12土木工程灾害及防治课案

土木工程概论Introductiontocivilengineering

12土木工程灾害及防治了解土木工程灾害及防治的根本概念;了解土木工程灾害的类型;熟悉土木工程灾害的根本防治对策和措施;了解地震灾害及防治;了解风灾及防治;了解火灾及防治;了解地质灾害及防治;了解结构的检测与加固。任务一概述一、根本概念1.灾害概念灾害是给人类和人类赖以生存的环境造成破坏性影响的事物总称，通常指由于自然的、人为的或人与自然的原因，对人类的生存和社会开展造成损害，局部可以扩张、开展和演变成灾难的各种现象。它一般具有危害性、突发性、永久性、频繁性、不重复性、广泛性与区域性。2.土木工程灾害的概念土木工程是人类文明的表达，但是土木工程在带来文明的同时，也给人类带来了灾难。土木工程灾害是指由于人们的不当活动—选址、设计、施工、使用和维护导致所建造的土木工程不能抵御突发的荷载，而致使土木工程失效和破坏，乃至倒塌而造成的损失。任务一概述二、土木工程灾害的类型1.灾害及土木工程灾害的种类灾害的种类多，分类方法也各不同，但按灾害的形成机制可分为自然灾害和人为灾害两大类。2.自然灾害自然灾害是自然界中物质变化、运动造成的损害，包括地震灾害、风灾害、洪水灾害、泥石流灾害、虫灾等。3.人为灾害人为灾害是由于人的过错或某些丧失理性的失控行为给人类自身造成的损害，包括火灾、燃气爆炸、地陷(人为地大量抽地下水造成的)以及不适当的工程设施对环境造成的隐患，或者工程质量低劣造成工程事故等。任务一概述三、土木工程灾害的根本防治对策和措施1.灾害监测监视测量与自然灾害有关的各种自然因素变化数据的工作叫作自然灾害监测。监测工作的直接口的是取得自然因素变化的资料，用来认识灾害的发生规律以及进行预防和预报。自然灾害的监测方式主要有航空遥感监测、地面台风监测、深部或地下孔点监测、水面和水下监测等。2.灾害预报灾害预报是指根据灾害的周期性、重复性、灾害间的相关性、致灾因素的演变和作用、灾害开展趋势、灾源的形成、灾害载体的运移规律，以及灾害前兆信息和经验类比，对灾害未来发生的可能性做出估计或判断。任务一概述三、土木工程灾害的根本防治对策和措施3.防灾防灾是在灾害发生前采取的避让性预防措施，这是最经济、最平安又十分有效的减灾措施。防灾措施主要有规划性防灾、工程性防灾、技术性防灾、转移性防灾和非工程性防灾等。4.抗灾抗灾是指人类面对自然灾害的挑战做出的反响，如抗洪、抗震、抗风、抗滑坡和泥石流等的工程性措施，主要包括工程结构的抗灾与工程结构灾后的检测与加固等。5.救灾救灾是灾害已经开始后迅速采取的减灾措施。任务二地震灾害及防治一、地震的根本概念1.地震地震是地壳在某处岩层突然破裂，或因局部岩层坍塌、火山喷发等内、外营力作用下，集聚的构造应力突然释放，产生的震动弹性波从震源向四周传播引起地面的颠簸和摇动。2.地震震级和烈度地震震级是地震的根本参数之一，是按地震时所释放出的能量大小确定的等级标准。地震震级是根据地震仪记录的地震波振幅来测定的，一般采用里氏震级标准。震级(M)是距震中100千米处的标准地震仪(周期0.8秒，衰减常数约等于1，放大倍率2800倍)所记录的地震波最大振幅值的对数来表示的。地震烈度是指某一地区的地面和各类建筑物遭受到一次地震影响的强弱程度。任务二地震灾害及防治二、地震的类型1.构造地震由于地壳运动，推挤地壳岩层板块使其薄弱部位发生断裂错动而引起的地震叫构造地震，也称“断层地震〞。2.火山地震地球内部的温度很高，沿深度每增加100米，温度上升2-5度，在地下100千米深处的地温已到达1200-1300度。因此，在高温下岩石呈熔融状态形成岩浆，如果地壳中有断裂等薄弱地带，岩浆在强大压力作用下，将沿这些断裂处喷出地表，形成火山爆发。3.陷落地震地表或地下岩层因洞穴大规模陷落和崩塌而引起的地震称为陷落地震。洞穴主要有石灰岩溶洞和矿山采空区。陷落地震很少造成破坏，震级也很小。任务二地震灾害及防治二、地震的类型4.诱发地震由于水库蓄水或深井注水等引起的地面振动叫诱发地震。口前世界上已记录到的最大的水库诱发地震为6.5级，1967年12月发生在印度柯依纳水库，直接死亡人数约为177人，受伤人数超过1700人，大批房屋倒塌或损坏，成千上万的人无家可归。三、地震的直接和间接灾害1.直接灾害(1)地面的断裂错动和地裂缝。(2)喷砂、冒水。(3)局部土地塌落。(4)滑坡、塌方。(5)公路、铁路及桥梁的破坏。任务二地震灾害及防治三、地震的直接和间接灾害2.间接灾害(1)火灾。(2)地震滑坡和泥石流灾害。(3)地震海啸。四、防震减灾1.根本对策目前，减轻地震灾害可分为地震预测预报、地震转移分散和工程抗震三个方面的宏观对策。2.建筑结构的抗震设防抗震设防是指对建筑结构进行抗震设防并采取一定的抗震构造措施，以到达结构抗震的效果和口的。抗震设防的依据是抗震设防烈度，地震烈度按不同的频度和强度通常可划分为小震烈度、中震烈度和大震烈度。任务二地震灾害及防治三、地震的直接和间接灾害3.抗震设计的根本要求(1)场地的选择。首先应根据工程需要，掌握地震活动情况、工程地质和地震地质的有关资料，作出综合分析，从而选择建筑场地。(2)地基和根底。同一结构单元不宜设置在性质截然不同的地基土上，也不宜局部采。(3)建筑的平面和立面布置。建筑的平面和立面布置宜对称、规那么、力求使质量和刚度变化均匀，防止突然变化。(4)抗震结构体系。抗震结构体系是抗震设计的重要环节，应根据建筑的重要性、设防烈度、房屋高度、场地、地基、根底、材料和施工等因素，以及经济技术、经济条件比较综合确定。任务二地震灾害及防治三、地震的直接和间接灾害(5)结构构件及连接结构。结构构件应具有良好的延性，力求防止脆性破坏或失稳破坏。连接及支撑系统应具有足够的强度和整体性。(6)非结构构件。附着于楼、屋面结构构件的非结构构件应与主体结构有可靠的连接或锚固，围护墙应考虑对主体结构抗震有利或不利的影响，幕墙、装饰贴面与主体结构应有可靠的连接。(7)隔震与消能。隔震与消能技术的采用，要根据建筑抗震设防类别、设防烈度、场地条件、结构方案及使用条件等，经对结构体系进行技术的综合比照分析后确定。(8)材料与施工。除确保执行材料和施工的一般要求外，应在设计文件上注明抗震结构对材料和施工质量的特殊要求。任务三风灾及防治一、风的根本概念1.风及其种类风是大气层中空气形成的压力作用运动。由于地球外表不同地区的大气层所吸收的太阳能量不同，造成了各地空气温度的差异，从而产生气压差，气压差驱动空气从气压高的地方向气压低的地方流动，这就形成了风。自然界中常见的风包括阵风、旋风、海陆风、龙卷风、山谷风、台风、焚风、季风、干热风等。2.风速和风力等级风速就是风的前进速度。相邻两地间的气压差越大，空气流动越快，风速越大，风的力量自然也就大。所以通常都是以风力来表示风的大小。风速的单位用米/秒或千米/时来表示。根据风对地上物体所引起的现象将风的大小分为13个等级，称为风力等级。任务三风灾及防治任务三风灾及防治二、风灾害1.引起灾害的常见风型一般6级以下的风不会引起大的危害，6级或6级以上较强的风有时会造成房屋、车辆、船舶、树木、农作物以及通信设施、电力设施破坏及人员伤亡，由此造成的灾害为风灾，对生活、生产产生严重影响。常见导致灾害的风型主要有暴风、台风、龙卷风等。2.结构物的风灾害风对人类造成的灾害，有相当一局部是通过对构筑物的破坏而产生的。(1)对房屋建筑结构的破坏。(2)对高耸结构的破坏。(3)对大跨结构的破坏。(4)对桥梁结构的破坏。任务三风灾及防治二、风灾害(5)对电厂冷却塔的破坏。(6)对输电系统等的破坏。(7)对港口设施的破坏。(8)对海洋工程结构的破坏。三、防风减灾1.风对结构的作用(1)结构上的静力风荷载。?建筑结构荷载标准?规定作用在结构外表的风荷载为:任务三风灾及防治三、防风减灾(2)顺风向风振效应。一般情况下，顺风向是风振效应的主要作用。(3)横风向效应及共振效应。横向风风振是由于不稳定的空气动力形成的，它对多数工程结构的效应比顺向风力小得多，但不可忽略。2.抗风设计的主要内容(1)建筑结构的抗风设计。(2)建筑群的风环境。(3)桥梁结构的抗风设计。工程结构抗风设计研究方法有风洞试验、工程数值仿真模拟和现场测试三种，它们互相补充、互相促进，其中风洞试验是一种主要的研究方法。任务三风灾及防治三、防风减灾3.工程结构风致振动控制(1)主动控制技术。(2)被动控制技术。(3)半主动控制技术。(4)混合控制技术。4.防风减灾措施防止风灾的主要措施有:①将各地区的风荷载特性作为重点来研究。②充分考虑风灾因素，加强工程结构的抗风设计。③建造防风固沙林和防风护岸植被，以减少风力对城市和海岸的破坏。④在经常受风灾危害的地区，建立预报、预警体制。任务四火灾及防治一、火灾概述1.火灾的含义及分类火灾是指在时间和空间上失去控制的燃烧所造成的灾害。在各种灾害中，火灾是最经常、最普遍地威胁社会平安的主要灾害之一。火灾根据可燃物的类型和燃烧特性，分为A、B、C、D、E、F六类。2.火灾属性及特征火灾是由燃烧而引起的一种灾害。这种灾害的属性按照物质运动变化产生燃烧的不同条件可以分成自然性火灾和行为性火灾。任务四火灾及防治二、防火减灾1.建筑物起火三要素(1)可燃物。(2)着火源。(3)助燃物。因此，在建筑防火设计中应对以上三方面进行有效的控制。2.材料的耐火性能为了有效地预防建筑火灾和减少火灾的危害，或者便于灾后重建修复，必须合理地选择建筑材料。一般需要考虑材料的燃烧性能、导热性、隔热性能、高温物理力学性能、发烟性能、毒性性能等。任务四火灾及防治二、防火减灾3.建筑物防火措施(1)耐火等级和材料选择。(2)防火间距和防火分区。(3)平安疏散和通风排烟。(4)报警系统和灭火装置。4.建筑防火构造(1)防火墙。防火墙能在火灾初期和扑救火灾过程中，将火灾有效地限制在一定空间内，阻断火势蔓延。(2)防火门和防火卷帘。5.建筑防火的主要内容(1)总平面。(2)建筑物耐火等级划分。(3)防火分区和防火分隔。任务四火灾及防治二、防火减灾(4)防烟分区。(5)室内装修防火。(6)平安疏散。(7)工业建筑防爆。任务五地质灾害及防治一、滑坡及防治1.滑坡的概念滑坡是指斜坡上的土体或者岩体，受河流冲刷、地下水活动、雨水、地震及人工切坡等因素影响，在重力作用下，沿着一定的软弱面或者软弱带，整体地或者分散地顺坡向下滑动的自然现象。2.滑坡的分类(1)按滑坡体的体积划分。小型滑坡；中型滑坡；大型滑坡；特大型滑坡。(2)按滑坡的滑动速度划分。蠕动型滑坡，慢速滑坡，中速滑坡，高速滑坡。(3)按滑坡体的物质组成和滑坡与地质构造关系划分。覆盖层滑坡，基岩滑坡，任务五地质灾害及防治一、滑坡及防治3.滑坡引起的灾害滑坡常常给工农业生产以及人民生命财产造成巨大损失，有的甚至是消灭性的灾难。4.滑坡防治要确保斜坡不发生滑坡，必须加强防治，口前滑坡的防治总体指导方针是“以防为主、及时治理〞。二、崩塌及防治1.崩塌的概念崩塌又称为崩落、垮塌或塌方，是较陡斜坡上的岩土体在重力作用下突然脱离母体崩落、滚动、堆积在坡脚(或沟谷)的地质现象。任务五地质灾害及防治二、崩塌及防治2.崩塌的分类(1)根据坡地物质组成划分。崩积物崩塌，表层风化物崩塌，沉积物崩塌，基岩崩塌。(2)根据崩塌体的移动形式和速度划分。散落型崩塌，滑动型崩塌。3.崩塌引起的灾害崩塌会使建筑物、公路和铁路甚至整个居民点被掩埋。崩塌有时还会使河流堵塞形成堰塞湖，这样就会将上游建筑物及农田淹没，在宽河谷中，由于崩塌能使河流改道及改变河流性质，而造成急湍地段。4.崩塌防治治理崩塌的方法和原那么与治理滑坡的方法和原那么相同。任务五地质灾害及防治三、泥石流及防治1.泥石流的概念泥石流是指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，通常发生在山区或者其他沟谷深壑、地形险峻的地区。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。2.泥石流的分类(1)按物质成分分类。泥石流，水石流。(2)按流域形态分类。标准型泥石流，河谷型泥石流，山坡型泥石流。(3)按物质状态分类。豁性泥石流，稀性泥石流。任务五地质灾害及防治三、泥石流及防治3.泥石流引起的灾害(1)对居民区的危害。(2)对公路和铁路的危害。(3)对水利水电工程的危害。(4)对矿山的危害。4.泥石流防治的生物措施生物措施主要包括恢复或培育植被，合理耕牧，维持较优化的生态平衡，这些措施可使流域坡面得到保护，免遭冲刷，以控制泥石流发生。5.泥石流防治的工程措施(1)蓄水、引水工程。(2)支挡工程。(3)拦挡工程。任务五地质灾害及防治三、泥石流及防治(4)排导工程。(5)储淤工程。四、地面沉降及防治1.地面沉降的概念地面沉降又称为地面下沉或地陷。它是在人类工程经济活动影响下，由于地下松散地层固结压缩，导致地壳外表标高降低的一种局部的下降运动。2.地面沉降的分类(1)地面沉降分为自然地面沉降和人为地面沉降。(2)地面沉降分为构造沉降、抽水沉降和采空沉降。任务五地质灾害及防治四、地面沉降及防治3.地面沉降引起的灾害(1)毁坏建筑物和生产设施。(2)不利于建设事业开展和资源开发。(3)造成海水倒灌。4.地面沉降防治(1)在沿海低平原地带修筑或加高挡潮堤、防洪堤，防止海水倒灌、淹没低洼地区。(2)改造低洼地形，人工填土加高地面。(3)改建城市给、排水系统和输油、气管线，整修因沉降而被破坏的交通路线等线性工程，使之适应地面沉降后的情况。(4)修改城市建设规划，调整城市功能分区及总体布局规划中的重要建筑物要避开沉降地区。(5)限制地下水开采，调整开采层次。任务六