坡前缘临空出露。这是滑坡产生的先决条件。同时,斜坡不同高度、坡度、形状等要素可使斜坡内力状态变化,内应力的变化可导致斜坡稳定或失稳。当斜坡愈陡、高度愈大以及当斜坡中上部突起而下部凹进,且坡脚无抗滑地形时,滑坡容易发生。2)岩性:滑坡主要发生在易亲水软化的土层中和一些软岩中。例如粘质土、黄土和黄土类土、山坡堆积、风化岩以及遇水易膨胀和软化的土层。软岩有页岩、泥岩和泥灰岩、干枚岩以及风化凝灰岩等
25、。(3)构造:斜坡内的一些层面、节理、断层、片理等软弱面若与斜坡坡面倾向近于一致,则此斜坡的岩土体容易失稳成为滑坡。 (4)水:水的作用可使岩土软化、强度降低,可使岩土体加速风化。若为地表水作用还可以使坡脚侵蚀冲刷;地下水位上升可使岩土体软化、增大水力坡度等。不少滑坡有“大雨大滑、小雨小滑、无雨不滑”的特点,说明水对滑坡作用的重要性。(5)地震:地震可诱发滑坡发生,此现象在山区非常普遍。地震首先将斜坡岩土体结构破坏,可使粉砂层液化,从而降低岩土体抗剪强度;同时地震波在岩土体内传递,使岩土体承受地震惯性力,增加滑坡体的下滑力,促进滑坡的发生。 (6)人为因素1)破坏坡角。在兴建土建工程时,由于切
26、坡不当,斜坡的支撑被破坏。2)堆载不当。或者在斜坡上方任意堆填岩土方、兴建工程、增加荷载,部会破坏原来斜坡的稳定条件。 3)破坏排水。人为地破坏表层覆盖物,引起地表水下渗作用的增强,或破坏自然排水系统,使坡体水量增加。 4)排水不当。引水灌溉或排水管道漏水将会使水渗人斜坡内,促使滑动因素增加。 5)爆破施工。3.滑坡按力学条件划分(1)牵引式滑坡:滑坡体下部先行变形滑动,上部失去支撑力量,随变形滑动。(2)推动式滑坡:上部先滑动,挤压下部引起变形和滑动。4.滑坡的发育过程:蠕动变形阶段;滑动破坏阶段;渐趋稳定阶段5.滑坡的治理措施:一排水原则:区内水尽快汇集、排出,区外水应拦截、旁引措施:(1
27、)地表排水:设置截水沟和排水明沟系统。截水沟是用来截排来自滑坡体外的坡面径流;排水明沟系统,以汇集坡面径流引导出滑坡体外。(2)地下排水:设置各种形式的渗沟或盲沟系统,以截排来自滑坡体外的地下水流。 二支挡(增大抗滑力)在滑坡体下部修筑挡土墙、抗滑桩或用锚杆加固等工程以增加滑坡下部的抗滑力。 在使用支挡工程时,应该明确各类工程的作用。如滑坡前缘有水流冲刷,则应首先在河岸作支挡等防护工程,然后又考虑滑体上部的稳定。三刷方减重(减小下滑力)。通过削减坡角或降低坡高,以减轻斜坡不稳定部位的重量,从而减少滑坡上部的下滑力。如拆除坡顶处的房屋和搬走重物等。刷方减小坡度 减重减小滑体重量 四改善滑动面(带
28、)岩土性质(增加强度)。改良岩土性质、结构,以增加坡体强度。对岩质滑坡采用固结灌浆;对土质滑坡采用电化学加固、冻结、焙烧等。6.我国滑坡防治措施简表7.挡土墙类型及适用条件:(1)重力式挡土墙;适用范围:墙高h5m的重要工程。3)扶壁(臂)式挡土墙;地质条件差且墙高h10m的重要工程 4)锚杆、锚定板式挡土墙 ;适用于地基承载力较低的重要工程,墙高可达27m。(5)加筋挡土墙;加固河堤、围堰等8.抗滑桩的设计内容(1)设计荷载选择:以滑坡推力和主动土压力荷载效应大者控制设计。(2)墙面坡度常用1:0.3-1:0.5的坡率,有时甚至缓至1:0.75 。基底常做成反坡或锯齿形。(3)挡墙高度的拟定:合理墙高可通过墙顶不剪出为前提进行试算确定。(4)基础埋深的确定:总体而言需要满足挡墙稳定性验算、地基承载力验算等确定。(5)地基承载力验算:基底最大压应力应小于等于地基容许承载力。(6)抗滑、抗倾覆稳定性验算:满足规定的稳定性系数要求,一般抗滑大于1.3,抗倾大于1.6。(7)挡墙截面强度验算:最不利截面的压、拉、剪切应力不超过挡墙材料的相应强度。一般而言由于挡墙截面较大,仅需对明显薄弱截面进行验算。按压弯构建进行计算。9.崩塌的形成条件:(一)斜坡体系统结构(岩体结构系
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