地质灾害防治工程

地质灾害防治工程中国地质大学（武汉）课程大纲绪论地震、水库诱发地震分析与防治斜坡地质灾害分析与防治泥石流地质灾害分析与防治岩溶塌陷分析与防治地面沉降分析与防治第一章绪论地质灾害概念地质灾害分类和分级地质灾害属性及特点我国地质灾害的分布一、地质灾害的概念当今人类社会面临着人口急剧膨胀、资源严重短缺和环境日益恶化的严峻挑战。灾害的基本涵义：广义上的概念：灾害是由自然因素或人为因素引起的不幸事件或过程，它对人类的生命财产及人类赖以生存和发展的资源与环境造成危害和破坏。联合国减灾组织（UnitedNationDisasterReductionOrganization,UNDRO)(1984)灾害的定义：一次在时间和空间上较为集中的事故，事故发生期间当地的人类群体及其财产遭到严重的威胁并造成巨大损失，以至家庭结构和社会结构也受到不可忽视的影响。自然灾害的圈型分类（王思敬等，1992）自然灾害类型自然灾害系列岩石圈型地震、火山爆发、滑坡、泥石流、崩塌土圈型沙漠化、干旱、滑坡、地裂缝、水土流失、地面沉降水圈型洪水、暴雨、雪崩、冻害、海啸、海水倒灌大气圈型暴风、龙卷风、台风、酷热、严寒、干旱生物圈型蝗灾、森林火灾、植被退化、植物病虫害人为灾害的含义人类活动在自然界诱发的灾害，如诱发地震、边坡失稳、地面沉降；人工环境中发生的灾害，称为技术灾害，如中毒、酸雨、地表水和地下水污染、臭氧层破坏、全球变暖等。地质灾害：是指由于自然的、人为的或综合的地质作用，使地质环境产生突发的或渐进的破坏，并对人类生命财产造成危害的地质作用或事件。地质灾害与气象灾害、生物灾害等都是自然灾害的一个主要类型，具有突发性、多发性、群发性和渐变影响等特点。由于地质灾害往往造成严重的人员伤亡和巨大的经济损失，所以在自然灾害中占有突出的地位。地质灾害作为自然灾害的主要类型之一，在历史上曾给人类带来无尽的伤痛，而今，人类活动随其规模与强度的不断增大，正在越来越深刻地干预着地球表层演化的自然过程，导致地质灾害发生的频率越来越高，影响的范围越来越大，造成的危害越来越严重。二、地质灾害分类和分级1、目前对地质灾害的灾种范围有多种不同认识（1）由地质作用引起或地质条件恶化导致的自然灾害都划为地质灾害，主要包括地震、火山、崩塌、滑坡、泥石流、地面沉降、地裂缝、水土流失、土地荒漠化、海水入侵、部分洪水灾害、海岸侵蚀、地下水污染、地下水位升降、地方病、矿井突水溃沙、岩爆、煤与瓦斯突出、煤层自燃、冻土冻融、水库淤积、水库及河湖塌岸、特殊岩土地质灾害、冷浸田等。（2）仅限于以岩石圈自然地质作用为主导因素而形成的自然灾害，主要包括地震、火山、崩塌、滑坡、泥石流、地面沉降、地裂缝、地面塌陷、海水入侵、特殊土类灾害等十几种。2、按灾害的成因分类分为自然动力型、人为动力型、复合动力型。地质灾害成因类型划分表类型亚类灾害举例自然动力型内动力亚类地震、火山、地裂缝外动力亚类滑坡、崩塌、泥石流、岩溶塌陷、荒漠化道路工程滑坡、崩塌、荒漠化、黄土湿陷水利水电工程泥石流、滑坡、崩塌、岩溶塌陷、地面沉降、诱发地震人为动力型矿山工程地面塌陷、坑道突水、泥石流、诱发地震、煤与瓦斯突出城镇建设地面沉降、地裂缝、地下水变异农林牧活动水土流失、荒漠化、与地质因素有关洪涝灾害海岸港口工程海底滑坡、岸边侵蚀、海水入侵内外动力复合亚类泥石流、滑坡、崩塌自然与人为内动力、人为复合亚类岩爆、瓦斯爆炸、地裂缝、动力复合型地面沉降外动力、人为复合亚类泥石流、滑坡、崩塌、水土流失、荒漠化3、地质灾害分级地质灾害分级反映了地质灾害规模、活动频次及其对人类与环境的危害程度。地质灾害分级方案有：（1）灾变分级，（2）灾度分级和（3）风险分级。灾变分级是对地质灾害活动强度、规模和频次的等级划分；灾度分级反映了灾害事件发生后所造成的破坏和损失程序；风险分级是在灾害活动概率分析基础上核算出来的期望损失的级别划分。（1）地质灾害灾变等级划分灾种指标特大型大型中型小型崩塌（危岩）体积（万m3）100100~1010~11滑坡体积（万m3）10001000~100100~1010泥石流体积（万m3）5050~2020~11岩溶塌陷影响范围（Km2）2020~1010~11地裂缝影响范围（Km2）1010~55~11地面沉降沉降面积（Km2）500500~100100~1010累计沉降量（m）22~11~0.50.5海水入侵入侵范围（Km2）500500~100100~1010膨胀土分布范围（Km2）100100~1010~11（2）地质灾害灾度等级划分灾度等级死亡人数直接经济损失（万元）特大灾害1001000大灾害100~101000~100中灾害10~1100~10小灾害010（3）地质灾害风险等级划分高风险中度风险轻度风险微度风险年均死亡人数1010~100期望损失直接经济损失（万元/年）100100~1010~11三、地质灾害的属性与特征地质灾害具有自然属性，又具有社会经济属性。自然属性是指与地质灾害的动力过程有关的各种自然特征，如地质灾害的规模、强度、频次以及灾害活动的孕育条件、变化规律等。社会经济属性指与成灾活动密切相关的人类社会经济特征，如人口和财产的分布、工程建设活动、资源开发、经济发展水平、防灾能力等。1．地质灾害的必然性和可防御性地质灾害主要是地壳内部能量转移或地壳物质运动引起的。随着地球的不断运动，地壳能量和物质的平衡不断被打破。因此，地质灾害是伴随地球运动而生并与人类共存的必然现象。人类在地质灾害面前并非无能为力。通过研究灾害的基本属性，揭示并掌握地质灾害发重复、发展的条件和分布规律，进行科学的预测预报和采取适当的防治措施，就可以对灾害进行有效的防卸，从而减少和避免灾害造成的损失。2．地质灾害的随机性和周期性地质灾害是在多种动力作用下形成的，其影响因素更是复杂多样。地质灾害的随机性还表现为人类对地质灾害的认知程度。受地质作用周期性规律的影响，地质灾害还表现出周期性特征。3．地质灾害的突发性和渐进性按灾害发生和持续时间的长短，地质灾害可分为突发性地质灾害和渐进性地质灾害两大类。突发性地质灾害大都以个体或群体形态出现，具有骤然发生、历时短、爆发力强、成灾快、危害大的特征，如地震、火山、滑坡、崩塌、泥石流等。渐进性地质灾害指缓慢发生的，以物理的、化学的和生物的变异、迁移、交换等作用逐步发展而产生的灾害，主要有土地荒漠化、水土流失、地面沉降、煤田自燃等。4．地质灾害的群发性和区域性地质灾害多以灾害点、灾害群的形式发生。就个别而言，这种现象有其偶然性和局限性。但从总体看，它们并不是孤立的，而是受区域地质构造条件所控制，受降雨、地震、地形等条件的制约，具有群发性和区域性。例如2008年5月12日发生的四川省汶川地震，受活动断裂构造控制，发震断裂——“龙门山断裂带”沿线城镇地震自身震害以及诱发的次生滑坡、崩塌等灾害均表现出明显的群发性和区域分布特征。5．地质灾害的成因多元性和原地复发性不同类型地质灾害的成因各不相同，大多数地质灾害的成因具有多元性，往往受气候、地形地貌、地质构造和人为活动等综合因素的制约。某些地质灾害具有原地复发性，如我国西部川藏公路沿线的古乡冰川泥石流，一年内曾发生泥石流70多次，为国内所罕见。四、我国地质灾害的分布我国地质灾害种类齐全，按致灾地质作用的性质和发生处所进行划分，常见地质灾害共有12类、48种。它们是：1．地壳活动灾害，如地震、火山喷发、断层错动等；2．斜坡岩土体运动灾害，如崩塌、滑坡、泥石流等；3．地面变形灾害，如地面塌陷、地面沉降、地面开裂(地裂缝)等；4．矿山与地下工程灾害，如煤层自燃、洞井塌方、冒顶、偏帮、鼓底、岩爆、高温、突水、瓦斯爆炸等；5．城市地质灾害，如建筑地基与基坑变形、垃圾堆积等；6．河、湖、水库灾害，如塌岸、淤积、渗漏、浸没、溃决等；7．海岸带灾害，如海平面升降、海水入侵，海岸侵蚀、海港淤积、风暴潮等；8．海洋地质灾害，如水下滑坡、潮流沙坝、浅层气害等；9．特殊岩土灾害，如黄土湿陷、膨胀土胀缩、冻土冻融、沙土液化、淤泥触变等；10．土地退化灾害，如水土流失、土地沙漠化、盐碱化、潜育化、沼泽化等；11．水土污染与地球化学异常灾害，如地下水质污染、农田土地污染、地方病等；12．水源枯竭灾害，如河水漏失、泉水干涸、地下含水层疏干(地下水位超常下降)等。一）成灾背景条件中国地处环太平洋构造带和喜玛拉雅构造带聚汇部位，太平洋板块的俯冲和印度板块向北对亚洲板块的碰撞使中国大陆承受着最主要的地球动力作用。在印度板块与亚洲板块的碰撞边界上产生了世界上最高的喜玛拉雅山脉，并使青藏高原受压隆起，东部因太平洋板块俯冲造成了华北、东北地壳向东拉张，形成华北和松辽沉降大平原。这两种活动构造带汇聚和西升东降的地势反差，不仅形成了中国大地构造和地形的基本轮廓，同时也是形成我国地质灾害种类繁多的根本原因。东西向构造与北北东向构造的交叉，使中国在大地构造和地形(主要表现在山脉和盆地的走向上)上形成近东西向和近南北向的分区特点，从而使我国地质灾害的区域空间分布同样具有东西分区、南北分带、亚带成网的特点。从西向东，大体以贺兰山～六盘山～龙门山～哀牢山，大兴安岭～太行山～武陵山～雪峰山为界分为三大区:西区为高原山地，海拔高，切割深度大，地壳变动强烈，构造、地层复杂，气候干燥，风化强烈，岩石破碎，因而主要发育有地震、冻融、泥石流、沙漠化等地质灾害。中区为高原、平原过渡地带，地形陡峻，切割剧烈(相对切割深度为巨大)，地层复杂，风化严重，活动断裂发育，因而主要发育地震、崩塌、泥石流、滑坡、水土流失、土地沙化、地面变形、黄土湿陷、矿井灾害等地质灾害。东区为平原及海岸和大陆架，地形起伏不大，气候潮湿且降雨量丰富，主要发育地震、地面变形、崩、滑、流、河湖灾害、海岸灾害、盐碱(渍)化、冷浸田等地质灾害。从北向南，阴山～天山、昆仑～秦岭、南岭等巨大山系横贯中国大陆，沿这些山系，崩、滑、流、水土流失等地质灾害严重。它们的相间地带(大河流域)，土地沙化、盐碱化、黄土湿陷及水土流失、地面变形及崩、滑、流、岩溶塌陷等地质灾害严重。在新构造运动相对活跃的东南、西南及青藏高原地区，地震以及与之相关的地质灾害较为明显。中国位于亚洲大陆东部，濒临太平洋，季风气候显著，具有较明显的纬度和经度分带特征，加上疆域辽阔，地形复杂，具有多种多样的气候类型，因此如暴雨、洪水、干旱、冰雹、霜冻及温差等许多不良气候因素常常成为多种多样的地质灾害的诱发因素。在西北、华北和东北部分地区，气候干旱少雨，年内温差悬殊，风蚀作用剧烈，土地沙漠、沙漠化、风沙化、土地冻融等灾害发育严重。在温暖湿润的东部、南部地区，尤其在西南山区，降雨多且集中，崩、滑、流灾害频繁发生。在东部平原地区，土地盐渍化、沼泽化，冷浸田等地质灾害广泛分布。中国是世界上人口最多的国家，几千年来的人文活动，历史上连绵不断的战乱，特别是近几十年来经济的高速发展和人口的过速增长，对自然的索取也不断加重，对自然环境的干扰也愈来愈强烈。东、中部地区，由于大量抽取地下水和大规模开采矿产资源(包括油气资源)，导致地下水资源平衡条件破坏和岩土构造应力状态发生变化，诱发并加剧了地面沉降，地面塌陷，地裂缝，土地盐渍、沼泽化、崩、滑、流、矿山灾害等地质灾害的发育和危害。西部地区，由于超量开发土地、草原、森林和水资源，加速了水土流失、土地沙化等灾害的发展，崩塌、滑坡、泥石流等灾害也随之增多。中国地质灾害的区域变化具有比较明显的方向性，即从西向东、从北向南、从内陆到沿海地质灾害趋于严重。地质灾害正由自然动力型向人为动力型发展，由点状向带状、树枝状、片状发展。近来，不合理的人类经济工程活动也使得地质灾害的发育日趋加剧。地质灾害造成的损失逐年增加，据不完全统计（国土资源部政策法规司等，2000），近年来由于崩塌、滑坡、泥石流灾害每年造成的损失上百亿元，水土流失、土地沙漠化、盐碱化、潜育化造成的损失每年达200亿元，岩溶塌陷和地下采空造成的损失超过5亿元，抽水引起的地面