08第八章地质灾害

第八章不良地质作用和地质灾害

第二节滑坡第六节岩溶第五节地震主要内容第一节概述第三节崩塌及岩堆第四节泥石流

1自然地质灾害

内动力地质作用引起的火山爆发、地震外动力地质作用引起的滑坡、崩塌、泥石流、岩溶、风沙、冻土人为地质灾害

人工边坡滑动、水库诱发地震、地面沉降第一节概述2第二节滑坡（landslide）斜坡上大量土体或岩体在重力作用下，沿一定的滑动面（或带）整体向下滑动的现象称为滑坡。3边坡稳定性分析按边坡形成划分：天然边坡人工边坡按组成物质划分：土质边坡岩质边坡三峡工程船闸边坡4长江三峡新滩滑坡5湖北省巴东县滑坡67长江三峡黄腊石滑坡8滑坡周界四川云阳鸡筏子滑坡910香港山体滑坡1972年7月某日清晨，香港宝城路附近，两万立方米残积土从山坡上下滑，巨大滑动体正好冲过一幢高层住宅--宝城大厦，顷刻间宝城大厦被冲毁倒塌并砸毁相邻一幢大楼一角约五层住宅。死亡６7人。图8—2香港宝城大厦被滑坡冲毁成废墟11Early1972滑坡前June1972滑坡后12西藏易贡滑坡13挪威：高灵敏性土的破坏－滑坡14意大利著名滑坡1516

滑坡要素:17影响滑坡稳定性的因素内因边坡岩土体性质地质构造岩体结构地应力外因地表水和地下水地震风化作用人工开挖、爆破18（a)推移式滑坡(b)平移式滑坡(c)牵引式滑坡按滑坡的动力学特征分：滑坡分类图8—5

19(c)均质滑坡(a)顺层滑坡(b)切层滑坡按滑动面与地质构造特征分：图8—6

(a)(b)(c)20按滑坡体厚度分：浅层滑坡：<5m中层滑坡：5～20m深层滑坡：20~50m极深层滑坡：>50m按滑坡体的主要物质组成分：堆积层滑坡黄土滑坡黏土滑坡岩层滑坡21滑坡的识别据地貌特征：圈椅型地貌，双沟同源现象河床凹岸反向河中突出，树木歪倒22图8—9三峡库区云阳鸡筏子滑坡(a)平面图；(b)纵剖面图(a)(b)23据岩性条件：

软弱岩层如页岩、泥岩、千枚岩和坡洪积松散堆积层、黄土等，易发生滑坡。而脆性岩层如石灰岩、花岗岩等，易发生崩塌。

据构造条件：

断层、褶皱发育地区，新构造运动强烈地区易发生边坡失稳现象。24据水文地质现象：

山坡脚泉水较多，地表潮湿。

据边坡变形迹象：

山体裂缝，岩土体扰动、松散。25滑坡稳定分析方法地质分析法极限平衡分析法赤平投影图解分析法有限单元法工程地质类比法26防治边坡变形破坏的工程措施防渗与排水2728滑坡地下排水工程292.支挡加固

30图8—14南昆线变形截面T形桩板墙3132333435滑坡防治工程--后缘抗滑桩群

图8—13削坡后缘抗滑桩群3637383940414243443.削坡减载图8—15削坡处理示意图图8—16错误的削坡方法45变形监测工程46崩塌形成机理示意图崩塌形成条件:地形>45°脆性岩石或上硬下软高陡裂隙第三节崩塌及岩堆在陡峻的斜坡上，巨大岩块在重力作用下突然而猛烈地向下倾倒、翻滚、崩落的现象，称为崩塌。

47图8—17湖北省远安县盐池河磷矿1980年山崩48长江三峡链子崖岩体49长江西陵峡链子崖卸荷裂隙50515253图8—21长江三峡链子崖七千方的锚固54第四节泥石流(mudflow)一种突然暴发的含有大量泥沙石块的特殊洪流。主要发生在地形陡峻的山区。具有区域性和间歇性特点。55泥石流的形成条件：地形条件上游三面环山，一面出口。中游为狭窄陡峻的深谷。下游开阔平坦。地质条件岩性破碎，地质构造复杂。水文气象条件

暴雨，冰雪消融。56我国地震带和泥石流的分布5758宝天铁路泥石流--伯阳泥石流淤埋了伯阳车站，并堵塞了渭河，灾害损失巨大，1978年7月。59成昆线--太平沟泥石流淤埋房屋。固体物总量10万方，龙头高8米，毁民房，中断行车，1988年7月。泥石流危害村庄60关中地区—兰田泥石流冲毁房屋。泥石流危害村庄61成昆线--利子达依沟1981年7月，特大型泥石流，最大流量3200方/秒，固体物总量70万方，冲毁大桥，颠覆列车，造成人员伤亡。泥石流危害道路62成昆线--利子达依沟抢修、架桥、临时通车。成昆线北段，甘洛附近。泥石流危害道路63小江流域--姑海姑海泥石流冲毁铁路路基，铁轨悬空。泥石流危害道路64宝天铁路—颜加河暴雨泥石流，体积3000立方，毁桥埋路，堵塞隧道，中断行车，1981年8月。泥石流危害道路65川藏公路--古乡泥石流堆积扇，该处20年间暴发泥石流600余次，最大一次，1953年7月29日午夜，暴发冰川泥石流，冲出固体物达1100余万方，龙头高达40米，出沟后阻河成湖。泥石流危害道路663.31中环路下方泥石流造成公路堵塞镜向S主沟67泥石流地段的线路方案方案I问题:平面线型较差,沟口两侧易滑坡。方案II问题:堆积扇逐年向下延伸,路基遭水毁。方案III问题:需架两座桥,造价高。方案IV问题:难以克服排导沟逐年淤积。68泥石流选线方案-成昆铁路安宁河1-选定的扇身通过；2-扇前绕避；3-扇前绕避；4-扇后绕避方案。69泥石流的防治措施:水土保持跨越：采用桥涵、过水路面、渡槽等。拦截：修筑拦挡坝等。排导：采用排导沟、急流槽、导流堤。70泥石流排导措施图8—30泥石流排导措施1——坝和堤防；2——导流堤71泥石流防治措施图8—29护路明洞与护路廊道72泥石流防治大秦铁路站庄泥石流涵洞模型试验73兰新线高桥跨越泥石流，桥墩前建造护墩工程泥石流防治74a.防治盐井沟5号泥石流的垂面隔拦坝b.兰新线防治宣家沟泥石流的立体隔拦坝ba泥石流防治图8—31防治泥石流的立体隔拦坝75地震：当活动性断层突然错动使应变能释放而产生地震波，引起地壳剧烈振动。第五节地震(earthquake)

76墨西哥大地震。77地震波:体波纵波横波面波瑞雷波勒夫波图8—32地震名词图示78构造地震火山地震陷落地震诱发地震地震成因类型79世界火山和地震带分布图8—34世界地震分布80图8—35中国地震分布81震级和烈度震级：一次地震释放出的能量大小分10个等级:

2～5级是有感地震；5～7级是破坏性地震；7级以上是大地震。烈度：指地震时地面及建筑物的破坏程度。它与震源深度、震中距离、岩土性质、地质构造、地下水及建筑物的动力性质有关。我国分12个等级。82基本烈度：某地区在一定时间内可能发生的最大地烈度。场地烈度：在一个区域内根据具体场地条件（地质构造、地基条件、地形条件）调整后的烈度。设防烈度：根据城市规模及建筑物重要性，为工程抗震而规定的烈度。83地震烈度在V度以下的地区，不会引起建筑物的破坏。地震烈度为VI度的地区，一般不对建筑物采取加固措施。地震烈度为VII～IX度的地区，必须进行建筑物抗震设计。X度以上的地震区不应建造建筑物。84场地工程地质条件对震害的影响岩土类型及性质

软土埋藏越浅，厚度越大，震害越大。地质构造

离发震断层越近，震害越大。上盘尤其震害大。地形地貌

突出、孤立的地形，较低洼、沟谷平坦地区震害大。水文地质条件

地下水埋深越小，震害越大。85工程实例：

唐山陶瓷厂各类建筑震害都很轻，只有轻微裂隙。原因：地基条件好，整个陶瓷厂位于唐山市内中部的一座丘陵——大城山上，基岩是微风化的古生代奥陶纪石灰岩；上覆坚硬状态的红黏土，承载力达（250～300）kPa。该厂建筑物基础有的直接做在基岩上；有的在红黏土中，其厚度仅数米，属坚硬场地土，故震害都很轻。强震后不久该厂即恢复正常生产。

86大城山上5幢3层住宅楼，其中两幢灰楼，震后只有轻微裂缝。3幢红楼(距灰楼东部约300m)震后倒塌。原因：两者的场地类别不同。灰楼基础埋深2.0～2.5m，地基土3m下即为石灰岩基岩；属于I类建筑场地。红楼基础埋深1.4m，基底下覆盖层很深。属于IV类建筑场地。87地表破坏现象：地裂缝喷砂冒水(液化)滑坡与塌方震陷地震破坏效应图8—3688地基液化的条件：（1）饱和疏松的粉、细砂；（2）土层处于地下水位以下；（3）遭遇大、中地震。89地基液化的实例：

（l）唐山柏格庄化肥厂：唐山地震时地基液化，办公楼东南角喷水冒砂（粉砂），使楼房下沉60cm，墙体严重开裂，最大缝宽31cm。该厂的合成车间柱基不均匀沉降达60～70cm，车间地坪中部隆起，地板开裂宽达20～30cm.（2）李各庄中学：唐山地震地基液化，一教室喷水冒砂，造成地面开裂，宽度达30～40cm，最大缝宽为75cm，整个教室沉陷约lm。（3）日本神户一大贮罐：1995年1月17日凌晨5：46发生7.2级阪神大地震，地基液化，造成大贮罐倾倒。（4）日本新泻市：1964年6月16日发生7.5级强烈地震，使大面积砂土地基液化，毁坏房屋2890幢。机场建筑物震沉915mm。地下一座污水池被浮出地面高达3m。901964年日本新泻地震地基的大面积液化

911964年日本新泻地震地基的大面积液化图8—38日本新泻市1964年大地震3号公寓倾斜921995年日本阪神地震中的房屋倾斜93阪神地震中桩基上房屋周围填方地基液化后的沉降94阪神地震液化引起的储油罐倾斜图8—37日本神户贮灌倾倒95液化引起的公路破坏96阪神地震液化引起的河道破坏97阪神地震液化引起的道路塌陷98码头挡土墙之后地面由于液化而下沉991999年9月21日台湾大地震液化与地基破坏1001999年9月21日台湾大地震液化与地基破坏101地基震沉的原因：地震时软土结构受扰动，使土的抗剪强度降低，因此地基土向基础周边挤出，导致建筑物震沉、倾斜甚至破坏。102图8—39唐山矿冶学院书库震沉一层楼103天津塘沽一航局宿舍：1974年建成，3～4层楼高。地基为淤泥质土，含水量高达60％，超过液限；压缩系数a1～2＝（0.7～1.8）Mpa-1，属高压缩性土；快剪试验结果：c=7kPa，=1.9°，很低。采用筏板基础。

1976年6月实测地基沉降量：3层楼S=20cm；4层楼S=30cm。唐山地震时，塘沽地区地震烈度为8度，26栋宿舍楼普遍发生震沉，3层楼为15～20cm；4层楼为17～25cm，其中11号楼震前倾斜12.4％。震后倾斜增加1.5倍，达30.6％。104

地震滑坡和地裂的原因：

一面临空的河岸、海滨与土坡，在地震加速度作用下产生附加惯性力，使边坡土体的下滑力增加，同时抗滑的内摩擦力降低。这两个不利因素叠加，可能破坏原来处于平衡状态的土坡的稳定性，发生失稳滑坡。滑坡体的坡顶由于土层错动，往往产生地裂。1052．地震滑坡和地裂的实例(1)日本神户海港码头：1975年阪神大地震，当地地震烈度高达VI～VII度(日本烈度最高为VII度)，大量建筑物毁坏，神户的海港码头大面积滑坡。

(2)天津市结核病防治院：该防治院位于柳林区历史上海河故道东侧。唐山地震时，防治院250m长范围向海河故道滑动。滑动面穿过围墙．使围墙折断；穿过办公房，使房屋从屋顶至基础整体断裂，外墙大幅度错开。106神户海港码头滑坡图8—40天津结核病防治院破坏107对工程建筑的振动破坏：节律性破坏水平偏振扭坏强烈竖向地震力破坏波的聚能破坏共振破坏108建筑场地选择地形平坦开阔；岩土坚硬均匀；无大的断裂带；地下水埋深大。2.地基持力层和基础方案的选择地基持力层应以基岩或硬土为好，避免以高压缩性土层或液化土层作持力层。宜采用桩基础、筏基和箱基。3.建筑物结构形式和抗震措施平立面形状宜简单，在转折处留抗震缝，加强整体结构刚度。地震区建筑抗震设计原则：109

建筑抗震各类地段的划分标准地段类别地质、地貌条件有利地段地形平坦或地貌单一的平缓地；场地土属稳定岩石及坚实均匀的碎石土、粗中砂；地下水埋藏较深。不利地段非岩质陡坡、带状突出的山脊、高耸孤立的山丘、多种地貌交接部位、断层河谷交叉处、河岸和边坡边缘及小河曲轴心附近；平面分布上成因、岩性、状态明显有软硬不均的土层(如古河道、断层破碎带、暗埋的塘浜沟谷及半填半挖地基等)；场地土属软弱土类；可液化的土层；发震断裂与非发震断裂交汇地段；小倾角发震断裂带上盘；地下水埋藏较浅或具有承压水地段。危险地段发震断裂带上可能发生地表错位及地震时可能引起山崩、地陷、滑坡、泥石流等地段。110场地土的类型划分土的类型土层剪切波速(m/s)岩土名称和性状坚硬土或岩石Vs>500稳定的岩石，密实的碎石土中硬土500≥Vs≥250中密、稍密的碎石土，密实、中密的砾、粗、中砂，fak

>200kPa的黏性土和粉土，坚硬黄土中软土250≥Vs>140稍密的砾、粗、中砂，除松散外的细、粉砂，fak

≤200kPa的黏性土和粉土，fak≥130kPa的填土，可塑黄土软弱土Vs≤140淤泥和淤泥质土，松散的砂，新近沉积的黏性土和粉土，fak<130kPa的填土，流塑黄土注：fak为由载荷试验等方法得到的地基承载力特征值。111一.山岭区路基震害路堑边坡：滑坡与崩塌。半填半挖边坡：上坍与下塌。挡土墙：砌缝开裂、墙体变形、墙体倾倒。地震区公路的防震原则:112山岭区路基防震原则：避：滑坡和崩塌的地段。减少对山体的破坏，控制挖方边坡高度。加强排水和坡脚支挡。在≥7度的烈度区内,挡土墙作抗震设计。113二.平原区路基震害纵向开裂：发生在路肩与行车道之间、新老路堤之间。边坡滑动：由于碾压质量问题或坡脚水浸。路堤坍塌：由于低塑性粉土、砂土压实不够。路堤下沉：由于软弱黏土触变或粉砂土液化。纵向波浪变形：由于路堤走向和地震波一致。桥头路堤震害：下沉、开裂、坍塌。地裂缝：喷砂冒水。114平原区路基防震原则：避：河岸、水渠、低洼地带。查：液化砂、易触变黏土的分布。排水压实用黏性土做填筑材料。加强桥头路堤防护。115三.桥梁震害与防震桥梁震害:软基上≥9度区,墩台滑移和倒塌。防震原则：增加基础刚度和埋深。采用桩基础。减轻桥重，加强上部结构整体性。用抗震性能好的材料,如钢材和钢筋混凝土。116

第六节岩溶(karst)

在可溶性岩石地区，地下水和地表水对岩石进行化学溶蚀作用、机械侵蚀作用以及与之伴生的迁移、堆积作用，而形成各种独特的地貌形态，这种作用及其所产生的一切岩溶现象概称为岩溶。

117漓江胜景——九马图118漓江胜景——螺蛳峰119阳朔胜景——月亮洞120地下河121洞内奇观——石钟乳石幔122岩溶形态：各种岩溶形态示意剖面图123岩溶发育的基本条件：岩石具可溶性，取决于溶解度。岩石具透水性，取决于裂隙。水具溶蚀性，取决于侵蚀性CO2的含量。水具循环交替性，取决于气候、地形、植被、水文地质条件。124岩溶的类型按可溶岩的出露条件分：裸露型覆盖型埋藏型按气候带划分：南部热带岩溶中部亚热带岩溶北部温带岩溶干旱地区岩溶海岸岩溶按水文地质标志分：包气带岩溶浅饱水带岩溶深部岩溶125随深度减弱，有垂直分带性。包气带季节变动带饱水带深部循环带岩溶发育及分布规律126受岩性和地质构造控制层岩溶沿不透水层发育示意图127岩溶分布成层性128岩溶与工程建设城镇建设——供水和洪涝灾害问题道桥工程——路基沉陷和悬空问题工民建工程——地基沉陷稳定问题地下工程——突水涌砂和洞顶(壁)坍塌问题水电工程——库水渗漏问题129地面塌陷(slump)是松散土层中所产生的突发性断裂陷落。多发生于岩溶地区，由于人为局部改变地下水位而引起。130小寨天坑131岩溶地基稳定问题132土洞的形成条件——潜蚀（包括