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第十五章土木工程中的灾害－－－地震灾害（下）山东科技大学泰山科技学院王清标2008.11.22本节教学内容及教学要求一、本节教学内容：1、地震灾害的特点2、地震的直接灾害3、地震的次生灾害二、本节重点与难点：1、重点：地震灾害的特点。2、难点：地震对结构物和设施的破坏三、本节教学要求：1、了解：地震灾害的特点2、掌握：地震的直接灾害和次生灾害第一节地震灾害的特点一、地震灾害的特点•1地震灾害具有突发性•2地震灾害破坏面积广、区域性强•3地震灾害具有续发性和多发性特点•4地震灾害具有灾难性•5地震灾害具有社会性•6地震救灾的艰巨性二、地震破坏机理地震发生时,首先是从震源发生2个地震波：P波（纵波）跟S波（横波）。地震时人们往往会首先感觉到的小小的晃动、然后是大的晃动开始。（？）离震源越远这个间隔就越长。地震波的传播速度以纵波最快，横波次之，面波最慢；而地震波的振幅则恰好相反，纵波的振幅最小，横波的振幅较大，面波的振幅最大。在震中区，地震波直接入射地面，横波表现为左右摇晃，纵波表现为上下跳动。地震时地面运动会使地面、土木工程结构受到多次反复的水平和竖向的地震荷载作用，如果房屋、道路、桥梁经受不住这种地震荷载，轻者会震裂，重者会扭曲或倒塌；地震还会造成地裂、地陷、山崩、滑坡、塌方、地面冒水、喷沙等地质灾害。第二节地震的直接灾害•1地表破坏•2结构物和设施的破坏1地表破坏•一、地面的断裂错动和地裂缝•二、喷砂、冒水•三、局部土地塌落•四、滑坡、塌方一、地面的断裂错动和地裂缝•1.地面的断裂错动强烈地震时，地下断层面直达地表，地貌随之改变。显著的垂直位移造成断崖峭壁；过大的水平位移产生地形、地物的错位；挤压、扭曲造成地面的波状起伏和水平错动。由于这些断裂错位，使道路中断、铁轨扭曲、桥梁断裂、房屋破坏，严重的可使河流改道水坝受损，直接造成灾害。路面破坏现象路面拉裂2.地裂缝•主要有两种类型：（1）一种是强烈地震时由于地下断层错动延伸至地表而形成的裂缝，称为构造地裂缝。这类裂缝与地下断裂带的走向一致，其形成与断裂带的受力性质有关，一般规模较大，形状比较规则，通常呈带状出现（由数条地裂缝组成），裂缝带长度可达几公里甚至几十公里，裂缝带宽度可达几米甚至几十米。（2）另一种地裂缝是在古河道、湖河岸边、陡坡等土质松软地方产生的地表交错裂缝，其大小形状不一，规模也较前一种小。地裂缝穿过道路、结构物时通常会使它们遭受破坏二、喷砂、冒水•地震时出现喷砂、冒水现象非常多见。砂和水有的从地震裂缝或孔隙中喷出，有的从水井或池塘中喷出，分布很广，但喷砂主要出现在平原地区，特别是河流两岸最低平的地方。•地下有含水砂层存在是出现喷砂冒水现象的物质基础，地震动的压力推动水和砂沿着地震开辟的通道地裂缝向地表涌出。•冒水是因为地震时，岩层发生了构造变动，改变了地下水的储存、运动条件，使一些地方地下水急剧增加。•喷砂是含水层砂土液化的一种表现，即在强烈振动下，地表附近的砂土层失去了原来的粘结性，呈现了液体的性质，这种作用在含水较多的细砂中尤为明显。地基液化，承载力降低，位于其上的工程设施倾斜、开裂或倾倒。三、局部土地塌落•地震造成的局部土地塌落的事件是多种多样的。•在石灰岩分布地区，地下溶洞十分发育，在矿区由于人类的生产活动也会存在空洞，大地震时都可能被震塌，地面的土石层也随之下沉，造成大面积陷落；•在喷沙冒水严重的地方，也使地下出现洞穴。造成土地下沉，形成洼地。•土地陷落的地方，当湖、海、河或地下水流入时，即可成灾。唐山地震时，天津市郊一村庄沉陷2.6m，池水流入，水深可行船。如果在这个大洞中如果储有大量天然气，在大地震中产生爆炸，那么巨部毁灭性灾难将产生！四、滑坡、塌方•在陡坡、河岸等处，强烈的地震作用往往造成土体失稳，从而形成塌方和滑坡。有时会造成破坏道路、掩埋村庄、堵河成湖、房屋倒塌等严重震害。山体滑坡山体滑坡塌方塌方唐家山村被掩埋在此！北川老城北山体滑坡480万m31600人死亡映秀镇人口1万2千汶川县城土地面积3km2人口3万2、地震对结构物和设施的破坏（一）房屋建筑物的破坏（二）道路的破坏（三）桥梁的破坏（一）房屋结构破坏现象1、房屋的长轴与地震荷载方向垂直时，易受震害。倾斜倾倒摧毁城镇和乡村2、一幢房屋的两个不同部分连在一起时，可能在连接处断裂。粉碎性崩溃3、房屋的自震周期与地震时地面运动的周期相近时，会使房屋受到巨大破坏。北川中学粉碎性崩溃4、房屋窗间墙或窗下墙出现交叉裂缝、水平错位。5、房屋的底部支撑“软”时，易受震害底层失效底层失效底层失效6、连续墙体震松与X裂缝横向连续墙体震松与X裂缝横向连续墙体X裂缝纵向连续墙体X裂缝纵向连续墙体X裂缝纵向连续墙体X裂缝纵向连续墙体X裂缝纵向连续墙体X裂缝，顶层墙角局部塌落，圈梁折断破坏7、两幢房屋靠得太近时会在地震时互撞而破坏•地震引起建筑物破坏总结分析：•地震引起的建筑物破坏大体可以分为两大类：一、振动破坏：地震时地面运动引起建筑物振动，产生惯性力，不仅使结构内力增大很多，而且往往使其受力性质也发生改变，使得结构构件连接不牢、节点破坏、结构变形过大、支撑系统失效等，导致结构承载力不足而破坏。二、失稳破坏：地震引起地裂、地陷、滑坡和地基土液化等而导致地基开裂、滑动或不均匀沉降，使得地基失效，承载力降低，丧失稳定性，造成建筑物整体倾斜、拉裂或倒塌。（二）道路震害破坏现象1、道路掩埋、损坏，交通中断路面坍塌断裂路面塌陷路面断裂、路基严重损毁路面扭曲变形，行驶车辆受损，造成交通中断。铁路路轨扭曲变形，交通中断（三）桥梁震害现象主梁坠落，桥体断裂塌落主梁坠落，桥体断裂塌落桥墩损坏，桥体断裂塌落桥柱损坏，桥体扭曲变形桥柱折断，桥体断裂塌落，连续梁完全破坏桥墩、桥台损毁、主梁坠落桥墩、桥台毁损，主梁坠落，拱圈开裂桥墩、桥柱毁损，主梁坠落，梁板大桥破坏较多！桥梁护栏剪切破坏地震引起桥梁破坏总结分析：桥梁破坏的主要形式：桥柱、桥墩、桥台毁损，主梁坠落，拱圈开裂及拱上结构塌落。桥梁破坏的主要原因：（1）连续梁结构不利于静定稳定性要求。（2）单薄的桩柱结构不利于侧向稳定。（3）缺少加固措施的转弯段桥梁不利于总体稳定。第三节地震的次生灾害•一、火灾•二、滑坡和泥石流•三、海啸一、火灾•在多种次生灾害中，火灾是最常见、造成损失最大的次生灾害。在城市地震灾害中，以火灾为首的次生灾害有时并不亚于直接灾害造成的损失。二、滑坡和泥石流•在山区，地震时一般都伴有不同程度的坍塌、滑坡、泥石流灾害。而且地震滑坡、泥石流灾害，也如地震余震活动那样，持续时间长，反复性大，可从地震开始一直延续到次年乃至数年。三、海啸•地震海啸灾害是沿海地区极为严重的地震次生灾害。7.2004年12月发生的印度洋大地震，引发的海啸造成的死亡和失踪人数就超过28万。•海啸发生前•海啸发生后海啸中的遇难人数226566人。2004年12月26日印尼大海啸。作业题•1、简述地震灾害特点及其发生机理。•2、论述地震造成的直接灾害。•3、简述地震造成的次生灾害。创世界人员伤亡之最的大地震：1556年1月23日陕西华县8级地震，死亡人数83万。史料记载：“压死官吏军民奏报有名者83万有奇，其不知名未经奏报者复不可数计”。华县大地震损失惨重的原因①震中区人口稠密；②地震发生在午夜时分；③水灾、火灾、疾病等次生灾害严重；④社会治安混乱，谣言四起，灾民惶惶不可终日；⑤当时的陕西经常干旱，发荒粮歉，人民饥饿，无居，过着饥寒交迫的生活，加上人们有听天由命的思想，缺少防震救灾知识以及突发性地震事件的应变能力。唐山大地震：1976年7月28日凌晨3点发生7.8级大地震，死亡人数24万多。救援难度大汶川大地震是新中国成立以来，破坏性最大、受灾范围最广、救灾难度最大的一次地震灾害！！。死亡:69,197失踪:18,222受伤:374,176灾区面积:440,000km2受灾人口:46,240,000经济损失:10000-12000亿