地质灾害01综述及火山灾害.pdf

1 1 1 清华大学研究生课程灾害学 地质灾害 陆新征 清华大学土木工程系 2006 2 清华大学研究生课程灾害学 内容提要 地质灾害的概念、类型及分布 火山地质灾害 滑坡地质灾害及其防治 崩塌地质灾害及其防治 泥石流地质灾害及其防治 地面沉降及其防治 岩土工程灾害 3 清华大学研究生课程灾害学 斜坡地质灾害 体积巨大的表层物质在重力作用下沿斜 坡发生向下运动，形成灾害。 主要形式 滑坡 崩塌 泥石流 4 清华大学研究生课程灾害学 导致斜坡灾害的原因 人类活动区域增大，大量在山地、丘陵 开发，增大斜坡变形规模，诱发斜坡灾 害。 筑路、修建水库、采矿等大规模工程活 动是触发和加速斜坡产生运动的重要因 素之一。 5 清华大学研究生课程灾害学 斜坡灾害类型 斜坡物质的快速失稳，结果导致相对整 体的土体或岩块向坡下运动 岩土与水的混合物向坡下的运动 6 清华大学研究生课程灾害学 斜坡灾害规模分类 2 2 7 清华大学研究生课程灾害学 斜坡灾害的影响因素 地形地貌 地质构造与新构造活动 地层岩性与岩体结构特性 地下水 暴雨和连续降雨 人类活动 8 清华大学研究生课程灾害学 斜坡灾害的影响因素 地形地貌 边坡的高度、坡度 山体稳定性，长江、黄河上游山体稳定性 差，山体切割深度超过1000米，坡度超过 30度60度甚至直立，崩塌、滑坡灾害发育 非常严重 中国西南，西北地区中高山区和大江大河两 侧沟谷纵坡降较大，易发生泥石流 9 清华大学研究生课程灾害学 斜坡灾害的影响因素 地质构造与新构造活动 地层的断裂构造，断裂的性质，破碎带宽 度，节理裂隙的发育程度及其组合特性。岩 体越破碎，断裂越发育，山体稳定性越差， 滑坡灾害越容易发生 新构造活动、地震。 1970年秘鲁地震诱发Huasacaran山向下滑动 3.5km，摧毁两个村庄，造成2万人死亡 10 清华大学研究生课程灾害学 斜坡灾害的影响因素 地层岩性与岩体结构特性 岩体构造破碎、层状、散体 有薄弱面，岩体沿着断层或者薄弱面成层装 滑动 存在透水和不透水的地下夹层，或者滑坡体 底部有隔水的基岩下垫层。成为滑坡体的滑 床 11 清华大学研究生课程灾害学 斜坡灾害的影响因素 地下水 软化岩石裂隙抗剪强度 增加滑坡体重量 软化土体强度 空隙水压力降低有效应力 降低摩擦阻力，类似于雨天汽车轮胎在路面 上“浮起”的效果 12 清华大学研究生课程灾害学 斜坡灾害的影响因素 暴雨和连续降雨 诱发斜坡灾害的主要因素 大量雨水深入地下引起地下水的动态变化， 直接诱发斜坡灾害 1982年7月中下旬重庆云阳等县降雨高达 600700mm，最大单次降雨量达到 350420mm，最大日降雨量283mm，诱发 了数万处大小不等的滑坡 3 3 13 清华大学研究生课程灾害学 斜坡灾害的影响因素 人类活动 破坏森林植被 开挖坡脚，切断岩层原始构造 诱发地下渗水 堆砌尾渣矿渣 爆破 14 清华大学研究生课程灾害学 中国斜坡地质灾害分布图 15 清华大学研究生课程灾害学 中国斜坡地质灾害分布 全国共发育有特大型崩塌51处、滑坡140处、 泥石流149处；较大型崩塌2984处以上、滑坡 2212处以上、泥石流2277处以上； 仅据云南、辽宁、北京、河北、四川、甘肃6 省市的初步统计，虽无确切记载但仍有迹可 辩多指遥感解译的崩、滑、流灾害点就达41 万处之多。 16 清华大学研究生课程灾害学 中国斜坡地质灾害分布 我国西部地区尤其是西南诸省区地处第一级台 阶和第二级台阶，长期处于地壳上隆过程之 中，地壳活动强烈，地形切割陡峻，地质构造 复杂，岩土体支离破碎 再加上西南地区降水量和强度较大、西北地区 植被极不发育，因而崩、滑、流发育强烈，如 云南、四川、贵州、陕西、青海、甘肃、宁夏 等省区； 17 清华大学研究生课程灾害学 中国斜坡地质灾害分布 其他地区新构造运动一般相对较弱，其中华北、 东北地区的降水量相对较小，中南、华东大部 分地区植被发育较好，因此，这些地区的崩、 滑、流发育强度一般不及西部地区。 全国范围除山东没发现危害较严重的崩、滑、 流灾害点外，其余各地均有不同程度的发育， 并造成一定的危害，其中四川、云南、陕西、 宁夏、甘肃、贵州、湖北、辽宁、北京、河北、 江西和福建等地的危害都相当严重。 18 清华大学研究生课程灾害学 中国斜坡地质灾害分布 在地域上，可基本划分为15个多发区，它们是 1横断山区、2黄土高原地区、3川北陕南 地区、4川西北龙门山地区、5金沙江中下 游地区、6川滇交界地区、7汉江安康～白 河地区、8川东大巴山地区、9三峡地区、 10黔西六盘水地区、11湘西地区、12赣 西北地区、13赣东北上饶地区、14北京北 部怀柔～密云地区、15辽东岫岩～凤城地区。 上述地区根据各省地质灾害区划统计面积占全 国总面积的18.10％。 4 4 19 清华大学研究生课程灾害学 中国斜坡地质灾害分布 从规模上看，以滑坡的变形方量为最大，泥石流次 之，崩塌最小。 一般滑坡的方量都在10000m3以上，大于100,000m3的 占相当的比例，其中也不乏体积在数千万m3至数亿m3 的巨型滑坡，最大的甚至达10亿m3云南富源县老厂大 格煤矿 规模较大的泥石流一般在数十至数百万m3，大于1千万 m3的泥石流较为少见； 而崩塌绝大多数在百万m3以下。 20 清华大学研究生课程灾害学 中国斜坡地质灾害分布 不同地区崩、滑、流的发育规模有较大差别。 西部西南、西北地区的规模要远大于东部地 区 一般在西部地区造成较严重危害的滑坡都在数 十至数千万甚至数亿m3 而东部地区数干至数万m3的滑坡就能造成严重 的危害，大于百万m3的非常少见； 21 清华大学研究生课程灾害学 中国斜坡地质灾害分布 东部地区崩塌规模同样远小于西部，一般在1万m3以 下；虽然北京、辽宁等地经常发生泥石流灾害，但均 为群发，单条泥石流的方量一般不大。 从灾害点分布密度上看，也是西部大于东部 西部不仅崩、滑、流多发区面积大，数量多，而且多 发区内的崩、滑、流个体密度也大于东部 一般达30－100个／千km2，局部地区甚至达到1－2个 ／km2甘肃白龙江流域 而东部地区多发区的密度一般在10－30个／千km2。 22 清华大学研究生课程灾害学 中国斜坡地质灾害分布 从发生频度上看，还是西部大于东部、西部、尤其是 西南地区几乎每年雨季都有大量的崩、滑、流出现有 些不在雨季时也出现，洪水灾年则形成大爆发。 据云南省的研究，由于各种因素的共同作用，崩、滑、 流还呈现了101－102、102－103、104－105年三种 不同尺度的活跃周期。而东部地区则在一般年份较为 安静，遇丰水年或人类工程活动的强烈扰动才发生崩、 滑、流，频度远小于西部。 频度上的另一特点是南部大于北部。 23 清华大学研究生课程灾害学 重大斜坡灾害累计成灾频次 70年代到80 年代以来斜坡 灾害有不断加 剧的趋势 24 清华大学研究生课程灾害学 重大滑坡、崩塌灾害成灾频次 70年代后人 为诱发的地址 灾害数量迅速 上升 5 5 25 清华大学研究生课程灾害学 重大泥石流灾害成灾频次 26 清华大学研究生课程灾害学 重大斜坡灾害成灾频次月变化 斜坡灾害多 发生于6-9月 间，这也和我 国的季风性气 候降雨分布相 近 27 清华大学研究生课程灾害学 人为诱发重大滑坡、崩塌灾害 成灾频次年变化 28 清华大学研究生课程灾害学 斜坡灾害的主要危害 据不完全统计，在1949年至1990年的42 年中，崩、滑、流灾害至少造成9680人 死亡，其中滑坡、崩塌灾害致死3635 人，泥石流灾害致死6045人。42年中， 平均每年每年死亡人数为231人 其中滑坡、崩塌灾害致死87人/年，泥石 流灾害致死144人/年。 从时间顺序来看，死亡人数呈增长趋势 29 清华大学研究生课程灾害学 重大滑坡、崩塌灾害死亡人数 30 清华大学研究生课程灾害学 重大泥石流灾害死亡人数 6 6 31 清华大学研究生课程灾害学 斜坡灾害的主要危害 近10年来，全国由于崩、滑、流造成有人员死 亡己近万人，平均每年达900多人 在三者中以泥石流造成的人员伤亡为最多 如辽宁复县现为瓦房店市、盖县。新金县现 为普兰店市交界地带的老帽山地区，1981年7 月2728日爆发泥石流，16．36万人受灾，造 成664人死亡，5058人受伤。 初步估计由泥石流造成人员伤亡要占崩、滑、 流总数的一半左右。 32 清华大学研究生课程灾害学 斜坡灾害的主要危害 滑坡造成的人员伤亡仅次于泥石流，一些规模巨大的 滑坡常摧毁压整个或多个村庄、城市地区的多栋建筑 如1991年9月23日发生于云南省昭通市头寨沟的滑 坡，总方量1800万m3，造成216人死亡，又如1989年 四川华莹山溪口镇的滑坡型泥石流造成221人死亡。 由滑坡致死的人数约占崩、滑、流三者死亡总人数的1 ／3强。 由于崩塌一般规模较小，破坏面积不大，所以造成的 人员伤亡较小。 33 清华大学研究生课程灾害学 斜坡灾害的主要危害 崩、滑、流的频繁发生，摧毁了大量的城乡建 筑设施、耕地、工厂矿山和交通干线。 据初步统计，全国有400多个市、县、区、镇 受到崩、滑、流的严重侵害，其中频受滑坡、 崩塌侵扰的市、镇60余个，频受泥石流侵扰的 市、镇50余个，有些市、镇甚至受到3种灾害 的共同侵扰，给当地人民生命财产造成极大的 损失，严重阻碍了当地经济和社会发展。 34 清华大学研究生课程灾害学 斜坡灾害的主要危害 较为典型的有重庆市市区内滑坡129处，崩塌 58处、攀枝花市区内滑坡50余处、兰州市 区内有泥石流沟55条，至少造成了322人死亡 和数千万元经济损失、东川泥石流、安宁河 谷泥石流等。 35 清华大学研究生课程灾害学 斜坡灾害的主要危害 解放以来，全国至少有355个县的数千个乡村 受到了崩、滑、流的严重危害，不仅使农民的 生命财产受到了较大损失，而且破坏了大量耕 地 仅据有统计数字的灾害点的统计，到1992年全 国有9万公顷的耕地被破坏，而实际上被破坏 的耕地面积要远大于此。 36 清华大学研究生课程灾害学 斜坡灾害的主要危害 被崩、滑、流所摧毁的工厂和矿山也有相当数 量，至1990年底，全国至少已有100余座大型 工厂和55座大型矿山受到严重危害 如第二汽车制造厂厂区内有滑坡、崩塌270 处，总方量750万m3，严重威胁了工厂的安全 天水锻压机床厂滑坡，摧毁了6个车间，使工 厂丧失生产能力，直接经济损失2000余万元。 7 7 37 清华大学研究生课程灾害学 斜坡灾害的主要危害 由采矿等人类工程活动所引发的崩、滑、流也非常普 遍，反过来对人类工程设施构成严重的直接危害 如抚顺西露天矿自1927年以来已发生滑坡54次，最近 4次发生在1987年4月18日～6月19日期间，引起毗邻 的石油一厂出现重大险情，造成数亿元的经济损失。 采矿弃渣造成泥石流也非常普遍而且损失巨大，如四 川盐井沟死104人，1970年、四川甘洛死36人， 1990年、四川会理死31人、伤29人，1990年等均造 成了重大的人员伤亡和经济损失。 38 清华大学研究生课程灾害学 斜坡灾害的主要危害 全国几条山区干线铁路如宝成线、成昆线、宝 兰线都受到了崩、滑、流的严重危害 如宝成铁路从50年代末至今，己出现了50年代 末、80年代初1981两次大规模崩、滑、流爆 发，不仅由于摧毁铁路、列车和运输中断给铁 路部门造成严重的经济损失仅1981年用于宝 成线修复铁路的资金就达3亿元以上，而且由 于停运给川陕两省乃致全国所造成的经济损失 就更无法统计 39 清华大学研究生课程灾害学 斜坡灾害的主要危害 1992年5～6月间宝成线桑树梁处又连续发生大 规模滑塌，累计中断行车28天，直接经济损失 达数千万元 据统计，铁路沿线约有泥石流沟1368条，威胁 着3000km长的铁路的安全，1949年以来，沿线 共发生泥石流1200多次，平均每月用于铁路修 复和改建和费用就高达7000万元。 40 清华大学研究生课程灾害学 斜坡灾害的主要危害 崩、滑、流造成危害的大小，主要取决于变形方量、 速度、破坏面积和当地地面设施密度等因素 一般规模较大的崩、滑、流常造成数百万元乃至数千 万元的直接经济损失，个别甚至达到数亿元 如 1981年辽宁老帽山地区一次损失5亿元 1991年北京北山泥石流一次损失2．65亿元 1989年云南漫湾电站滑坡一次损失10亿元以上 1986年四川高县文汇后山沟泥石流一次损失1．3亿元 1988年四川宜宾大滩村滑坡一次损失2亿元等。 41 清华大学研究生课程灾害学 斜坡灾害的主要危害 近10余年来全国共发生这类损失巨大的崩、滑、 流330处以上，平均每处损失数千万元； 直接经济损失大于10万元的崩、滑、流超过 7473处，平均每处直接经济损失近百万元； 直接经济损失在1－10万元的灾害点仅有记载 的就达22817处； 直接损失在1万元以下的灾害点更多，仅据云 南、北京、辽宁、四川、甘肃五省市统计就达 41万余处，估计全国将以百万计，其直接经济 损失亦非常可观。 42 清华大学研究生课程灾害学 斜坡灾害的主要危害 由于崩、滑、流的发育强度、人口密度和国民 经济发展程度在地域上差异很大，所以它们造 成的危害在不同地区也有很大差别 在西部地区由于国民经济发展程度较低而崩、 滑、流规模较大，所以危害以人员伤亡为主， 尤其是西南地区人口密度大，更是如此。仅陕 西、甘肃、宁夏、青海、云南、贵州、四川7 省区年均死亡人数就达647.9人以上，约占全 国的69.8％。 8 8 43 清华大学研究生课程灾害学 斜坡灾害的主要危害 而东部地区尽管由于灾害强度较小规模或破 坏面积较小，造成的人员伤亡数量较少，但 由于经济发达程度较高，经济损失却与西部不 相上下。也就是说，崩、滑、流在西部地区的 危害以人员伤亡为主，而东部地区则以经济损 失为主。 44 清华大学研究生课程灾害学 斜坡灾害的发展趋势 1949年以来，由于“大跃进”和“文革”的两次大 规模砍伐，我国森林面积不断减少，植被不断 破坏，尤其是80年代以来人类工程活动的加 剧，加之森林植被还没有根本性好转，所以崩、 滑、流发育强度越来越大 如辽东地区的泥石流1949年前仅发生了一次， 而60、70年代分别爆发了2次，特别是80年代 爆发了6次，而且强度越来越大，死伤人数越 来越多，经济损失越来越重。 45 清华大学研究生课程灾害学 斜坡灾害的发展趋势 可以预计，由于森林、植被很难在短期内得到 恢复，而人类工程扰动则越来越强，减灾、防 灾意识还很难在短期内提高，所以崩、滑、流 的发育规模和危害还都将增大。 46 清华大学研究生课程灾害学 斜坡灾害的发展趋势 东部地区在近期内1020年由崩、滑、流所造成的 经济损失还将迅速增长，人员伤亡也会有一定增加， 到中远期20年后，随着国民经济的发展，国民减灾 防灾意识增强和投入的增加，崩、滑、流及其危害将 基本稳定并逐渐减少 而中西部地区在近期内5年国民经济发展速度不及东 部，所以崩、滑、流及其危害将在目前水平上缓慢增 加，之后随着人类工程活动的加剧和国民经济密度的 增加，由崩、滑、流造成的经济损失将有较大的增长。