搜索
2016年5月建筑工程概论Vol.No..收稿日期：2016-05-30(6号宋体)基金项目，无作者简介：XX女。文章编号结合舟曲泥石流事故探究泥石流对建筑物的影响XX（XX大学西安710054学号XXXXX）摘要：舟曲特大泥石流现场的调查表明,泥石流破坏建筑物主要有冲击、淤埋和摩擦三种方式。根据泥石流的破坏方式、特点和建筑物类型,形成我国山区居民住宅两种常见结构的泥石流破坏分级标准。最后提出了几条能有效减轻泥石流对建筑物破坏的具体措施,可供读者从对泥石流的感性认识上升到理性认识。关键词：泥石流灾害破坏方式治理中图分类号：文献标识码：ACombinedwiththedebrisflowaccidentinZhouqutoexploretheimpactofdebrisflowonbuildingsXXAbstract：SurveyshowsthatZhouqulargedebrisflowfield,debrisflowdamagetobuildingsaremainlyimpactandfriction,buriedinthreeways.Accordingtothedestructionway,characteristicandbuildingtypeofdebrisflow,debrisflowdamageclassificationstandardoftwokindsofcommonstructureinmountainousareaofourcountry.Finally,severalconcretemeasuresthatcaneffectivelyreducethedamageofthedebrisflowareputforward,whichcanbeusedforthereaderstorisefromtheperceptualknowledgetotherationalknowledge.Keywords:DebrisflowdisasterFailuremodePreventionandcure0引言2010年8月7日22时左右，甘南藏族自治州舟曲县城东北部山区突降特大暴雨，降雨量达97毫米，持续40多分钟，引发三眼峪、罗家峪等四条沟系特大山洪地质灾害，泥石流长约5千米，平均宽度300米，平均厚度5米，总体积750万立方米，流经区域被夷为平地泥石流造成了1765人死亡和失踪,33幢面积11.472km2的建筑物被直接冲毁,有20幢面积约69km2建筑被部分损坏。本文以此事故为例，介绍泥石流成因、分析泥石流对建筑物的破坏形式，本文目的在于对泥石流进行深一步的认识以降低其对人身、建筑的损害。1泥石流基本概念泥石流是指在山区或者其他沟谷深壑，地形险峻的地区，因为暴雨、暴雪或其他自然灾害引发的山体滑坡并携带有大量泥沙以及石块的特殊洪流。泥石流具有突然性以及流速快，流量大，物质容量大和破坏力强等特点。发生泥石流常常会冲毁公路铁路等交通设施甚至村镇等，造成巨大损失。泥石流是暴雨、洪水将含有沙石且松软的土质山体经饱和稀释后形成的洪流，它的面积、体积和流量都较大，而滑坡是经稀释土质山体小面积的区域，典型的泥石流由悬浮着粗大固体碎屑物并富含粉砂及粘土的粘稠泥浆组成。在适当的地形条件下，大量的水体浸透流水山坡或沟床中的固体堆积物质，使其稳定性降低，饱含水分的固体堆积物质在自身重力作用下发生运动，就形成了泥石流。泥石流是一种灾害性的地质现象。通常泥石流爆发突然、来势凶猛，可携带巨大的石块。因其高速前进，具有强大的能量，因而破坏性极大。泥石流流动的全过程一般只有几个小时，短的只有几分钟。1.1泥石流种类分类泥石流按照不同的属性有着不同的分类。1.1.1按物质成分分类（1）由大量粘性土和粒径不等的砂粒、石块组成的叫泥石流。（2）以粘性土为主，含少量砂粒、石块、粘度建筑工程概论2016年大、呈稠泥状的叫泥流。（3）由水和大小不等的砂粒、石块组成的称之水石流。1.1.2按流域形态分类（1）标准型泥石流为典型的泥石流，流域呈扇形，面积较大，能明显的划分出形成区，流通区和堆积区。（2）河谷型泥石流流域呈有狭长条形，其形成.区多为河流上游的沟谷，固体物质来源较分散，沟谷中有时常年有水，故水源较丰富，流通区与堆积区往往不能明显分出。（3）山坡型泥石流流域呈斗状，其面积一般小于1000㎡，无明显流通区，形成区与堆积区直接相连。1.1.3其他分类（表1）按物质成分分类按流域形态分类泥石流标准型泥石流泥流河谷型泥石流水石流山坡型泥石流表一泥石流其他分类Table1otherclassificationofdebrisflow1.2形成条件泥石流的形成需要三个基本条件：有陡峭便于集水集物的适当地形；上游堆积有丰富的松散固体物质；短期内有突然性的大量流水来源。1.2.1地形地貌条件在地形上具备山高沟深，地形陡峻，沟床纵度降大，流城形状便于水流汇集。在地貌上，泥石流的地貌一般可分为形成区、流通区和堆积区三部分。上游形成区的地形多为三面环山，一面出口为瓢状或漏斗状，地形比较开阔、周围山高坡陡、山体破碎、植被生长不良，这样的地形有利于水和碎屑物质的集中；中游流通区的地形多为狭窄陡深的峡谷，谷床纵坡降大，使泥石流能迅猛直泻；下游堆积区的地形为开阔平坦的山前平原或河谷阶地，使堆积物有堆积场所。1.2.2松散物质来源条件泥石流常发生于地质构造复杂、断裂褶皱发育，新构造活动强烈，地震烈度较高的地区。地表岩石破碎，崩塌、错落、滑坡等不良地质现象发育，为泥石流的形成提供了丰富的固体物质来源；另外，岩层结构松散、软弱、易于风化、节理发育或软硬相间成层的地区，因易受破坏，也能为泥石流提供丰富的碎屑物来源；一些人类工程活动，如滥伐森林造成水土流失，开山采矿、采石弃渣等，往往也为泥石流提供大量的物质来源。1.2.3水源条件水既是泥石流的重要组成部分，又是泥石流的激发条件和搬运介质(动力来源)，泥石流的水源，有暴雨、水雪融水和水库溃决水体等形式。我国泥石流的水源主要是暴雨、长时间的连续降雨等。1.3发生规律1.3.1季节性我国泥石流的暴发主要是受连续降雨、暴雨，尤其是特大暴雨集中降雨的激发。因此，泥石流发生的时间规律是与集中降雨时间规律相一致，具有明显的季节性。一般发生在多雨的夏秋季节。因集中降雨的时间的差异而有所不同。四川、云南等西南地区的降雨多集中在6-9月，因此、西南地区的泥石流多发生在6-9月；而西北地区降雨多集中在6、7、8三个月，尤其是7、8两个月降雨集中，暴雨强度大，因此西北地区的泥石流多发生在7、8两个月。据不完全统计，发生在这两个月的泥石流灾害约占该地区全部泥石流灾害的90%以上。也具有一定的周期性，且其活动周期与暴雨、洪水的活动周期大体相一致。当暴雨、洪水两者的活动周期是与季节性相叠加，常常形成泥石流活动的一个高潮。1.3.2周期性泥石流的发生受暴雨、洪水的影响，而暴雨、洪水总是周期性地出现。因此，泥石流的发生和发展也具有一定的周期性，且其活动周期与暴雨、洪水的活动周期大体相一致。当暴雨、洪水两者的活动水渠、铁路以及其它建筑活动，破坏了山坡表面而形成的。如云南省东川至昆明公路的老干沟，因修公路及水渠，使山体破坏，加之1966年犀牛山地震又形成崩塌、滑坡，致使泥石流更加严重。又如香港多年来修建了许多大型工程和地面建筑，几乎每个工程都要劈山填海或填方，才能获得合适的建筑场地。1972年一次暴雨，使正在施工的挖掘工程现场120人死于滑坡造成的泥石流。1.4.2自然因素(1)地表水在沟谷的中上段侵润冲蚀沟床物质，随冲蚀强度加大，沟内某些薄弱段块石等固体物松动、失稳，被猛烈掀揭、铲刮，并与水流搅拌而形成泥石流。(2)山坡坡面土层在暴雨的浸润击打下，土体失稳，沿斜坡下滑并与水体混合，侵蚀下切而形成悬挂于陡坡上的坡面泥石流。北京山区农民常称之为“水建筑工程概论2016年鼓”、“龙扒掌”。(3)沟源崩、滑坡土体触发沟床物质活动形成泥石流。既崩、滑体便发生溃决，强烈冲击并带动沟床固体碎屑物的活动而形成泥石流。2泥石流对建筑物的破坏2.1.泥石流对房屋的破坏形式泥石流的破坏形式多种多样，根据泥石流沟及房屋分布划分可以分为：冲击、摩擦和淤埋三种方式[1][2][8]。图1舟曲县城泥石流下游建筑物破坏图Figure1Zhouqudebrisflowdownstreambuildingsdamaged（1）冲击破坏泥石流在形成区运动过程中，逐渐加入泥石流体的松散物质越来越多，组成成分也越来越复杂。进入流通区后泥石流体中的固体物质具有颗粒粒径差异大，悬殊可达6个数量级(从微米到米)，泥石流可搬运直径数米的大石块。泥石流的冲击力由液相浆体冲击力和固相颗粒冲击力组成。泥石流体携带的大量固体物质冲击力巨大。泥石流携带的大石块流经过的沟段对所有遇到阻拦其继续前行的障碍物造成强烈的膨胀和冲击，对房屋建筑重则直接推到，轻则破坏房屋建筑部分结构。图2冲击破坏Fig.2impactfailure（2）摩擦破坏泥石流的危害不仅仅限于所携带的大石块，泥石流体中细小的颗粒也会对运动过程中遇到的障碍物造成强烈的冲击，摩擦房屋建筑外露结构，使房屋结构受到摩蚀破坏。图3摩擦破坏Fig.3frictionfailure（3）堆积於埋破坏泥石流进入堆积区后，由于沟床坡度减小，泥石流前行阻力增大，泥石流流速逐渐减小，所携带的粗颗粒逐渐沉积，进入堆积过程。对于山区城镇，泥石流堆积平台往往是房屋建筑比较理想的建造地址。建造在泥石流堆积区的房屋往往在泥石流爆发时受到泥石流的於埋破坏。汶川8.0级大地震中，北川作为受灾最严重的城市之一，灾后有强降雨诱发的泥石流灾害使得北川县城再次遭受严重的损失。图4淤埋破坏Fig.4burieddamage一个建筑物的损害，往往不是一种破坏形式造成的，而是由三种方式结合所破坏的。建筑工程概论2016年图5泥石流破坏房屋Fig.5debrisflowdamagetohouses2.2泥石流对建筑物的破坏模式建筑物破坏模式在６种不同结构类型的建筑物中，木结构、砖木、框架－砖混、框架和钢结构５种主要承重构件均为柱体和梁，因建筑材料不同使其具有不同的强度。砌体结构的支撑构件为砖砌块或石块，其强度取决于砂浆和砌块的强度。因此，前５种建筑物的破坏主要体现在梁或柱的倒塌或损坏，而后一种则为承重墙体的破坏。从结构的破坏程度考虑，将建筑物破坏模式划分为以梁和柱为承重构件和以砌体为承重构件的建筑物破坏模式。（1）以梁和柱为承重构件的建筑物破坏模式墙体破坏导致的非结构性损伤建筑物外墙受泥石流冲击后倒塌，泥石流从倒塌的墙体或门窗等开口处冲入屋内，导致淤埋破坏，而主体结构支撑柱体或梁并无损伤。对砖木结构，其外墙多为砖砌体，由于木质柱体与砖砌体间黏结性能很差，较易产生裂缝，受泥石流作用后极易垮塌框架结构墙体与柱间虽然黏结性较好，但其强度仍远低于混凝土柱体，易产生剪切和弯曲破坏。（2）以砌体为承重构件的建筑物破坏模式该破坏模式主要由承重墙体裂缝或倒塌引起，其破坏程度因损坏墙体的位置和面积大小而有所差异。①部分建筑物底层的承重墙体受泥石流作用产生裂缝或部分倒塌，但建筑物整体结构良好。此类破坏模式多出现于相对的两面墙体为泥石流破坏，而两侧墙体因平行于泥石流流向而未遭受严重损伤，使得两侧墙体仍然可以支撑整个建筑物不致倒塌。②建筑物底层的承重墙体大面积产生裂缝或倒塌，致使建筑物整体倾斜并倒塌。此破坏模式多出现在相邻两面墙体或更多面墙体被泥石流破坏，建筑物失去支撑而倒塌2.3建筑物支撑构件破坏的力学模型建筑物支撑构件的损毁是导致其结构性破坏甚至倒塌的主要原因，将建筑物支撑构件的破坏归纳为柱和梁的塑性铰破坏和剪切破坏、支撑墙体的弧形拉裂破坏，三种受力图如下[2]。(a)(b)建筑工程概论2016年(c)(a).塑形铰破坏(b).剪切破坏(c).拉裂破坏（a）Theplastichingefailure(b)shearfailure(c)tensilefailure由于柱体的两端固定于基础、梁和楼板处，故可将其视作两端